CN209802979U - 一种用于水果坚实度数据采集的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于水果坚实度数据采集的装置。传输带上放置果杯，果杯中放置水果，顶升气缸的气缸杆朝上用于承托果杯底部，压力传感器安装于顶升气缸的气缸杆顶部；传输带的入口侧两侧方设有用于检测水果是否到达的光电传感器，顶升气缸的两侧分别设有扬声器激励装置、激光多普勒测振装置，传输带的出口侧上方设有近红外光谱检测装置；水果置于果杯中，并沿传输带依次经过光电传感器、激光多普勒测振装置和近红外光谱检测装置。本实用新型对水果坚实度数据的多传感器数据进行了采集处理，能够用于水果坚实度的检测。

Description

一种用于水果坚实度数据采集的装置

技术领域

本实用新型涉及了一种水果数据采集的装置，特别涉及了一种用于水果坚实度数据采集的装置。

背景技术

随着全球人口的快速增长，人们对食物的需求也不断增加。然而，每年约有三分之一的粮食被损失或浪费。对于水果来说，选择合适的水果加工方法和有效的管理策略是减少水果损失和浪费的有效方法。近三十年来，一些无损检测技术得到了广泛得发展并应用于实际生产中，其中声学振动检测技术由于其较强的评估坚实度(一种衡量水果品质的重要指标)的能力而受到了学术界的广泛关注。

实用新型内容

为了解决背景技术中提到的问题，本实用新型提出了一种用于水果坚实度数据采集的装置。

为实现上述功能，本实用新型采用以下技术方案：

装置包括压力传感器、扬声器激励装置、激光多普勒测振装置和近红外光谱检测装置；传输带上放置果杯，果杯中放置水果，顶升气缸的气缸杆朝上用于承托果杯底部，压力传感器安装于顶升气缸的气缸杆顶部；传输带的入口侧两侧方设有用于检测水果是否到达的光电传感器，顶升气缸的两侧分别设有扬声器激励装置、激光多普勒测振装置，传输带的出口侧上方设有近红外光谱检测装置；水果置于果杯中，并沿传输带依次经过光电传感器、激光多普勒测振装置和近红外光谱检测装置。

所述的近红外光谱检测装置内设有卤素灯和光谱仪，光谱仪至于黑箱中心，多个卤素灯置于光谱仪周围间隔均布，卤素灯发出光照射到果杯的水果上，通过光谱仪探测采集光谱信号。

所述的传输带其中一端的传动轴经皮带和步进电机的输出轴连接。

所述的扬声器激励装置和激光多普勒测振装置分别安装于传输带中端前后两侧，其中心处于同一条直线上。

所述的近红外光谱检测装置安装于传输带尾端上部。

还包括PLC控制器，光电传感器、扬声器激励装置、近红外光谱检测装置、激光多普勒测振装置、顶升气缸均与PLC控制器相连。

所述的厚皮水果通常是指厚度为1厘米以上的水果，例如西瓜、甜瓜、柚子等。

与现有的技术与方法相比，本实用新型具有以下优点和优势：

本实用新型结合了声学振动法和近红外光谱的优势，相比单一采集手段，对水果坚实度的多传感器数据进行准确的数据采集处理，能够用于水果坚实度的检测。

本实用新型操作过程简单，并且可以应用于其他厚果皮水果中。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图。

图2是近红外光谱检测装置内部结构示意图。

附图中各部件的标记如下：100、传输带，200、光电传感器，300、果杯，400、扬声器激励装置，500、近红外光谱检测装置，501、卤素灯，502、光谱仪，600、传动轴，700、步进电机，800、激光多普勒测振装置，900、顶升气缸。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1所示，具体实施采用以下测量装置，系统包括压力传感器、扬声器激励装置400、激光多普勒测振装置800和近红外光谱检测装置500；还包括PLC控制器，光电传感器200、扬声器激励装置400、近红外光谱检测装置500的光谱仪502、激光多普勒测振装置800、顶升气缸900均与PLC控制器相连。

传输带100通过机架置于地面上，传输带100上放置果杯300，果杯300中放置水果，具体实施的传输带100为分布于水果输送方向两侧的传送带，传输带100其中一端的传动轴600经皮带和步进电机700的输出轴连接，步进电机700固定于机架。

顶升气缸900置于地面上，顶升气缸900的气缸杆朝上用于承托果杯300底部，压力传感器安装于顶升气缸900的气缸杆顶部，用于测量水果的重量；传输带100的入口侧两侧方设有用于检测水果是否到达的光电传感器200，顶升气缸900的两侧分别设有扬声器激励装置400、激光多普勒测振装置800，传输带100的出口侧上方设有近红外光谱检测装置500；水果置于果杯300中，并沿传输带100依次经过光电传感器200、激光多普勒测振装置800和近红外光谱检测装置500。

如图2所示，近红外光谱检测装置500内设有卤素灯501和光谱仪502，光谱仪502至于黑箱中心，多个卤素灯501置于光谱仪502周围间隔均布，卤素灯501发出光照射到果杯300的水果上，通过光谱仪502探测采集光谱信号。

待测水果和果杯300被传输带100输送，通过光电传感器200检测果杯300到达后，传输带100输送固定距离到顶升气缸900、扬声器激励装置400和激光多普勒测振装置800处，顶升气缸900工作将果杯300顶升，通过扬声器激励装置400和激光多普勒测振装置800配合采集到待测水果的声学振动响应信号，同时通过压力传感器采集获得待测水果的重量信号；接着将水果输送到近红外光谱检测装置500处，通过近红外光谱检测装置500内部的近红外光谱探头检测获得待测水果的近红外光谱信号。

本实用新型具体实施例如下：

具体实施过程中，将待测水果平稳放入果杯300中并置于传输带100上，当果杯300从左往右运输经过光电传感器200时，将其位置信号传递给PLC控制器，然后由PLC控制器控制顶升气缸900在果杯300运行到声学振动检测工位时顶起果杯300。随后安装于顶升气缸900气缸杆顶部的压力传感器检测整体果杯的质量信号，并据此计算水果的质量参数。随后，由上位机控制扬声器发出0-1000Hz的正弦扫频信号，扫频速度为1000Hz/s，重复三次，同时由激光多普勒测振装置800检测振动响应信号。检测完毕，顶升气缸900复位，果杯300回落至传输带100上，随后进入近红外光谱检测装置500。由海洋光学光谱仪QE65Pro连接光谱仪502采集水果的投射光谱。

本实施例选择西瓜作为实验对象，并将西瓜分为三层组织，忽略西瓜籽对实验的影响。最外层西瓜果皮厚度不大，且西瓜不同个体之间差异较小。

S1.采用上述装置

S2.对厚皮水果进行在线检测，通过各传感器采集获得含有多传感数据的原始测量数据，原始测量数据包括重量信号、声学振动响应信号和近红外光谱信号；

当装有待测水果的果杯300被传输带100输送到顶升气缸900处，顶升气缸900气缸杆向上伸出抬升果杯300声学振动检测工位，通过顶升气缸900顶部的压力传感器采集待测水果的重量信号，待示数稳定后，读取待测水果的重量；

扬声器激励装置400朝向果杯300中的待测水果发出0-1000Hz的正弦扫频信号来激励果杯300的待测水果振动，并由激光多普勒测振装置800检测获得声学振动响应信号；

近红外光谱检测装置500发出卤素光照射到果杯300的待测水果上，通过光谱仪探测采集光谱信号。

S3.对原始测量数据通过外部的数据处理工具进行多传感数据融合处理获得水果坚实度。

Claims (5)

1.一种用于水果坚实度数据采集的装置，其特征在于：系统包括压力传感器、扬声器激励装置(400)、激光多普勒测振装置(800)和近红外光谱检测装置(500)；传输带(100)上放置果杯(300)，果杯(300)中放置水果，顶升气缸(900)的气缸杆朝上用于承托果杯(300)底部，压力传感器安装于顶升气缸(900)的气缸杆顶部；传输带(100)的入口侧两侧方设有用于检测水果是否到达的光电传感器(200)，顶升气缸(900)的两侧分别设有扬声器激励装置(400)、激光多普勒测振装置(800)，传输带(100)的出口侧上方设有近红外光谱检测装置(500)；水果置于果杯(300)中，并沿传输带(100)依次经过光电传感器(200)、激光多普勒测振装置(800)和近红外光谱检测装置(500)；所述的近红外光谱检测装置(500)内设有卤素灯(501)和光谱仪(502)，光谱仪(502)至于黑箱中心，多个卤素灯(501)置于光谱仪(502)周围间隔均布，卤素灯(501)发出光照射到果杯(300)的水果上，通过光谱仪(502)探测采集光谱信号。

2.根据权利要求1所述的一种用于水果坚实度数据采集的装置，其特征在于：所述的传输带(100)其中一端的传动轴(600)经皮带和步进电机(700)的输出轴连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于水果坚实度数据采集的装置，其特征在于：所述的扬声器激励装置(400)和激光多普勒测振装置(800)分别安装于传输带(100)中端前后两侧，其中心处于同一条直线上。

4.根据权利要求1所述的一种用于水果坚实度数据采集的装置，其特征在于：所述的近红外光谱检测装置(500)安装于传输带(100)尾端上部。

5.根据权利要求1所述的一种用于水果坚实度数据采集的装置，其特征在于：还包括PLC控制器，光电传感器(200)、扬声器激励装置(400)、近红外光谱检测装置(500)、激光多普勒测振装置(800)、顶升气缸(900)均与PLC控制器相连。