CN209841667U - 基于果品品质在线检测的全谱段高光谱成像仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于高光谱成像仪领域，尤其是一种基于果品品质在线检测的全谱段高光谱成像仪，针对现有的高光谱成像仪系统体积较大，结构零零散散不够紧凑，聚光能力弱、谱线弯曲大，且在传送被检测物体时不能保证被检测物体的实时传送位置，影响检测数据的问题，现提出如下方案，其包括高光谱成像采集终端、升降控制二维平台、两个架体、照明装置和处理电脑，两个架体相互靠近的一侧固定安装有同一个传送安装架，传送安装架上设有调整装置。本实用新型结构简单，操作方便，该高光谱成像仪结构紧凑、体积较小且聚光能力强，在移动被检测物品时能保证被检测物品在传送带上不偏移位置，不会影响检测数据。
Description
技术领域
本实用新型涉及高光谱成像仪技术领域，尤其涉及一种基于果品品质在线检测的全谱段高光谱成像仪。
背景技术
高光谱成像技术是一种图像及光谱融合的技术，可同时获取研究对象的空间及光谱信息，一方面，可通过图像数据反映物体的外部特征、表面缺陷及污斑情况；另一方面，可通过光谱数据用于分析物体内部结构及成分，采用高光谱成像仪即可通过光谱曲线的变化，检测和预测肉眼看不到的变化，并建立预测模型，可非常方便的应用于水果及其部位的缺陷检测；
然而现有的高光谱成像仪系统体积较大，结构零零散散不够紧凑，聚光能力弱、谱线弯曲大，且在传送被检测物体时不能保证被检测物体的实时传送位置，影响检测数据。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在高光谱成像仪系统体积较大，结构零零散散不够紧凑，聚光能力弱、谱线弯曲大，且在传送被检测物体时不能保证被检测物体的实时传送位置，影响检测数据的缺点，而提出的基于果品品质在线检测的全谱段高光谱成像仪。
为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
基于果品品质在线检测的全谱段高光谱成像仪，包括高光谱成像采集终端、升降控制二维平台、两个架体、照明装置和处理电脑，两个架体相互靠近的一侧固定安装有同一个传送安装架，传送安装架上设有调整装置，传送安装架的顶部设有传送带，照明装置包括两个灯板，两个灯板转动安装在对应的两个架体上，所述升降控制二维平台包括两个电动滑轨，两个电动滑轨相互靠近的一侧均设有连接杆，高光谱成像采集终端固定安装在两个连接杆上，高光谱成像采集终端包括紫外可见光谱成像仪、近红外光谱成像仪和全光谱光纤光谱仪，高光谱成像采集终端与处理电脑电性连接。
优选的，两个架体相互靠近的一侧均开设有固定槽，两个固定槽内均转动安装有转动臂，两个转动臂相互靠近的一端均转动安装有调节板，灯板固定安装在对应的调节板上。
优选的，所述调整装置包括两个滑杆、两个推爪、两个连接杆、齿轮、两个移动板、安装板、固定板、转盘、半边轮和固定框，两个架体的一侧均开设有固定孔，滑杆滑动安装在对应的固定孔内，推爪固定安装在对应的滑杆的一端，两个推爪相适配，连接杆固定安装在对应的滑杆的另一端。
优选的，所述齿轮转动安装在传送安装架的底部，两个架体的一侧均开设有通孔，移动板滑动安装在对应的通孔内，两个移动板相互远离的一端均固定安装在对应的两个连接杆上，两个移动板的一侧均固定安装有第一齿条，两个第一齿条均与齿轮啮合，移动板的底部固定安装有第二齿条，安装板固定安装在架体的一侧。
优选的，所述固定板固定安装在安装板的顶部，固定板的一侧固定安装有步进电机，转盘固定安装在步进电机的输出轴上，转盘的一侧焊接有固定块，半边轮转动安装在固定板的一侧，半边轮与第二齿条啮合，固定框固定安装在半边轮上，固定块滑动安装在固定框内。
本实用新型中，所述基于果品品质在线检测的全谱段高光谱成像仪在进行物品检测时，物品通过传送带移动位置，与此同时启动步进电机，步进电机带动转盘转动，使得移动板带动齿轮来回转动，齿轮带动另一个移动板来回移动，使得两个推爪来回移动并将传送带上的物品推送至中间位置，物品传输到高光谱成像采集终端的测试区域后，灯板的均匀面阵光源照亮待测样品，转动调节板7可调节灯板的照明范围，此时三个光谱仪工作，实现从360-2500nm全波长范围的光谱曲线获取，从而得到待测样本的光谱图像数据，数据经过传输系统至处理电脑并结合算法分析模型和典型样本数据库实现物品品质的检测与评价；
本实用新型结构简单，操作方便，该高光谱成像仪结构紧凑、体积较小且聚光能力强，在移动被检测物品时能保证被检测物品在传送带上不偏移位置，不会影响检测数据。
附图说明
图1为本实用新型提出的基于果品品质在线检测的全谱段高光谱成像仪的主视结构示意图；
图2为本实用新型提出的基于果品品质在线检测的全谱段高光谱成像仪的A部分结构示意图；
图3为本实用新型提出的基于果品品质在线检测的全谱段高光谱成像仪的系统工作流程框图。
图中：1架体、2传送安装架、3传送带、4电动滑轨、5高光谱成像采集终端、6转动臂、7调节板、8滑杆、9推爪、10齿轮、11移动板、12安装板、13固定板、14转盘、15半边轮、16固定框。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
参照图1-3，基于果品品质在线检测的全谱段高光谱成像仪，包括高光谱成像采集终端5、升降控制二维平台、两个架体1、照明装置和处理电脑，两个架体1相互靠近的一侧固定安装有同一个传送安装架2，传送安装架2上设有调整装置，传送安装架2的顶部设有传送带3，照明装置包括两个灯板，两个灯板转动安装在对应的两个架体1上，升降控制二维平台包括两个电动滑轨4，两个电动滑轨4相互靠近的一侧均设有连接杆，高光谱成像采集终端5固定安装在两个连接杆上，高光谱成像采集终端5包括紫外可见光谱成像仪、近红外光谱成像仪和全光谱光纤光谱仪，高光谱成像采集终端5与处理电脑电性连接。
本实施例中，两个架体1相互靠近的一侧均开设有固定槽，两个固定槽内均转动安装有转动臂6，两个转动臂6相互靠近的一端均转动安装有调节板7，灯板固定安装在对应的调节板7上，转动调节板7，调节板7在转动臂6上转动，转动臂6在固定槽内转动，即可调节灯板的照明范围。
本实施例中，调整装置包括两个滑杆8、两个推爪9、两个连接杆、齿轮10、两个移动板11、安装板12、固定板13、转盘14、半边轮15和固定框16，两个架体1的一侧均开设有固定孔，滑杆8滑动安装在对应的固定孔内，推爪9固定安装在对应的滑杆8的一端，两个推爪9相适配，连接杆固定安装在对应的滑杆8的另一端，移动板11带动对应的滑杆8来回移动，滑杆8带动对应的推爪9在传送带3上来回移动。
本实施例中，齿轮10转动安装在传送安装架2的底部，两个架体1的一侧均开设有通孔，移动板11滑动安装在对应的通孔内，两个移动板11相互远离的一端均固定安装在对应的两个连接杆上，两个移动板11的一侧均固定安装有第一齿条，两个第一齿条均与齿轮10啮合，移动板11的底部固定安装有第二齿条，安装板12固定安装在架体1的一侧，移动板11带动齿轮10来回转动，齿轮10带动另一个移动板11来回移动，使得两个移动板11同时来回移动，移动板11带动对应的滑杆8来回移动。
本实施例中，固定板13固定安装在安装板12的顶部，固定板13的一侧固定安装有步进电机，转盘14固定安装在步进电机的输出轴上，转盘14的一侧焊接有固定块，半边轮15转动安装在固定板13的一侧，半边轮15与第二齿条啮合，固定框16固定安装在半边轮15上，固定块滑动安装在固定框16内，步进电机带动转盘14转动，转盘14带动固定块转动，固定块在固定框16内滑动并带动固定框16来回摆动，使得固定框16带动半边轮15来回转动。
本实施例中，该系统程序通过控制触发调节升降平台初始化至初始位置并开始工作，高光谱成像系统信号处理平台发送驱动信号至高高光谱成像采集终端5上，实现探测器等获取目标数据，获取的目标数据经过模数转换，存储至高速大容量固态硬盘，进行特征谱段实时处理、数据分析后，与典型样本数据库比较实现果品种类与品质的识别，如附图3所示，采用色散型光谱成像技术原理，设计了基于凹面光栅光路复用高光谱成像系统，该系统具有同心光学系统对称结构、像差易校正的优点，相比于传统的光谱仪系统，光路复用具有光路重复利用，体积更小，结构更紧凑，且更容易实现大相对孔径等特点，此外，光路复用光分离技术还具有聚光能力强、谱线弯曲小、色畸变小等优点，在进行检测中，选取基准作为参照物，反映出所采用的照明及视觉条件是否适用，进行检测前测试照明条件，高光谱成像采集终端5对标准样品进行多次采样，采集完图像之后观察其噪声水平和特性以及果品轮廓表面的照度分布，选用的光源首先要保证其稳定性，然后通过补偿算法来保证其空间均匀性，可以通过标准白板进行辐射度校正，在进行物品检测时，物品通过传送带3移动位置，与此同时启动步进电机，步进电机带动转盘14转动，转盘14带动固定块转动，固定块在固定框16内滑动并带动固定框16来回摆动，使得固定框16带动半边轮15来回转动，半边轮15带动移动板11来回移动，使得移动板11带动齿轮10来回转动，齿轮10带动另一个移动板11来回移动，使得两个移动板11同时来回移动，移动板11带动对应的滑杆8来回移动，滑杆8带动对应的推爪9在传送带3上来回移动，使得两个推爪9来回移动并将传送带3上的物品推送至中间位置，物品传输到高光谱成像采集终端5的测试区域后，灯板的均匀面阵光源照亮待测样品，转动调节板7可调节灯板的照明范围，此时紫外可见光谱成像仪、近红外光谱成像仪和全光谱光纤光谱仪工作，实现从360-2500nm全波长范围的光谱曲线获取，从而得到待测样本的光谱图像数据，数据经过传输系统至处理电脑并结合算法分析模型和典型样本数据库实现物品品质的检测与评价；该高光谱成像仪结构紧凑、体积较小且聚光能力强，在移动被检测物品时能保证被检测物品在传送带3上不偏移位置，不会影响检测数据。
实施例2
参照图1-3，在实施例1的基础上做了进一步改进：
基于果品品质在线检测的全谱段高光谱成像仪，包括高光谱成像采集终端5、升降控制二维平台、两个架体1、照明装置和处理电脑，两个架体1相互靠近的一侧通过螺栓固定安装有同一个传送安装架2，传送安装架2上设有调整装置，传送安装架2的顶部设有传送带3，照明装置包括两个灯板，两个灯板转动安装在对应的两个架体1上，升降控制二维平台包括两个电动滑轨4，两个电动滑轨4相互靠近的一侧均设有连接杆，高光谱成像采集终端5通过螺栓固定安装在两个连接杆上，高光谱成像采集终端5包括紫外可见光谱成像仪、近红外光谱成像仪和全光谱光纤光谱仪，高光谱成像采集终端5与处理电脑电性连接。
本实施例中，两个架体1相互靠近的一侧均开设有固定槽，两个固定槽内均转动安装有转动臂6，两个转动臂6相互靠近的一端均转动安装有调节板7，灯板通过螺栓固定安装在对应的调节板7上。
本实施例中，调整装置包括两个滑杆8、两个推爪9、两个连接杆、齿轮10、两个移动板11、安装板12、固定板13、转盘14、半边轮15和固定框16，两个架体1的一侧均开设有固定孔，滑杆8滑动安装在对应的固定孔内，推爪9通过螺栓固定安装在对应的滑杆8的一端，两个推爪9相适配，连接杆通过螺栓固定安装在对应的滑杆8的另一端。
本实施例中，齿轮10转动安装在传送安装架2的底部，两个架体1的一侧均开设有通孔，移动板11滑动安装在对应的通孔内，两个移动板11相互远离的一端均通过螺栓固定安装在对应的两个连接杆上，两个移动板11的一侧均通过螺栓固定安装有第一齿条，两个第一齿条均与齿轮10啮合，移动板11的底部通过螺栓固定安装有第二齿条，安装板12通过螺栓固定安装在架体1的一侧。
本实施例中，固定板13通过螺栓固定安装在安装板12的顶部，固定板13的一侧通过螺栓固定安装有步进电机，转盘14通过螺栓固定安装在步进电机的输出轴上，转盘14的一侧焊接有固定块，半边轮15转动安装在固定板13的一侧，半边轮15与第二齿条啮合，固定框16通过螺栓固定安装在半边轮15上，固定块滑动安装在固定框16内。
本实施例中，该系统程序通过控制触发调节升降平台初始化至初始位置并开始工作，高光谱成像系统信号处理平台发送驱动信号至高高光谱成像采集终端5上，实现探测器等获取目标数据，获取的目标数据经过模数转换，存储至高速大容量固态硬盘，进行特征谱段实时处理、数据分析后，与典型样本数据库比较实现果品种类与品质的识别，如附图3所示，采用色散型光谱成像技术原理，设计了基于凹面光栅光路复用高光谱成像系统，该系统具有同心光学系统对称结构、像差易校正的优点，相比于传统的光谱仪系统，光路复用具有光路重复利用，体积更小，结构更紧凑，且更容易实现大相对孔径等特点，此外，光路复用光分离技术还具有聚光能力强、谱线弯曲小、色畸变小等优点，在进行检测中，选取基准作为参照物，反映出所采用的照明及视觉条件是否适用，进行检测前测试照明条件，高光谱成像采集终端5对标准样品进行多次采样，采集完图像之后观察其噪声水平和特性以及果品轮廓表面的照度分布，选用的光源首先要保证其稳定性，然后通过补偿算法来保证其空间均匀性，可以通过标准白板进行辐射度校正，在进行物品检测时，物品通过传送带3移动位置，与此同时启动步进电机，步进电机带动转盘14转动，转盘14带动固定块转动，固定块在固定框16内滑动并带动固定框16来回摆动，使得固定框16带动半边轮15来回转动，半边轮15带动移动板11来回移动，使得移动板11带动齿轮10来回转动，齿轮10带动另一个移动板11来回移动，使得两个移动板11同时来回移动，移动板11带动对应的滑杆8来回移动，滑杆8带动对应的推爪9在传送带3上来回移动，使得两个推爪9来回移动并将传送带3上的物品推送至中间位置，物品传输到高光谱成像采集终端5的测试区域后，灯板的均匀面阵光源照亮待测样品，转动调节板7可调节灯板的照明范围，此时紫外可见光谱成像仪、近红外光谱成像仪和全光谱光纤光谱仪工作，实现从360-2500nm全波长范围的光谱曲线获取，从而得到待测样本的光谱图像数据，数据经过传输系统至处理电脑并结合算法分析模型和典型样本数据库实现物品品质的检测与评价；该高光谱成像仪结构紧凑、体积较小且聚光能力强，在移动被检测物品时能保证被检测物品在传送带3上不偏移位置，不会影响检测数据。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.基于果品品质在线检测的全谱段高光谱成像仪，包括高光谱成像采集终端(5)、升降控制二维平台、两个架体(1)、照明装置和处理电脑，其特征在于，两个架体(1)相互靠近的一侧固定安装有同一个传送安装架(2)，传送安装架(2)上设有调整装置，传送安装架(2)的顶部设有传送带(3)，照明装置包括两个灯板，两个灯板转动安装在对应的两个架体(1)上，所述升降控制二维平台包括两个电动滑轨(4)，两个电动滑轨(4)相互靠近的一侧均设有连接杆，高光谱成像采集终端(5)固定安装在两个连接杆上，高光谱成像采集终端(5)包括紫外可见光谱成像仪、近红外光谱成像仪和全光谱光纤光谱仪，高光谱成像采集终端(5)与处理电脑电性连接。
2.根据权利要求1所述的基于果品品质在线检测的全谱段高光谱成像仪，其特征在于，两个架体(1)相互靠近的一侧均开设有固定槽，两个固定槽内均转动安装有转动臂(6)，两个转动臂(6)相互靠近的一端均转动安装有调节板(7)，灯板固定安装在对应的调节板(7)上。
3.根据权利要求1所述的基于果品品质在线检测的全谱段高光谱成像仪，其特征在于，所述调整装置包括两个滑杆(8)、两个推爪(9)、两个连接杆、齿轮(10)、两个移动板(11)、安装板(12)、固定板(13)、转盘(14)、半边轮(15)和固定框(16)，两个架体(1)的一侧均开设有固定孔，滑杆(8)滑动安装在对应的固定孔内，推爪(9)固定安装在对应的滑杆(8)的一端，两个推爪(9)相适配，连接杆固定安装在对应的滑杆(8)的另一端。
4.根据权利要求3所述的基于果品品质在线检测的全谱段高光谱成像仪，其特征在于，所述齿轮(10)转动安装在传送安装架(2)的底部，两个架体(1)的一侧均开设有通孔，移动板(11)滑动安装在对应的通孔内，两个移动板(11)相互远离的一端均固定安装在对应的两个连接杆上，两个移动板(11)的一侧均固定安装有第一齿条，两个第一齿条均与齿轮(10)啮合，移动板(11)的底部固定安装有第二齿条，安装板(12)固定安装在架体(1)的一侧。
5.根据权利要求3所述的基于果品品质在线检测的全谱段高光谱成像仪，其特征在于，所述固定板(13)固定安装在安装板(12)的顶部，固定板(13)的一侧固定安装有步进电机，转盘(14)固定安装在步进电机的输出轴上，转盘(14)的一侧焊接有固定块，半边轮(15)转动安装在固定板(13)的一侧，半边轮(15)与第二齿条啮合，固定框(16)固定安装在半边轮(15)上，固定块滑动安装在固定框(16)内。
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| CN113820281A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-12-21 | 河南省农业科学院农业经济与信息研究所 | 一种农作物冠层高光谱图像获取装置及其使用方法 |
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| CN113820281B (zh) * | 2021-09-22 | 2023-04-21 | 河南省农业科学院农业经济与信息研究所 | 一种农作物冠层高光谱图像获取装置及其使用方法 |
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