CN206661717U - 基于声学特性检测的农产品内部品质检测分级设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于声学特性检测的农产品内部品质检测分级设备，包括输送部、检测部和分选部和控制器，输送部包括输送台、设于输送台上的第一输送带、输送电机；检测部包括检测台、横跨于检测台上的检测箱、第二输送带、步进电机；检测箱内设置有声学检测装置，声学检测装置包括设于检测箱内壁上的敲击锤以及声音接收处理装置；分选部包括主通道和设于主通道两侧的若干分级通道；输送台、检测台和主通道之间互相独立并依次靠近连接；输送台与检测台之间设有限位盘；主通道与分级通道的连接处设有分拨机构，检测箱上设有门洞，门洞上设有隔音板，检测箱采用隔音材料制成。适用于农产品内部品质的在线检测。

Description

基于声学特性检测的农产品内部品质检测分级设备

技术领域

本实用新型涉及农产品农产品智能无损检测设备，特别涉及基于声学特性检测的农产品内部品质检测分级设备。

背景技术

分级是农产品采摘后商品化处理的重要手段之一，对增强农产品商品市场竞争力，提高经济效益的具有重要意义。

无损检测是在不破坏或损坏被监测对象的前提下，利用农产品内部结构异常或缺陷存在所引起的对声、光、电、热、磁等信号反应的变化，来探测农产品内部和表面的缺陷，并对缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸以及分布等做出判断和评价。由于无损检测是非破坏性的，检测过程对农产品几乎无破坏，这对农产品的内部品质检测和分级具有重要的意义。

目前的无损检测方法主要有利用光学特性、声学特性、振动特性、X-射线以及核磁共振等特性进行检测，其中利用声学特性进行检测的原理是：农产品内部品质不同，对外界作用如敲击作用的响应信号也不同，这些相应信号包括声阻抗与固有频率等。因此能通过响应信号的不同来区分农产品的内部品质，如内部缺陷、硬度以及成熟度等。

危艳君等改进了农产品声学检测试验台，主要由塑料敲击小球、电压式加速度传感器、电荷放大器、光电是触发电路、数据采集卡和计算机等组成，以西瓜为试验材料，对西瓜内部空心进行定性检测，检测准确率达91%。【危艳君.基于声学特性检测西瓜糖度和空心的声学检测系统[D].浙江大学,2012.】张帅等利用声学特性检测香瓜内部品质,通过敲击香瓜发出的声频,建立声学特性和果蔬品质的相关性，结果表明，基于声学特性和香瓜硬度有显著的线性相关性。【张帅，史磊，张本华.基于声学特性的香瓜成熟度检测方法[J].农机化研究，2011，33(10):126-129.】

现有技术的不足之处在于，基于声学特性的检测对环境中的声波敏感，容易受到环境的影响，所以现在对基于声学特性的农产品内部质量检测以在实验室中的静态研究为主，鲜有实际应用的在线检测设备。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供基于声学特性检测的农产品内部品质检测分级设备，适用于农产品内部品质的在线检测。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

基于声学特性检测的农产品内部品质检测分级设备，包括输送部、检测部和分选部和控制器，输送部包括输送台、设于输送台上的第一输送带以及用于驱动第一输送带的输送电机；检测部包括检测台、横跨于检测台上的检测箱、设于检测台上的第二输送带以及用于驱动第二输送带的步进电机；检测箱内设置有声学检测装置，声学检测装置包括设于检测箱内壁上的敲击锤以及声音接收处理装置；分选部包括主通道和设于主通道两侧的若干分级通道，主通道和分级通道上均设有分选输送带和用于驱动分选输送带的分选电机；输送台、检测台和主通道之间互相独立并依次靠近连接；输送台上设有用于放置农产品的输送盒，输送台靠近检测台的一端设有用于阻挡输送盒或推动输送盒至检测台的限位盘；限位盘连接至限位电机；主通道与分级通道的连接处设有用于将输送盒从主通道分拨至分级通道的分拨机构，分拨机构由分拨气缸控制；检测箱上设有使输送盒从中通过的门洞，门洞上设有可开关的隔音板，检测箱采用隔音材料制成；输送电机、步进电机、声音接收处理装置、分选电机、限位电机、分拨气缸连接控制器。

采用上述结构，将待测的农产品放置在输送盒上，将输送盒放置在输送台上，输送电机驱动第一输送带转动从而将输送盒输送至限位盘处，限位盘由限位电机驱动从而阻挡输送盒或者推动输送盒至检测台，限位电机受控于控制器并可通过控制器实现将输送盒依次传送至检测台。输送盒连同待检测的农产品被传送至检测台后，步进电机驱动第二输送带从而将输送盒通过门洞输送至检测箱内，门洞上的隔音板关闭，同时检测箱采用隔音材料制成，两者共同构成一个相对的隔音空间，从而减少外界的噪音对检测箱内部的检测环境的影响。农产品在检测箱内受敲击锤的敲击，声音接收处理装置接收声音信号并进行处理，判断产品等级。检测完毕，隔音板打开，再将等级信号传送至控制器，控制器控制步进电机启动，将输送盒连同待检测农产品一起输送至分选部的主通道。启动产品等级判断完成的同时，对应的分级通道上的分选机构启动，输送盒输送到分选机构处，即在分选机构的推动作用下进入对应的分级通道，完成对农产品的内部品质分级。

进一步优选为：敲击锤包括直杆和设于直杆一端的敲击球，直杆上远离敲击球的端部与检测箱内壁转动连接，检测箱外设有用于推动敲击锤的第一液压缸，第一液压缸的活塞杆穿过检测箱的外壁并与直杆之间转动连接，第一液压缸连接控制器。

采用上述结构，农产品静止于检测箱内，第一液压缸推动直杆，直杆绕其与检测箱内壁的转动连接处转动，使敲击球下降并敲打农产品外壁，声音接收处理装置接收声音信号并进行处理，判断产品等级。信号采集完毕，只需使第一液压缸推动直杆使敲击球远离农产品外表面即可，操作方便，并且液压缸设于检测箱外，活塞杆滑动时产生的声音不易影响检测的精确度。

进一步优选为：声音接收处理装置包括设于检测箱中部上方的麦克风以及与麦克风依次连接的放大器和声音信号处理器，麦克风通过软金属杆固定在检测箱内壁上，声音信号处理器连接控制器。

采用上述结构，麦克风接收声音信号并通过放大器将声音信号扩大，再通过声音信号处理器进行处理，从而获得农产品等级信号，麦克风通过软金属杆固定在检测箱内壁上可以根据所检测的农产品的大小来调节麦克风的高度，使麦克风尽可能靠近敲击点设置，从而提高检测的准确度。

进一步优选为：检测台上靠近输送台的一端设有压力传感器，压力传感器连接至控制器。

采用上述结构，输送盒被输送至检测台，压力传感器接收信号并将信号传递至控制器，控制步进电机的启动，完成对输送盒的输送。

进一步优选为：输送盒的外形为圆柱形，限位盘的外缘周向上设有若干弧形槽，相邻两个弧形槽之间形成用于阻挡输送盒的阻挡部，弧形槽与输送盒的外壁相匹配，限位盘由限位电机驱动转动。

采用上述结构，输送盒在第一输送带上输送，到达限位盘后，受到阻挡部的限位作用，不再向前输送。控制器控制限位电机转动一定角度，将输送盒输送至检测台，下一个输送盒在下一个阻挡部的限位作用下停留在输送台上，从而实现将输送盒依次传送到检测台上。

进一步优选为：分级通道与主通道的前进侧之间形成的夹角小于90°，分拨机构包括一个设于分级通道上输送盒前进方向一侧的阻挡片，阻挡片通过分拨气缸推动至主通道上从而引导输送盒向分级通道上移动。

采用上述结构，输送盒在分选输送带上输送，到达相应的分拨机构后，受到阻挡片的阻挡作用，从而在阻挡片的引导作用下输送至相应的分级通道中。

进一步优选为：设于输送盒前进方向上的第一个门洞上设有计数器，所述隔音板由设于检测箱外的第二液压缸驱动，所述第二液压缸和计数器连接控制器。

采用上述结构，计数器探测到输送盒的信号，将信号传递给控制器，控制器控制第二液压缸将隔音板关闭，从而实现隔音效果。

进一步优选为：输送盒包括空心的输送盒本体，输送盒本体上方设有圆孔，圆孔上依次层叠设置有若干置物环，从下至上置物环的内径依次减小。

采用上述结构，通过在圆孔上放置不同大小置物环，在不需要改变输送盒外部形状的大小的情况下实现对不同尺寸的农产品的检测，适用范围广。

进一步优选为：置物环包括向上突出的凸环和向下凹陷的凹环，凸环置于凹环的外部，互相搭接的两个置物环中，位于上方的置物环的凸环下表面与位于下方的置物环的凹环上表面配合。

采用上述结构，位于上方的置物环的凸环下表面与位于下方的置物环的凹环上表面配合，使位于下方的置物环的凸环对位于上方的置物环起到限位作用，两个置物环之间不易滑动，使得农产品在置物环上放置更加稳定。

进一步优选为：置物环的内缘上设有橡胶垫圈。

采用上述结构，橡胶垫圈有利于保护农产品，减少置物环的边缘对农产品的磕碰与破坏。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、通过输送部、检测部和分选部的依次配合，采用农产品的声学特性实现对农产品内部品质的在线检测和分级；

2、隔音板和隔音材料制成的检测箱帮助形成一个相对隔音的环境，减少外部噪音对检测精确度的影响；

3、输送盒上不同大小的置物环的设置一方面使得农产品在置物环上放置更加稳定，另一方面使得在不需要改变输送盒外部形状的大小的情况下实现对不同尺寸的农产品的检测，适用范围广。

附图说明

图1是实施例的整体结构示意图；

图2是实施例的输送盒结构示意图；

图3是实施例的输送部结构示意图；

图4是实施例的检测部结构示意图；

图5是实施例的图4中A部局部放大图；

图6是实施例的检测部简示图；

图7是实施例的分选部示意图。

图中，11、输送台；12、第一输送带；13、输送电机；14、限位盘；141、弧形槽；142、阻挡部；15、限位电机；21、检测台；22、检测箱；221、门洞；222、隔音板；2221、滑条；223、滑槽；224、计数器；225、第二液压缸；23、第二输送带；24、步进电机；25、压力传感器；26、敲击锤；261、直杆；262、敲击球；27、第一液压缸；28、声音接收处理装置；281、麦克风；282、放大器；283、声音信号处理器；29、软金属杆；31、主通道；32、分级通道；33、分选输送带；34、分选电机；35、分拨气缸；36、阻挡片；4、输送盒；41、输送盒本体；42、圆孔；43、置物环；431、凸环；432、凹环；44、橡胶垫圈。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的保护范围内都受到专利法的保护。

基于声学特性检测的农产品内部品质检测分级设备，如图1所示，包括互相独立又依次靠近设置的输送部、检测部和分选部，还包括用于信号和数据处理及发送指令的控制器。

输送部包括输送台11、设于输送台11上的第一输送带12以及用于驱动第一输送带12的输送电机13。检测部包括检测台21、横跨于检测台21上的检测箱22、设于检测台21上的第二输送带23以及用于驱动第二输送带23的步进电机24，检测箱22内设置有声学检测装置。分选部包括主通道31和设于主通道31两侧的若干分级通道32，主通道31和分级通道32上均设有分选输送带33和用于驱动分选输送带33的分选电机34。输送台11、检测台21和主通道31之间互相独立并依次靠近连接。输送台11上设有用于放置农产品的输送盒4，输送台11靠近检测台21的一端设有用于阻挡输送盒4或推动输送盒4至检测台21的限位盘14，限位盘14由限位电机15驱动。主通道31与分级通道32的连接处设有用于将输送盒4从主通道31分拨至分级通道32的分拨机构，分拨机构由分拨气缸35驱动。

其工作原理是：待检测农产品放置在输送盒4上，并在输送台11上输送，限位盘14将输送盒4连同待检测农产品依次传送至检测台21，步进电机24控制第二输送带23将输送盒4输送至检测箱22内，在检测箱22内经声学检测装置检测并判断农产品的内部品质等级。检测完毕，再启动步进电机24，将输送盒4输送至主通道31。检测完毕的同时，农产品等级信号传递至分拨机构，对应等级的分级通道32上的分拨机构将输送盒4连同农产品输送至分级通道32，从而实现农产品内部品质的分级。

具体地，如图2所示，输送盒4包括空心结构的输送盒本体41，输送盒本体41的外部轮廓为圆柱形，输送盒本体41的顶部设有圆孔42，圆孔42上从下到上设有若干内径依次减小的置物环43。置物环43包括向上突出的凸环431和向下凹陷的凹环432，凸环431置于凹环432的外部。互相搭接的两个置物环43中，位于上方的置物环43的凸环431下表面与位于下方的置物环43的凹环432上表面配合。圆孔42的内缘和置物环43的内缘上均设有橡胶垫圈44。

输送部：如图3所示，限位盘14设于输送台11的一侧，限位电机15设于限位盘14的中心处底部。限位盘14为圆盘状，限位盘14的外缘周向上设有四个弧形槽141，两个弧形槽141之间形成用于阻挡输送盒4的阻挡部142。限位盘14停止时其中一个阻挡部142横跨输送台11且正好位于输送台11和检测台21的连接处上方，弧形槽141与输送盒4的外部轮廓相匹配，从而限制输送盒4向前输送。限位电机15控制限位盘14每次转动90°，从而将其中一个输送盒4向检测台21推送，后面的输送盒4被下一个阻挡部142阻挡从而停留在输送台11上等待下一次传送。

检测部：结合图4和图5，检测台21上靠近输送台11的一端设有压力传感器25，压力传感器25设于第二输送带23的下方。

检测箱22采用隔音材料制成，检测箱22上开设有两个使输送盒4从中通过的门洞221，两个门洞221外均设有隔音板222，检测箱22的一侧设有用于驱动隔音板222的第二液压缸225。门洞221上方设有滑槽223，隔音板222上设有与滑槽223配合的滑条2221。第二液压缸225推动隔音板222在滑槽223左右移动。隔音板222可由具有一定厚度的吸音泡沫或者空心板等材料制成。位于输送盒4前进方向上的第一个门洞221上设有计数器224。

如图6所示，声学检测装置包括设于检测箱22侧壁上的敲击锤26以及设于检测箱22顶壁上的声音接收处理装置28。敲击锤26包括直杆261和设于直杆261一端的敲击球262，直杆261上远离敲击球262的端部与检测箱22内壁转动连接，检测箱22外设有用于推动敲击锤26的第一液压缸27，第一液压缸27的活塞杆穿过检测箱22的外壁并与直杆261之间转动连接，第一液压缸27连接控制器。声音接收处理装置28包括通过软金属杆29固定在检测箱22顶壁上的麦克风281，麦克风281上依次连接有放大器282和声音信号处理器283。

检测部的工作原理是：输送盒4被输送到输送台11上，压力传感器25检测到压力信号，并将该压力信号传送到控制器，控制器控制步进电机24启动并移动一定距离，从而将输送盒4通过门洞221送至检测箱22内并使其静止在检测箱22内。其中输送盒4经过门洞221时，计数器224计数，控制器控制第二液压缸225将隔音板222关闭。在检测箱22内，第一液压缸27驱动敲击锤26敲击待检测农产品，麦克风281收声后将声音信号经放大器282输送到声音信号处理器283进行声音处理，从而得出农产品内部品质等级信息。检测完毕，控制器控制第二液压缸225将隔音板222打开，同时步进电机24打开，输送盒4被输送到检测箱22外。

分选部：如图7所示，分级通道32根据等级的数量设置，本实施例中为两个，相错设于主通道31的两侧。分级通道32的中轴线与主通道31的中轴线的前进侧之间形成的夹角为30°。分拨机构包括一个设于分级通道32上输送盒4前进方向一侧的阻挡片36，阻挡片36与分级通道32的中轴线平行。阻挡片36连接至一个分拨气缸35，并通过分拨气缸35推动至主通道31上从而引导输送盒4向分级通道32上移动。

分选部的工作原理是：当农产品内部品质等级确定后，控制器控制对应的分级通道32上的分拨气缸35推动阻挡片36向主通道31的方向上移动并斜跨于主通道31上，阻挡输送盒4向前移动，并引导输送盒4向对应的分级通道32输送，从而完成农产品的分级。

上述输送电机13、步进电机24、声音接收处理装置28、分选电机34、限位电机15、分拨气缸35、计数器224、压力传感器25、第一液压缸27、第二液压缸225均连接控制器。

Claims (10)

1.基于声学特性检测的农产品内部品质检测分级设备，包括输送部、检测部和分选部和控制器，其特征是：所述输送部包括输送台(11)、设于输送台(11)上的第一输送带(12)以及用于驱动第一输送带(12)的输送电机(13)；所述检测部包括检测台(21)、横跨于检测台(21)上的检测箱(22)、设于检测台(21)上的第二输送带(23)以及用于驱动第二输送带(23)的步进电机(24)；所述检测箱(22)内设置有声学检测装置，所述声学检测装置包括设于检测箱(22)内壁上的敲击锤(26)以及声音接收处理装置(28)；所述分选部包括主通道(31)和设于主通道(31)两侧的若干分级通道(32)，所述主通道(31)和分级通道(32)上均设有分选输送带(33)和用于驱动分选输送带(33)的分选电机(34)；所述输送台(11)、检测台(21)和主通道(31)之间互相独立并依次靠近连接；所述输送台(11)上设有用于放置农产品的输送盒(4)，所述输送台(11)靠近检测台(21)的一端设有用于阻挡输送盒(4)或推动输送盒(4)至检测台(21)的限位盘(14)；所述限位盘(14)连接至限位电机(15)；所述主通道(31)与分级通道(32)的连接处设有用于将输送盒(4)从主通道(31)分拨至分级通道(32)的分拨机构，所述分拨机构由分拨气缸(35)控制；所述检测箱(22)上设有使输送盒(4)从中通过的门洞(221)，所述门洞(221)上设有可开关的隔音板(222)，所述检测箱(22)采用隔音材料制成；所述输送电机(13)、步进电机(24)、声音接收处理装置(28)、分选电机(34)、限位电机(15)、分拨气缸(35)连接控制器。

2.根据权利要求1所述的基于声学特性检测的农产品内部品质检测分级设备，其特征是：所述敲击锤(26)包括直杆(261)和设于直杆(261)一端的敲击球(262)，所述直杆(261)上远离敲击球(262)的端部与检测箱(22)内壁转动连接，所述检测箱(22)外设有用于推动敲击锤(26)的第一液压缸(27)，所述第一液压缸(27)的活塞杆穿过检测箱(22)的外壁并与直杆(261)之间转动连接，所述第一液压缸(27)连接控制器。

3.根据权利要求2所述的基于声学特性检测的农产品内部品质检测分级设备，其特征是：所述声音接收处理装置(28)包括设于检测箱(22)中部上方的麦克风(281)以及与麦克风(281)依次连接的放大器(282)和声音信号处理器(283)，所述麦克风(281)通过软金属杆(29)固定在检测箱(22)内壁上，所述声音信号处理器(283)连接控制器。

4.根据权利要求1所述的基于声学特性检测的农产品内部品质检测分级设备，其特征是：所述检测台(21)上靠近输送台(11)的一端设有压力传感器(25)，所述压力传感器(25)连接至控制器。

5.根据权利要求1所述的基于声学特性检测的农产品内部品质检测分级设备，其特征是：所述输送盒(4)的外形为圆柱形，限位盘(14)的外缘周向上设有若干弧形槽(141)，相邻两个弧形槽(141)之间形成用于阻挡输送盒(4)的阻挡部(142)，所述弧形槽(141)与输送盒(4)的外壁相匹配，所述限位盘(14)由限位电机(15)驱动转动。

6.根据权利要求1所述的基于声学特性检测的农产品内部品质检测分级设备，其特征是：所述分级通道(32)与主通道(31)的前进侧之间形成的夹角小于90°，分拨机构包括一个设于分级通道(32)上输送盒(4)前进方向一侧的阻挡片(36)，所述阻挡片(36)通过分拨气缸(35)推动至主通道(31)上从而引导输送盒(4)向分级通道(32)上移动。

7.根据权利要求1所述的基于声学特性检测的农产品内部品质检测分级设备，其特征是：设于输送盒(4)前进方向上的第一个门洞(221)上设有计数器(224)，所述隔音板(222)由设于检测箱(22)外的第二液压缸(225)驱动，所述第二液压缸(225)和计数器(224)连接控制器。

8.根据权利要求1所述的基于声学特性检测的农产品内部品质检测分级设备，其特征是：所述输送盒(4)包括空心的输送盒本体(41)，输送盒本体(41)上方设有圆孔(42)，所述圆孔(42)上依次层叠设置有若干置物环(43)，从下至上置物环(43)的内径依次减小。

9.根据权利要求8所述的基于声学特性检测的农产品内部品质检测分级设备，其特征是：所述置物环(43)包括向上突出的凸环(431)和向下凹陷的凹环(432)，所述凸环(431)置于凹环(432)的外部，互相搭接的两个置物环(43)中，位于上方的置物环(43)的凸环(431)下表面与位于下方的置物环(43)的凹环(432)上表面配合。

10.根据权利要求9所述的基于声学特性检测的农产品内部品质检测分级设备，其特征是：所述置物环(43)的内缘上设有橡胶垫圈(44)。