CN203396697U - 一种基于高光谱成像技术的竹笋硬度检测切分装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于高光谱成像技术的竹笋硬度检测切分装置。包括分道装置、切割装置、样品输送装置、专用计算机、高光谱图像采集装置、光电传感器、步进电机等。高光谱图像采集系统的采集箱固定在样品输送装置上，采集箱内有呈V型安装的两个线光源。工作时，步进电机驱动样品输送装置移动，当光电传感器检测到竹笋进入采集箱时，触发高光谱图像采集系统进行数据采集，并将数据传输给专用计算机，进行分析计算后，将结果传输给切割装置，切割装置控制机械手抓取并固定被测样，并控制圆盘刀移动将被测样切割成3段，并传递给分道装置。该检测装置能快速检测竹笋硬度并进行精确分切，大大缩短了时间，降低了成本，对竹笋的自动化切割方法研究具有重要的科学意义和广阔的应用前景。
Description
技术领域
该实用新型涉及到竹笋检测领域，尤其涉及到一种基于高光谱成像技术的竹笋硬度检测切分装置。
背景技术
竹笋营养丰富，是一种低糖、低脂、高蛋白、高纤维的绿色保健食品。竹笋的一种重要吃法是将竹笋制作成竹笋罐头，加工时需将竹笋切割成块。竹笋的硬度是影响竹笋罐头口感的重要指标之一。现有的竹笋切分方法主要凭经验，导致竹笋罐头品质良莠不齐。传统竹笋硬度的检测方法通常是采用硬度仪进行穿孔检测，该方法为有损检测，且检测速度慢，无法满足竹笋切割加工过程中大样本群体的快速检测需要。因此，研究无损、快速、准确检测竹笋硬度的方法并进行精确切分对于竹笋深加工具有重要的意义。
近红外光谱分析作为一种快速无损的检测技术，非常适合农产品的品质检测。但光谱法的检测区域一般仅是待测农产品表面的某点或较小区域，样本的不均匀性会影响检测结果。虽然通过重复测量可以降低误差，但光谱法不能获得样品的空间分布信息，将其用于竹笋的硬度分切，会导致切割不准确。
高光谱成像技术是光谱技术和图像技术的完美结合，它在获得样品空间信息的同时，还为图像上每个像素点提供数百个波段的光谱信息，这样任何一个波长的光谱数据都能生成一幅图像，从而实现“图谱合一”。 对获取的高光谱图像中的光谱、图像进行分析，可用于检测样品的成分含量、物理结构等。
发明内容
本实用新型的目的是设计一种基于高光谱成像技术的竹笋硬度检测切分装置，该装置可以依据竹笋硬度的分布切割竹笋，具有切割快速、准确的特点。
本实用新型的目的是这样实现的：一种基于高光谱成像技术的竹笋硬度检测切分装置，由分道装置、切割装置、样品输送装置、专用计算机、高光谱图像采集装置、光电传感器、步进电机组成。步进电机、高光谱图像采集系统、分道装置、切割装置以及光电传感器均与专用计算机相连。切割装置包括机械手和圆盘刀等部件。其中，机械手用于从样品输送装置抓取样品并固定。圆盘刀可由相应步进电机带动，在专用计算器信号控制下移动，使刀具移动到准确对准竹笋切割部位。样品输送装置由带轮、圆形传送带、张紧轮，肋板，柔肋线构成。每通道的两根圆形输送带之间安装有柔肋线，用于固定样品，防止掉落。两通道输送带之间用肋板连接，用于保持两通道同步。两通道输送带的外侧均安装有光地传感器，用于被测样品的到位检测。高光谱图像采集系统包括成像光谱仪、狭缝、镜头，线光源、采集箱。采集箱固定在样品输送装置上，沿着样品输送装置的采集箱的2个侧面均开矩形孔，使被测样品能顺利出入采集箱。成像光谱仪嵌入到采集箱顶部中心，与狭缝、镜头相连，采集箱内有呈V型安装的两个线光源。
将被测竹笋试样放置在圆形传送带上，当光电传感器检测到试样进入采集箱合适位置时，触发高光谱图像采集系统工作，进行竹笋高光谱图像数据采集。当采集完成时，数据通过USB总线传输到专用计算机，结合计算机已有的模型对被测样的硬度分布进行预测划分，专用计算机一方面将被测样的硬度分布进行显示，另一方面还将结果传输给切割装置，由切割装置控制每通道的两把圆盘刀移动到合适的切分位置，然后控制机械手从传送带上抓取被测样并固定，由圆盘刀将被测样切割成3段，并传递给分道装置，由专用计算机控制进行下一步的处理。
一种基于高光谱成像技术的竹笋硬度检测切分装置还可以作为竹笋其它品质的检测装置，如更改专用计算机的竹笋品质检测模型，本装置可对竹笋的其他品质指标如可溶性固形物、大小等进行检测。
本实用新型通过高光谱成像技术获取竹笋的硬度分布信息，并快速完成切割，大大缩短了检测时间，降低了检测成本，为竹笋的深加工提供了装置与技术。
附图说明
本实用新型的具体结构由以下实施例及附图给出。
图1为基于高光谱成像技术的竹笋硬度快速切分系统的结构示意图。
图2 为图1所示系统中输送装置示意图。
图3 为图1所示系统中高光谱图像采集装置侧视图。
下面结合图1、图2和图3对本实用新型详细说明。
图中：1、分道装置， 2、切割装置，2-1、圆盘刀，2-2、机械手3、样品输送装置，3-1、柔肋线，3-2、肋板，3-3、张紧轮，3-4、圆形传送带，3-5、从动轮，3-6、主动轮，4、专用计算机，5、高光谱图像采集装置，5-1、线光源，5-2、成像光谱仪，5-3、狭缝， 5-4、镜头，5-5、采集箱，6、光电传感器，7、步进电机。
具体实施方式
如图1、2所示：一种快速检测竹笋硬度的系统，包括：分道装置1、切割装置2、样品输送装置3、专用计算机4、高光谱图像采集装置5、光电传感器6、步进电机7。分道装置1、切割装置2、高光谱图像采集系统5、光电传感器6以及步进电机7均与专用计算机4相连。步进电机7通过皮带轮与样品输送装置3一侧的主动轮3-6相连。切割装置2包括圆盘刀2-1和机械手2-2等部件。其中，机械手2-2用于从样品输送装置3抓取样品并固定。圆盘刀2-1可由相应步进电机带动，在专用计算器4信号控制下移动，使刀具移动到精确对准被测样切割部位。样品输送装置3是一个两通道的输送线，由柔肋线3-1、肋板3-2、张紧轮3-3、圆形传送带3-4、从动轮3-5和主动轮3-6组成。每通道的两根圆形输送带3-4之间安装有柔肋线3-1，用于样品固定并防止掉落。两通道之间用肋板3-2连接，用于保持两通道同步。两通道传送带3-4的外侧均安装有光电传感器6，用于被测样品的到位检测。
如图3所示：高光谱图像采集系统5包括线光源5-1、成像光谱仪5-2、狭缝5-3、镜头5-4和采集箱5-5。采集箱5-5固定在样品输送装置3上，沿着样品输送装置3的采集箱的2个侧面底部均开2个矩形孔，使两通道的被测样品能顺利出入采集箱5-5。成像光谱仪5-2嵌入到采集箱5-5顶部中心，与狭缝5-3、镜头5-4相连，采集箱5-5内有呈V型安装的两个线光源5-1，使被测物光照均匀。
上述装置检测竹笋硬度并进行切割的方法如下。
将竹笋放置在样品输送装置3上，步进电机7驱动主动轮3-6转动，带动样品输送装置3向左移动，当光电传感器7检测到竹笋进入采集箱5-5的合适位置时，触发高光谱图像采集系统5工作，进行竹笋高光谱图像采集。当采集完成时，数据通过USB总线传输到专用计算机4，专用计算机4结合已有的模型对被测竹笋的硬度分布进行预测划分，专用计算机4一方面将被测竹笋的硬度分布进行显示，另一方面还将结果传输给切割装置2，由切割装置2控制每通道的两把圆盘刀2-1移动到合适位置，然后机械手2-2从样品输送装置3上抓取被测竹笋并固定，由圆盘刀2-1根据被测竹笋硬度分布切割成3段，并传递给分道装置1，进行下一步的处理。
Claims (1)
1.一种基于高光谱成像技术的竹笋硬度检测切分装置，由分道装置、切割装置、样品输送装置、专用计算机、高光谱图像采集装置、光电传感器、步进电机组成，其特征在于，步进电机、高光谱图像采集系统、分道装置、切割装置以及光电传感器均与专用计算机相连；切割装置包括机械手和圆盘刀等部件，其中，机械手用于从样品输送装置抓取样品并固定，圆盘刀可由相应步进电机带动，在专用计算器信号控制下移动，使刀具移动到准确对准竹笋切割部位；样品输送装置为两通道输送线，由带轮、圆形传送带、张紧轮，肋板，柔肋线构成，每通道的两根圆形输送带之间安装有柔肋线，用于固定样品，防止掉落，两通道输送带之间用肋板连接，用于保持两通道同步；两通道输送带的外侧均安装有光地传感器，用于被测样品的到位检测；高光谱图像采集系统包括成像光谱仪、狭缝、镜头，线光源、采集箱，采集箱固定在样品输送装置上，沿着样品输送装置的采集箱的2个侧面均开矩形孔，使被测样品能顺利出入采集箱；成像光谱仪嵌入到采集箱顶部中心，与狭缝、镜头相连，采集箱内有呈V型安装的两个线光源。
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| CN108717001A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-10-30 | 河北省农林科学院粮油作物研究所 | 一种小麦籽粒硬度的检测方法 |
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