CN206818603U - 一种果蔬检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种果蔬检测装置，包括支架，所述支架上设置与待检测物接触的检测窗口，所述支架内部设置圆柱形且相互贯通的第一型腔和第二型腔，所述第一型腔和第二型腔的轴线夹角为30‑120°，两个所述轴线的交点位于所述检测窗口所在的平面，本实用新型通过在支架内部设置两个圆柱形的型腔，保证光源均匀性的同时，有效减小了检测窗口的尺寸，提高了探头的适用性，同时在检测窗口处贴附有软质的橡胶圈，可以更好的贴合样品表面，为检测操作提供更精准的检测环境，降低测量误差，使获得的检测数据更为精准。

Description

一种果蔬检测装置

技术领域

本实用新型涉及光学检测领域，更具体地，涉及一种果蔬检测装置。

背景技术

我国是世界性蔬菜生产与消费大国，果蔬产业是我国农业极具发展潜力的产业.果蔬产量虽然逐年增加，但目前在我国的番茄质量保障体系中，仍然使用人工分选的方法。人工分选往往受主观因素的干扰误差较大，而且果实的表皮颜色不足以反映内部品质。传统的化学方法存在着耗时、污染等缺点，最重要的是，经过检测的样品无法再进入市场流通，逐个检测无法实现。因此，采用无损检测技术检测果蔬内部品质，建立客观的果蔬品质评价方法，在果蔬生产加工销售过程中具有重要的实际意义。

近红外光谱分析技术是一种应用非常广泛的无损检测技术，已广泛应用于各种果蔬的品质检测，通过获取果蔬表皮的近红外光谱曲线，关联果品的总糖总酸，即获得果蔬的内在品质。但是，大多数果蔬表面形状不规则，检测装置如果不能很好地接触果蔬表面，极易对检测结果带来误差。

实用新型内容

本实用新型提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的果蔬检测装置。

根据本实用新型的一个方面，提供一种果蔬检测装置，包括支架，所述支架上设置与待检测物接触的检测窗口，所述支架内部设置圆柱形且相互贯通的第一型腔和第二型腔，所述第一型腔和第二型腔的轴线夹角为30-120°，两个所述轴线的交点位于所述检测窗口所在的平面；

其中，所述第一型腔的远离所述检测窗口的一端设置平行光源，所述平行光源的照射方向与所述第一型腔的轴线重合，所述第二型腔的远离所述检测窗口的一端设置光谱测量单元。

在一个可选实施例中，所述第一型腔和第二型腔的轴线夹角为60°。

在一个可选实施例中，所述检测窗口的内侧设置橡胶圈。

在一个可选实施例中，所述平行光源包括灯珠以及反光杯。

在一个可选实施例中，所述光谱测量单元包括沿光路依次设置的聚焦透镜和微型光谱仪。

在一个可选实施例中，所述反光杯的开口角为20-60°，所述反光杯较大一端开口的半径为0.8-1.4cm。

在一个可选实施例中，所述反光杯为金属反光杯。

在一个可选实施例中，所述第一型腔和第二型腔的半径相同。

本申请提出果蔬检测装置，其装置内部设置两个圆柱形的型腔，保证光源均匀性的同时，有效减小了检测窗口的尺寸，提高了探头的适用性，同时在检测窗口处贴附有软质的橡胶圈，可以更好的贴合样品表面，为检测操作提供更精准的检测环境，降低测量误差，使获得的检测数据更为精准。

附图说明

图1为根据本实用新型一个实施例的剖面示意图；

图2为对比例的剖面示意图；

图3为根据本实用新型另一个实施例的剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在对果蔬质量进行检测时，通常采用人工分选的方式进行检测，我国是世界性蔬菜生产与消费大国，果蔬产业是我国农业极具发展潜力的产业.果蔬产量虽然逐年增加，但目前在我国的番茄质量保障体系中，仍然使用人工分选的方法。人工分选往往受主观因素的干扰误差较大，而且果实的表皮颜色不足以反映内部品质。传统的化学方法存在着耗时、污染等缺点，最重要的是，经过化学方法检测的样品无法再进入市场流通，同时化学方法只能进行逐个检测，很难实现大规模、高效率地检测。

为了克服现有技术的上述缺点，本实施例提供了一种果蔬检测装置，如图1所示，包括支架101，支架101上设置与待检测物表面接触的检测窗口102，支架内部设置圆柱形且相互贯通的第一型腔103和第二型腔104，型腔是铸造领域的专有词汇，是指产品成型后的空腔，第一型腔103和第二型腔104的轴线夹角为30-120°，两个轴线的交点位于检测窗口所在的平面；

其中，第一型腔103的远离检测窗口的一端与第一容纳空间105连接，在第一容纳空间105内设置平行光源，平行光源的照射方向与第一型腔的轴线重合，第二型腔104的远离检测窗口的一端与第二容纳空间106连接，在第二容纳空间106内设置光谱测量单元。

本实施例的工作原理为：平行光源发出准直光照射在检测窗口区域的果蔬表面，反光后进入光谱测量单元，光谱测量单元获得果蔬表皮的光谱。

需要说明的是，如果型腔采用具有棱角的立方形结构，光源在型腔内部很容易出现阴影，造成光源不均匀，最终影响光谱测量单元的准确度，因此，本实用新型的果蔬检测装置采用圆柱形的型腔，以此保证了光源的均匀性。

图2示出了一种对比例的纵向截面示意图，图中型腔203的上部分别设置平行光源201和光谱测量单元202，虚线表示上一实施例的第一型腔和第二型腔的侧壁，由图可知，型腔203与上一实施例的型腔并不相同，在平行光源201和光谱测量单元202的位置不变的情况下，对比例中检测窗口的直径L1明显大于采用由两个贯通的圆柱体构成的检测窗口的直径L2，综上所述，上一实施例的检测接触面(即检测窗口)相比对比例的检测接触面几乎缩小了一半面积，进而缩小了果蔬检测装置的体积，在对果蔬检测时，如果检测接触面的面积缩小了，对于本身就不平整的果蔬来说，能够更有效的减少漏光，同时与果蔬的贴合更加紧密，防止果蔬表面内嵌至型腔内部，保证两个轴线的交点位于果蔬表面。

需要说明的是，本实用新型之所以需要保证第一型腔与第二型腔的轴线的交点位于检查窗口所在的平面，同时也是果蔬的表面，原因是中心光斑(光源经过准直后的光斑)在反射后，必须在光谱仪检测的中心线上，如果两轴线的相交点不在检测窗口的平面，那么中心光斑在反射后将不处于光谱仪检测的中心线，使得光谱仪的检测失准。

由图1可以发现，如果两条轴线的夹角太大，会让平行光源和光谱仪过于分散，使果蔬检测装置在横向上的距离过大，同理，若夹角太小，则两条轴线的焦点太过靠下，使得果蔬检测装置在纵向上的距离过大，因此，经多次实验观察，将两个型腔的轴线夹角设置为60°，设置这个角度能够保证果蔬检测装置维持在一个较小的体积，同时横向长度和纵向高度都比较适中，使用者在使用时更加顺手，提供使用者的体验。

由于果蔬通常较为柔软，如果装置采用较硬的材料制作，很容易刮破果蔬的表皮，影响光谱测试的精度，因此，在一个实施例中，本果蔬检测装置采用塑料制作，同时所有的棱角采用圆滑处理，防止损伤果蔬。

进一步地，为了降低果蔬被检测窗口压伤或是刮破，在一个实施例中，检测窗口的内侧设置橡胶圈，通过设置充满韧性的橡胶圈，一方面降低了检测窗口对果蔬的硬性损伤，另一方面相比硬质材料能更好地贴合果蔬表面，防止漏光。本实用新型中设置在检测窗口内侧的内圈不局限与橡胶圈，同样可以采用泡沫材料等韧性材料，同样地，本实用新型对橡胶的材料不做具体限制，既可以采用天然橡胶，也可以采用合成橡胶，例如聚硫橡胶、硅橡胶、丁晴橡胶等等。

图3示出了另一个实施例的果蔬检测装置的结构示意图，如图所示，支架306上设置第一型腔(图中未示出)和第二型腔(图中未示出)，第一型腔和第二型腔的贯通处设置检测窗口301，第一型腔远离检测窗口301的一端设置第一容纳空间，第一容纳空间与第一型腔贯通，第一容纳空间中设置平行光源，平行光源包括灯珠302以及反光杯303。作为本领域技术人员可以理解的是，灯珠302套设在反光杯303较小开口的一端，反光杯303用于将灯珠302发出的发散光准直为平行光，并且平行光的光路与第一型腔的轴线平行。

在一个可选实施例中，灯珠302和反光杯303通过螺纹连接固定在支架内(即第一容纳空间中)。需要说明的是，本实用新型并不限制灯珠和反光杯固定在支架内的方式，例如，还可以通过螺栓或磁性连接的方式固定在支架内。

如图3所示，在第二型腔原料检测窗口301的一端设置第二容纳空间，第二容纳空间与第二型腔贯通，第二容纳空间设置光谱测量单元，光谱测量单元包括沿光路依次设置的聚焦透镜(Grin Lens)304和微型光谱仪305。其中聚集透镜304用于将果蔬表面反射的光聚焦传输至微型光谱仪中。

需要说明的是，当光线在空气中传播当遇到不同介质时，由于介质的折射率不同会改变其传播方向。传统的透镜成像是通过控制透镜表面的曲率，利用产生的光程差使光线汇聚成一点。自聚焦透镜同普通透镜的区别在于，自聚焦透镜材料能够使沿轴向传输的光产生折射，并使折射率的分布沿径向逐渐减小，从而实现出射光线被平滑且连续的汇聚到一点。

传统的光谱仪光学系统结构复杂，需通过旋转光栅对整个光谱进行扫描，测量速度慢，并且对某些样品还需经过特定的预处理，并要放在仪器的固定样品室内进行测量。与此相比，微型光纤光谱仪有很多优点，例如速度快、价格低、体积小、重量轻及全谱获取等等，而且通过光纤传导可以脱离样品室测量，适用于在线实时检测。

作为本领域技术人员可以理解的是，反光杯的半径越大，则平行光的光线范围越大，进而聚集透镜的中心光斑的半径越大，同时，反光杯的半径越大，则第一型腔的半径也越大，反光杯的半径越小，则第一型腔所需的长度越大，因此，综合考虑，将反光杯的开口角设置为20-60°，反光杯的较大一端开口的半径为0.8-1.4cm，将反光杯的体积和第一型腔的体积控制在一个较佳的范围内。

在一个最优选的实施例中，反光杯的开口角为30°，反光杯的较大一端开口的半径为1cm。

反光杯按材质可分为金属反光杯、塑料反光杯以及玻璃反光杯，表1示出了三种反光杯各自的特点，

表1三种反光杯的特点表

由表1可知，金属反光杯的成本相对于其他两种反光杯成本适中，同时光学精度高，对于用于果蔬检测的果蔬检测装置来说，一般处于适合果蔬保藏的温度下使用，即处于较低的环境温度下使用，因此对耐温性的要求并不高，同时，对抗形变、抗冲击以及重量的要求会较高，因为如果重量较大，显然并不适合使用者长期使用，因此，综合考虑，在一个可选实施例中，反光杯选用金属反光杯。

在一个可选实施例中，第一型腔和第二型腔的半径相同。

在一个可选实施例中，第一型腔的半径略大于中心光斑的半径。需要说明的是，如果第一型腔和第二型腔的半径比中心光斑小，不仅会影响光源的照射，而且获取的信息面积较小，但是如果第一型腔和第二型腔的半径远大于中心光斑的半径，显然会导致装置的体积增大，与样品的接触面积也会增大，容易造成漏光。本实施例所说的略大是指比中心光斑的半径大1-10％的范围内，即第一型腔的半径与中心光斑的半径比为1.01-1.1:1。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种果蔬检测装置，包括支架，所述支架上设置与待检测物接触的检测窗口，其特征在于，所述支架内部设置圆柱形且相互贯通的第一型腔和第二型腔，所述第一型腔和第二型腔的轴线夹角为30-120°，两个所述轴线的交点位于所述检测窗口所在的平面；

其中，所述第一型腔的远离所述检测窗口的一端设置平行光源，所述平行光源的照射方向与所述第一型腔的轴线重合，所述第二型腔的远离所述检测窗口的一端设置光谱测量单元。

2.如权利要求1所述的果蔬检测装置，其特征在于，所述第一型腔和第二型腔的轴线夹角为60°。

3.如权利要求1所述的果蔬检测装置，其特征在于，所述检测窗口的内侧设置橡胶圈。

4.如权利要求1所述的果蔬检测装置，其特征在于，所述平行光源包括灯珠以及反光杯。

5.如权利要求1所述的果蔬检测装置，其特征在于，所述光谱测量单元包括沿光路依次设置的聚焦透镜和微型光谱仪。

6.如权利要求4所述的果蔬检测装置，其特征在于，所述反光杯的开口角为20-60°，所述反光杯较大一端开口的半径为0.8-1.4cm。

7.如权利要求4所述的果蔬检测装置，其特征在于，所述反光杯为金属反光杯。

8.如权利要求1所述的果蔬检测装置，其特征在于，所述第一型腔和第二型腔的半径相同。