CN114720392A - 一种双孢菇白度检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及物体白度检测的技术领域，特别是涉及一种双孢菇白度检测装置。双孢菇白度检测装置包括外壳和同轴光源，同轴光源包括光源壳体，光源壳体的底部设有检测口，光源壳体内设置有LED光源、漫射板、半透镜；光源壳体的顶部设置有聚光口，LED光源发出的光线穿过漫射板射向半透镜后部分光线反射至检测口中并射向被测物，且经过反射后再次经过半透镜后射向聚光口，另一部分光线穿过半透镜；双孢菇白度检测装置还包括聚光透镜、电路板、光谱采集单元和终端，聚光透镜用于聚集被测物反射的光线，光谱采集单元将聚光透镜聚集的光线中的光谱信息传递给终端，终端中集成有光谱处理单元，光谱处理单元将光谱信息处理并得到被测物的白度值。
Description
技术领域
本发明涉及物体白度检测的技术领域，特别是涉及一种双孢菇白度检测装置。
背景技术
双孢菇因其丰富的营养价值和很高的医疗保健作用，深受人们喜爱。我国是双孢菇的生产大国，对双孢菇的品质拥有一套评判标准，其中，双孢菇的白度是评判双孢菇品质的重要标准。白度是表示物质表面白色的程度，以白色含有量的百分率表示，对于双孢菇而言，随着采摘时间的推移，双孢菇表面会产生褐变现象，白色区域越来越少，双孢菇的白度值随之降低，白度值的高低可以反映双孢菇的新鲜程度。传统的对双孢菇白度的检测识别一般采用人工识别的方式，传统的人工识别方式，消耗人力且效率较低，难以实现采购商在收购之后的快速抽样。
授权公告号为CN102519903B的中国发明专利公开了一种近红外光谱测定双孢菇白度值的方法，该方法利用漫反射近红外光谱分析技术分析双孢菇的白度值，在分析方法中需要使用近红外品质分析仪和色差计等仪器，测定过程较为繁琐，此外在《现代显示》2013年四月份总第147期的文献《一种用分光光度计精确测量白度的方法》中，也提到一种检测物体白度的方法，但是目前尚未有将其应用于双孢菇检测的实例，目前的双孢菇检测仍大多采用人工识别的方式，故现在紧需一种专门用于检测双孢菇白度的装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够对双孢菇的白度进行快速检测的双孢菇白度检测装置。
本发明的双孢菇白度检测装置的技术方案是：
双孢菇白度检测装置包括外壳和位于外壳内的同轴光源，同轴光源包括固设于外壳中的光源壳体，光源壳体的底部设有检测口，检测口在使用时朝向被测物，外壳底部设置有与检测口相对应的开口，光源壳体内设置有LED光源、漫射板、半透镜，漫射板处于光源与半透镜之间，半透镜倾斜布置；光源壳体的顶部设置有聚光口，LED光源发出的光线穿过漫射板射向半透镜后部分光线反射至检测口中并射向被测物，且经过反射后再次经过半透镜后射向聚光口，另一部分光线穿过半透镜；双孢菇白度检测装置还包括聚光透镜、电路板、光谱采集单元和终端，聚光透镜位于聚光口的上侧，聚光透镜用于聚集被测物反射的光线，光谱采集单元与电路板相连，光谱采集单元用于将聚光透镜聚集的光线中的光谱信息传递给终端，终端中集成有光谱处理单元，光谱处理单元用于将光谱信息处理并得到被测物的白度值。
有益效果：本发明的双孢菇白度检测装置在检测双孢菇的白度时，将双孢菇对准检测口，LED光源发出的光线经过半透镜反射后通过检测口射向双孢菇，光线经过双孢菇的反射后穿过半透镜和聚光口，经过聚光透镜的聚集后被光谱采集单元接收，光谱采集单元将光线中的光谱信息传递给终端的光谱处理单元，光谱处理单元将光谱信息处理后即可得到双孢菇的白度值。本发明采用同轴光源进行检测，整体尺寸较小，便于携带。本装置使用时操作简便，并且中间的处理过程不需要人为处理，对使用者的要求较低。
进一步地，光源壳体的顶部设置有连接耳，连接耳上连接有用于安装聚光透镜的安装支架，安装支架具有上下贯通的通孔，所述通孔与聚光口连通，通孔内壁上设置有挡止环，通孔内设置有垫圈，垫圈用于将聚光透镜压装在挡止环上。
有益效果：采用垫圈将聚光透镜压装在挡止环上，操作简单快捷。
进一步地，所述通孔为螺纹孔，所述垫圈螺纹装配在螺纹孔中，通过旋拧垫圈将聚光透镜压装在挡止环上。
有益效果：垫圈与通孔采用螺纹装配的方式，使得垫圈不易从通孔内脱出，垫圈对聚光透镜的压紧效果更好。
进一步地，所述安装支架顶部安装有支撑板，所述电路板、光谱采集单元分置在支撑板两侧。
进一步地，所述连接耳与外壳内壁之间具有容纳空间，外壳内设置有用于供电的电池，电池安装于所述容纳空间中。
有益效果：电池安装在容纳空间的设置，充分的利用外壳内部的空间，使外壳内部的布局更为合理。
进一步地，电池与光源壳体粘接固定。
有益效果：电池采用粘接固定的方式与光源壳体固定，操作简单快捷。
进一步地，外壳包括外壳底板，外壳底板可拆装配在外壳底部的开口处。
有益效果：装置未使用时，可用外壳底板将开口封上，减少灰尘等杂质进入。
进一步地，所述外壳的一侧设有开口，双孢菇白度检测装置包括铰接于外壳该开口处的终端安装盒，所述终端设于终端安装盒中，终端安装盒用于封闭所述开口。
有益效果：终端安装盒不仅能够作为封盖将开口封闭，而且能够容纳放置终端，有效节省了装置的空间。
进一步地，光源壳体内设有散热层，所述LED光源设于该散热层上。
有益效果：散热层的设置能够提升对LED光源的散热效果。
进一步地，所述光源壳体中与LED光源相对的一侧为吸光板。
有益效果：吸光板能够吸收射在吸光板上的光线，避免射向吸光板的光线发生反射从而对检测结果产生干扰。
附图说明
图1是本发明的双孢菇白度检测装置实施例1中的外观图；
图2是本发明的双孢菇白度检测装置实施例1中的拆解图；
图3是本发明的双孢菇白度检测装置实施例1中的剖视图；
图4是本发明的双孢菇白度检测装置实施例1中的同轴光源的结构简图；
图5是本发明的双孢菇白度检测装置实施例1中的工作原理图；
图6是本发明的双孢菇白度检测装置实施例1中装置的使用步骤流程图。
附图标记说明：1、外壳；2、聚光透镜；3、光谱采集单元；4、电路板；5、终端；6、外壳主体；7、光源固定螺栓；8、检测口；9、外壳底板；10、聚光口；11、LED灯珠；12、半透镜；13、漫射板；14、散热层；15、吸光板；16、连接耳；17、支架紧固螺栓；18、安装支架；19、垫圈；20、支撑板；21、支撑板紧固螺钉；22、电路板紧固螺栓；23、紧固螺母；24、电芯；25、电池外壳；26、容纳空间；27、外壳顶盖；28、铰接轴；29、终端安装盒；30、开机按钮；31、充电孔；32、终端电源按钮；33、光谱传感器；34、滤光器；35、余弦校正器；36、光源壳体。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的具体实施方式中，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在这种实际的关系或者顺序。而且，可能出现的术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，可能出现的语句“包括一个……”等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语如“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合实施例对本发明作进一步地详细描述。
本发明中所提供的双孢菇白度检测装置的实施例1：
如图1至图6所示，双孢菇白度检测装置包括外壳1、光源模块、聚光透镜2、光谱采集单元3、电路板4和终端5，光源模块为同轴光源，同轴光源位于外壳1内，同轴光源发出的光线经过被测物反射后被聚光透镜2聚集，光谱采集单元3采集聚光透镜2聚集的光线中的光谱信息后，将光谱信息传递给终端5，终端5中集成有光谱处理单元，光谱处理单元将光谱信息处理并得到被测物的白度值，在本实施例中，被测物为双孢菇。
外壳1包括立方体的外壳主体6，同轴光源位于外壳主体6内并通过光源固定螺栓7与外壳主体6固定。同轴光源包括光源壳体36，光源壳体36底部设置有检测口8，外壳主体6底部设置有与检测口8相对的开口，该开口处设置有外壳底板9，外壳底板9与外壳主体6相对的面上设置有磁性材料，以使外壳底板9与外壳主体6通过磁吸的方式实现二者之间的装配。光源壳体36顶部设置有聚光口10，聚光透镜2位于聚光口10的上侧。光源壳体36内设置有LED光源、漫射板13、半透镜12，LED光源包括多个LED灯珠11，LED灯珠11色温为6500K，其光学性能接近D65标准光源，多个LED灯珠11均布在光源壳体36内壁侧面上以形成面光源，半透镜12倾斜45°设置，漫射板13沿竖向设置并位于LED光源和半透镜12之间。LED光源发出的光线穿过漫射板13后形成均匀的漫射光，漫射光射向半透镜12后一部分光线穿过半透镜12，另一部分光线经半透镜12的反射射向检测口8，检测双孢菇白度时，双孢菇需对准检测口8并紧贴光源壳体36，射向检测口8的光线经双孢菇反射后向上穿过半透镜12射向聚光口10，并最终被聚光透镜2聚集形成光斑。
光源壳体36中安装LED光源的内壁面上设置有散热层14，各LED灯珠11安装在散热层14上，有助于LED光源的散热。此外，光源壳体36与LED光源相对的板体为吸光板15，吸光板15能够吸收射在吸光板15上的光线，避免射向吸光板15的光线发生反射从而对检测结果产生干扰。
光源壳体36顶部设置有分置在聚光口10两侧的两连接耳16，连接耳16上通过支架紧固螺栓17固定有安装支架18，安装支架18用于固定安装聚光透镜2。具体地，安装支架18具有上下贯通的通孔，该通孔与聚光口10连通，该通孔为螺纹孔，螺纹孔内壁面上设置有挡止环，并且螺纹孔内螺纹装配有垫圈19。安装聚光透镜2时，将聚光透镜2放入安装支架18的通孔内，再旋拧垫圈19将聚光透镜2压装在挡止环上，实现聚光透镜2与安装支架18的固定安装。
安装支架18的顶部安装有支撑板20，支撑板20通过支撑板紧固螺钉21固定在安装支架18上，电路板4通过电路板紧固螺栓22和紧固螺母23配合锁紧固定在支撑板20上，光谱采集单元3也固定在支撑板20上，在本实施例中，光谱采集单元3嵌装在支撑板20上并通过胶水与支撑板20粘接固定，并且电路板4与光谱采集单元3分置于支撑板20的上下两侧，光谱采集单元3与电路板4通过线路实现二者之间的连接。将支撑板20固定在安装支架18上时，位于支撑板20下侧的光谱采集单元3会伸入安装支架18的通孔内，使得支撑板20与安装支架18贴合更为紧密。
光谱采集单元3包括光谱采集模块和蓝牙模块，光谱采集模块包括光谱传感器33、滤光器34、余弦校正器35，双孢菇反射的光线经聚光透镜2聚集成光斑后经余弦校正器35和滤光器34处理，最终被光谱传感器33接收，光谱传感器33接收到双孢菇反射的光线中的光谱信息后，将光谱信息通过蓝牙模块传递给终端5中的光谱处理单元。
光谱处理单元包括运算放大器、滤波器、A/D转换器、蓝牙模块和单片机控制模块，光谱处理单元的蓝牙模块接收到光谱信息后，由运算放大器将信号放大，再传输到滤波器，滤波器滤除掉干扰信号，最后经A/D转换器处理，将光谱信息传输到单片机控制模块，通过算法控制，最终得到双孢菇的白度值，终端5还集成有数据显示模块，数据显示模块包括触摸显示屏，最终得到的白度值会显示在终端5的触摸显示屏上。
光谱处理单元的工作原理是：
光谱处理单元对接收到的光谱信息进行放大、滤波、A/D转换等处理，经算法控制得到相对光谱功率分布
分别将CIE1931标准观察者2°视场下光谱三刺激值
和
代入公式(1)，公式(1)中K值为归一化系数，可由公式(1)求得。
分别将求得的K值以及
代入公式(2)，求得CIE-XYZ表色系统下的三刺激值X、Y、Z。公式(1)和公式(2)的积分区间为380nm-780nm。
将求得的三刺激值X、Y、Z代入公式(3)得到所测双孢菇的色品坐标x，y。
将求得的色品坐标x,y和Y值代入国际照明委员会(CIE)推荐的甘茨白度公式(4)中，得到所测双孢菇的白度值。公式(4)中WI为所测双孢菇的白度值，x、y为所测双孢菇的色品坐标，xn、yn为CIE标准D65光源下标准白板的色度坐标。
WI＝Y+800(xn-x)+1700(yn-y) (4)
外壳1内还设置有用于供电的电池，连接耳16与光源壳体36的顶面之间构成了直角缺口，该直角缺口与外壳1内壁围成了容纳空间26，电池安装于容纳空间26中。电池包括内部的电芯24和套装在电芯外部的电池外壳25，电池通过电池外壳25与光源壳体36粘接固定。
外壳主体6的顶部具有开口，并且该开口处通过卡扣可拆装配有外壳顶盖27。另外，外壳主体6的一侧也设有开口，该开口处通过铰接轴28铰接有终端安装盒29，终端5放置在终端安装盒29中，合上终端安装盒29时，终端安装盒29可将该开口封闭。终端5可从终端安装盒29中取出，方便手持操作，并且在终端5上端有USB端口，下端有Type-C接口和触点接口，触点接口可以与终端安装盒29底部的触点相连接，用以终端5充电，当然，终端5也可采用Type-C接口直接充电。终端安装盒29上设置有终端电源按钮32。
另外，在外壳1侧面上设置有开机按钮30和充电孔31。外壳1一侧的板体为波浪形的板体，并且外壳1表面采用磨砂表面，有利于使用者抓握。
如图6所示，本发明的双孢菇白度检测装置的使用步骤如下：
按下开机按钮30，装置启动。首先对装置进行自检，保证装置处于稳定状态，以待后续工作顺利进行；然后进行标定，将检测口8对准标准白板，在触摸显示屏上选定常规测试选项，将光照强度设置为需要关注的参数，点击开始测试，检测此时的光照强度，记为标准值，即完成标定检测双孢菇在100％反射条件下光谱的光照强度，用来作为以后测试试验对比过程，所测标定数据可作为实验数据对比项。最后待准备工作完成之后，进行测试工作。点击终端5上的常规测试选项，将关注参数设置成色温、色度坐标，将检测口8放于双孢菇检测样本上方，按下测试软件的测试开启键。在同轴光源的作用下，双孢菇样本表面接收到均匀的漫反射光，漫反射光经双孢菇反射过穿过聚光透镜2，经余弦校正器35和滤光器34处理后，进入光谱传感器33。光谱传感器33接收到双孢菇表面的光谱信息，光谱采集单元3通过蓝牙模块将接收到的光谱信息发送到光谱处理单元，光谱处理单元对接收到的光谱信息进行放大处理，之后滤除光谱干扰信号，以减少干扰信号对数据信息产生的影响。单片机控制模块提取处理过的光谱信息中的有效信息，通过一定算法得出双孢菇准确的白度值。
本发明中所提供的双孢菇白度检测装置的实施例2，与实施例1不同的是，安装支架的通孔为光孔，垫圈通过与通孔内壁的挤压配合将聚光透镜压紧在挡止环上。
本发明中所提供的双孢菇白度检测装置的实施例3，与实施例1不同的是，光谱采集单元连接电路板的上表面，电路板的下表面与支撑板贴合，在本实施例中，光谱采集单元和电路板位于支撑板同一侧。
本发明中所提供的双孢菇白度检测装置的实施例4，与实施例1不同的是，在本实施例中，电池外壳熔接在光源壳体上。
本发明中所提供的双孢菇白度检测装置的实施例5，与实施例1不同的是，电池固定安装在光源壳体的侧面上。或者在其他实施例中，电池也可以固定在外壳外壁面上。
本发明中所提供的双孢菇白度检测装置的实施例6，与实施例1不同的是，外壳底部的开口处不设置外壳底板，该处开口保持常开状态。
本发明中所提供的双孢菇白度检测装置的实施例7，与实施例1不同的是，在本实施例中不设置终端安装盒，终端独立于外壳存在。
本发明中所提供的双孢菇白度检测装置的实施例8，与实施例1不同的是，在本实施例中不设置散热层，LED光源直接安装在光源壳体的内壁面上。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种双孢菇白度检测装置，其特征在于，包括外壳(1)和位于外壳(1)内的同轴光源，同轴光源包括固设于外壳(1)中的光源壳体(36)，光源壳体(36)的底部设有检测口(8)，检测口(8)在使用时朝向被测物，外壳(1)底部设置有与检测口(8)相对应的开口，光源壳体(36)内设置有LED光源、漫射板(13)、半透镜(12)，漫射板(13)处于光源与半透镜(12)之间，半透镜(12)倾斜布置；光源壳体(36)的顶部设置有聚光口(10)，LED光源发出的光线穿过漫射板(13)射向半透镜(12)后部分光线反射至检测口(8)中并射向被测物，且经过反射后再次经过半透镜(12)后射向聚光口(10)，另一部分光线穿过半透镜(12)；双孢菇白度检测装置还包括聚光透镜(2)、电路板(4)、光谱采集单元(3)和终端(5)，聚光透镜(2)位于聚光口(10)的上侧，聚光透镜(2)用于聚集被测物反射的光线，光谱采集单元(3)与电路板(4)相连，光谱采集单元(3)用于将聚光透镜(2)聚集的光线中的光谱信息传递给终端(5)，终端(5)中集成有光谱处理单元，光谱处理单元用于将光谱信息处理并得到被测物的白度值。
2.根据权利要求1所述的双孢菇白度检测装置，其特征在于，光源壳体(36)的顶部设置有连接耳(16)，连接耳(16)上连接有用于安装聚光透镜(2)的安装支架(18)，安装支架(18)具有上下贯通的通孔，所述通孔与聚光口(10)连通，通孔内壁上设置有挡止环，通孔内设置有垫圈(19)，垫圈(19)用于将聚光透镜(2)压装在挡止环上。
3.根据权利要求2所述的双孢菇白度检测装置，其特征在于，所述通孔为螺纹孔，所述垫圈(19)螺纹装配在螺纹孔中，通过旋拧垫圈(19)将聚光透镜(2)压装在挡止环上。
4.根据权利要求2所述的双孢菇白度检测装置，其特征在于，所述安装支架(18)顶部安装有支撑板(20)，所述电路板(4)、光谱采集单元(3)分置在支撑板(20)两侧。
5.根据权利要求2-4任一项所述的双孢菇白度检测装置，其特征在于，所述连接耳(16)与外壳(1)内壁之间具有容纳空间(26)，外壳(1)内设置有用于供电的电池，电池安装于所述容纳空间(26)中。
6.根据权利要求5所述的双孢菇白度检测装置，其特征在于，电池与光源壳体(36)粘接固定。
7.根据权利要求1-4任一项所述的双孢菇白度检测装置，其特征在于，外壳(1)包括外壳底板(9)，外壳底板(9)可拆装配在外壳(1)底部的开口处。
8.根据权利要求1-4任一项所述的双孢菇白度检测装置，其特征在于，所述外壳(1)的一侧设有开口，双孢菇白度检测装置包括铰接于外壳(1)该开口处的终端安装盒(29)，所述终端(5)设于终端安装盒(29)中，终端安装盒(29)用于封闭所述开口。
9.根据权利要求1-4任一项所述的双孢菇白度检测装置，其特征在于，光源壳体(36)内设有散热层(14)，所述LED光源设于该散热层(14)上。
10.根据权利要求1-4任一项所述的双孢菇白度检测装置，其特征在于，所述光源壳体(36)中与LED光源相对的一侧为吸光板(15)。
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| CN202210359496.6A CN114720392B (zh) | 2022-04-06 | 一种双孢菇白度检测装置 |
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