CN216525301U - 茶叶检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及茶叶检测技术领域，提供了一种茶叶检测设备，包括：称重结构，所述称重结构包括电子天平和摄像头，所述摄像头的摄像端朝向所述电子天平的承托部布置；光谱检测结构，所述光谱检测结构包括非成像高光谱仪和光谱探头，所述光谱探头与所述非成像高光谱仪连接，所述光谱探头朝向所述电子天平的承托部布置；控制端，所述控制端与所述电子天平、摄像头以及非成像高光谱仪连接。本实用新型给出的茶叶检测设备，提高了经济效益，检测方便，效率高，成本低，因而可以大面积推广使用。

Description

茶叶检测设备

技术领域

本实用新型涉及茶叶百芽检测技术领域，尤其涉及一种茶叶检测设备。

背景技术

随着农业信息化的快速发展，现代化的高效便捷数据采集手段成为迫切需要。茶叶作为一种高经济价值的作物，在我国广泛种植，而且我国科研工作者对茶叶品质的提升工作也从未停止过，茶叶百芽重及品质指标是衡量茶叶经济价值高低的重要指标。

现有技术中，为了对茶叶的经济价值进行检测，首先对芽头进行称重，用此种方式来获取茶叶百芽重信息，而对于茶芽品质信息的获取目前主要有两种方式，一种是直接化验室化验，另一种是利用光谱反演的方法，茶叶不同物质含量都可以通过光谱反应出来，利用光谱设备来探测该光谱信息，通过模型分析，从而构建从光谱到品质参量的反演过程，最终计算出茶叶不同成分的含量

但是，现有的检测方法操作麻烦，且测量效率低，成本高，无法大面积推广应用。

实用新型内容

本实用新型提供一种茶叶检测设备，用以解决现有技术中现有的检测方法操作麻烦，且测量效率低，成本高，无法大面积推广应用的缺陷，实现提高茶叶的检测效率。

本实用新型提供一种茶叶检测设备，包括：

称重结构，所述称重结构包括电子天平和摄像头，所述摄像头的摄像端朝向所述电子天平的承托部布置；

光谱检测结构，所述光谱检测结构包括非成像高光谱仪和光谱探头，所述光谱探头与所述非成像高光谱仪连接，所述光谱探头朝向所述电子天平的承托部布置；

控制端，所述控制端与所述电子天平、摄像头以及非成像高光谱仪连接。

根据本实用新型提供的一种茶叶检测设备，所述电子天平的承托部处设有托盘，所述摄像头朝向所述托盘的中心布置。

根据本实用新型提供的一种茶叶检测设备，所述托盘的边缘设有围板，所述围板围合形成有承托区。

根据本实用新型提供的一种茶叶检测设备，所述摄像头具有拍摄所述托盘的摄像区，所述摄像区大于所述承托区。

根据本实用新型提供的一种茶叶检测设备，所述托盘具有朝上的承托表面，所述托盘的承托表面为非光滑面，且所述承托表面的颜色为黑色。

根据本实用新型提供的一种茶叶检测设备，所述光谱检测结构还包括光源结构，所述光源结构与所述非成像高光谱仪连接。

根据本实用新型提供的一种茶叶检测设备，还包括支撑结构，所述支撑结构包括支撑段和高拍段，所述支撑段为设于所述电子天平侧边的伸缩杆，所述高拍段连接于所述支撑段的顶部，所述摄像头和所述光谱探头均设于所述高拍段。

根据本实用新型提供的一种茶叶检测设备，还包括供电电源，所述供电电源与所述控制端连接，所述供电电源为蓄电池。

根据本实用新型提供的一种茶叶检测设备，所述控制端还连接有用于显示检测结果的显示屏。

根据本实用新型提供的一种茶叶检测设备，所述控制端上还连接有用于数据交换的数据接口。

本实用新型提供的茶叶检测设备，通过称重结构可快速得到茶叶百芽重，通过光谱检测结构则可得到茶芽的品质指标，这样，综合茶叶百芽重和茶芽的品质指标，即可实现对对茶叶的经济价值进行检测。相较于现有技术中的检测方法而言，本实用新型给出的茶叶检测设备，减省了人工操作和计算，提高了经济效益，检测方便，效率高，成本低，因而可以大面积推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的茶叶检测设备的结构示意图；

附图标记：

10：电子天平； 11：托盘； 20：非成像高光谱仪；

21：光谱探头； 22：光源结构； 30：摄像头；

40：控制端； 51：支撑段； 52：高拍段；

60：供电电源。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型中，茶叶百芽重指的是随机取样100个相同展叶数的新梢或采下的混合新梢，称重，即为该新梢的百芽重，通过检测得到茶叶百芽重和茶芽的品质指标即可以此判断茶叶的经济价值，以便在培育工作中提升茶叶的品质。

下面结合图1描述本实用新型的茶叶检测设备。

请结合参阅图1，茶叶检测设备，包括：

称重结构，所述称重结构包括电子天平10和摄像头30，所述摄像头30的摄像端朝向所述电子天平10的承托部布置；

光谱检测结构，所述光谱检测结构包括非成像高光谱仪20和光谱探头21，所述光谱探头21与所述非成像高光谱仪20连接，所述光谱探头21朝向所述电子天平10的承托部布置；

控制端40，所述控制端40与所述电子天平10、摄像头30以及非成像高光谱仪20连接。

上述结构中，称重结构可用于测得茶叶百芽重，即通过摄像头30拍摄承托部的茶芽个数，然后通过电子天平10测得茶芽总重，即可算出茶叶百芽重。

另外，光谱检测结构可用于检测茶芽的品质指标，通过光谱探头21发出的光斑反射回光谱探头21内，进而得到茶芽的光谱信息，再通过已经存在的基于茶芽品质指标的光谱分析模型，来确定茶芽的品质指标。

控制端40是总控端，可接收电子天平10、摄像头30以及非成像高光谱仪20的数据，或对电子天平10、摄像头30以及非成像高光谱仪20进行相应控制，以便快速得到茶叶百芽重和茶芽的品质指标。

本实施例中，通过称重结构可快速得到茶叶百芽重，通过光谱检测结构则可得到茶芽的品质指标，这样，综合茶叶百芽重和茶芽的品质指标，即可实现对对茶叶的经济价值进行检测。相较于现有技术中的检测方法而言，本实用新型给出的茶叶检测设备，减省了人工操作和计算，提高了经济效益，检测方便，效率高，成本低，因而可以大面积推广使用。

请结合参阅图1，本实用新型一实施例中，所述电子天平10的承托部处设有托盘11，所述摄像头30朝向所述托盘11的中心布置。

托盘11居中设于电子天平10上，以便于放置茶芽，本实施例中，托盘11呈长方形形状，摄像头30朝向托盘11的中心布置，光谱探头21则正对托盘11中心1/2位置。

另外，所述托盘11的边缘设有围板，所述围板围合形成有承托区。

通过所围合形成的承托区，以方便操作人员装载茶芽，不易掉落。

根据本实用新型提供的一种茶叶检测设备，所述摄像头30具有拍摄所述托盘11的摄像区，所述摄像区大于所述承托区。

这样，保证摄像头30能够将全部的茶芽拍摄到，以保证茶叶百芽重的测量准确度。

优选的，在一实施例中，托盘11尺寸为24cm*18cm，托盘11长宽比例为4:3，摄像头30距离托盘11上表面25cm，光谱探头21距离托盘11上表面3cm，通过设定托盘11的尺寸及摄像头30高度，保证了摄像区既能覆盖承托区，亦能保证该设备体积和质量不会太高太大，影响便携使用，另外托盘11设计也不能太小，否则能够接受的茶芽数量被限制，达不到百芽重的测量精度；设定光谱探头21距离托盘113cm高度，这是根据光源能量及从光谱探头21发出光斑直径来确定的，光源能量越大，体积及重量越大，影响便携使用，能量太小，照射到茶芽上的光能量就越弱，反射回光谱探头21内的光能量就越弱，导致测量的光谱信号噪声较大，也会影响最后茶芽的品质指标分析精度。

此外，由于茶芽质量较轻，因此选用电子天平10的称重精度在0.01g以内，同时为保证测量精度，托盘11选用较轻材质的材料，托盘11质量控制在150g以内。摄像头30总像素为2000万以上，且电子天平10为精度较高的天平，以进一步提高测得的茶叶百芽重的精度。

请结合参阅图1，本实用新型一实施例中，所述托盘11具有朝上的承托表面，所述托盘11的承托表面为非光滑面，且所述承托表面的颜色为黑色。

通过将承托表面设置为纯色，以保证摄像头30拍摄时的图像识别，以清晰的计算得出茶芽数量，而设置为非光滑面，可以防止产生较强的反射光影响采集的光谱质量另外，另外，黑色属于吸光色，测量茶芽品质指标首先要得到的是茶芽的反射光谱，如果选择其他颜色，会造成透过茶芽的光接触托盘11形成二次反射，这样也会导致非成像高光谱仪20采集的茶芽反射光中夹杂托盘11表面二次反射干扰光，最后影响品质分析精度。

请结合参阅图1，本实用新型一实施例中，所述光谱检测结构还包括光源结构22，所述光源结构22与所述非成像高光谱仪20连接。

配备独立的光源结构22，目的有两个，一个是能适应室内环境光较弱条件下使用，另一个是由于确定了发射光源的能量，通过接收茶芽反射光的能量能较简便的计算茶芽不同波段的反射率。

具体的，该光源结构22为12V，光谱范围从350nm-2400nm，公里大于5w的光源，光谱分辨率1nm，非成像光谱仪选用光谱范围为350nm-1100nm，光谱分辨率1nm，连接非成像光谱仪、光源及光谱探头21选用的是一根二分叉光纤，选用分辨率为1nm的非成像高光谱仪20，目的是获取更多的光谱信息，为高精度分析品质指标做基础数据准备，光谱波段太少分析品质指标受限，而且精度也会较差。

请结合参阅图1，本实用新型一实施例中，该茶叶检测设备还包括支撑结构，所述支撑结构包括支撑段51和高拍段52，所述支撑段51为设于所述电子天平10侧边的伸缩杆，所述高拍段52连接于所述支撑段51的顶部，所述摄像头30和所述光谱探头21均设于所述高拍段52。

支撑段51设于托盘11的场边一侧，通过支撑段51的伸缩，可根据需要调节摄像头30的摄像区及光谱探头21光斑大小以达到最佳高度。但在实际使用中，光谱探头21的位置是不变的，否则会影响反射光谱。

本实施例中，上述非成像高光谱仪20、光源结构22以及控制端40均设于支撑段51，以便于操作人员操作。

请结合参阅图1，另外，本实用新型一实施例中，该茶叶检测设备还包括供电电源60，所述供电电源60与所述控制端40连接，所述供电电源60为蓄电池。

通过设备采用统一一块蓄电池供电，这样提高了该设备的便携性。具体的，该供电电源60的供电电压为12V，直接供电对象为光源结构22及控制端40，电子天平10、摄像头30及非成像光谱仪通过数据线供电，供电电压为5V。该实施例中，该供电电源60可设置在控制端40的侧边。当然，在其他实施例中，该设备也可通过连线与市电相连，实现供电。

请结合参阅图1，本实用新型一实施例中，所述控制端40还连接有用于显示检测结果的显示屏。

通过所设置的显示屏以便于操作人员观测。本实施例中，显示屏和控制端40集成于工控机上，工控机支持windows系统，能够同时支持电子天平10、摄像头30、非成像高光谱仪20的接口开发，工控机与电子天平10、摄像头30、非成像高光谱仪20均通过USB接口相连接，同时方便利用已有的图像识别开发包对茶芽个数实现统计、茶芽品质模型反演进行高效开发。另外在该工控机上还设有一键采集按键，以通过一键操作实现检测。当然，在其他实施例中，该显示屏可为触控屏，以实现检测控制等操作。

请结合参阅图1，本实用新型一实施例中，根据本实用新型提供的一种茶叶检测设备，所述控制端40上还连接有用于数据交换的数据接口。

通过所设置的数据接口，可将外部设备与该设备进行数据交换，以方便数据统计和记录。优选的，该数据接口为USB接口。

基于上述茶叶检测设备，本实用新型给出了如下检测方法：

获取所述电子天平10承托部的茶叶百芽的称重数据，获取所述摄像头30拍摄的茶叶百芽的图像数据；

根据所述图像数据确定茶叶百芽的茶芽个数，根据所述茶叶个数和所述称重数据，确定所述茶叶百芽重；称重数据为W，茶芽个数为N，则茶叶百芽重即为100/N*W。

获取所述非成像高光谱仪20采集的光谱数据；

基于分析模型和所述光谱数据，确定所述茶叶百芽的品质；

基于茶叶百芽重和茶芽的品质指标确定茶芽的经济价值。

此外。设备工作前，需要在周围光源环境较稳定的状态下使用，使用时，首先将茶芽均匀撒在托盘11上，确保不发生茶芽的重叠现象。

基于上述实施例，本实用新型给出的茶叶检测设备具有如下有益效果：解决了目前市场上该类仪器还处于空白的问题，同时使得传统通过人工数芽，再称重，再拿到实验室化验测品质指标的低效率、高成本方式被替代，同时，由于本实用新型一种茶叶百芽重及光谱同步检测设备质量轻、体积小，适合室内环境下的采集和检测，一键采集和分析能能够为茶叶生产过程中茶芽品质的及时获取，高效决策提供有效的手段，大大节约了成本，提高了经济效益。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种茶叶检测设备，其特征在于，包括：

称重结构，所述称重结构包括电子天平和摄像头，所述摄像头的摄像端朝向所述电子天平的承托部布置；

光谱检测结构，所述光谱检测结构包括非成像高光谱仪和光谱探头，所述光谱探头与所述非成像高光谱仪连接，所述光谱探头朝向所述电子天平的承托部布置；

控制端，所述控制端与所述电子天平、摄像头以及非成像高光谱仪连接。

2.根据权利要求1所述的茶叶检测设备，其特征在于，所述电子天平的承托部处设有托盘，所述摄像头朝向所述托盘的中心布置。

3.根据权利要求2所述的茶叶检测设备，其特征在于，所述托盘的边缘设有围板，所述围板围合形成有承托区。

4.根据权利要求3所述的茶叶检测设备，其特征在于，所述摄像头具有拍摄所述托盘的摄像区，所述摄像区大于所述承托区。

5.根据权利要求2至4任意一项所述的茶叶检测设备，其特征在于，所述托盘具有朝上的承托表面，所述托盘的承托表面为非光滑面，且所述承托表面的颜色为黑色。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的茶叶检测设备，其特征在于，所述光谱检测结构还包括光源结构，所述光源结构与所述非成像高光谱仪连接。

7.根据权利要求1至4任意一项所述的茶叶检测设备，其特征在于，还包括支撑结构，所述支撑结构包括支撑段和高拍段，所述支撑段为设于所述电子天平侧边的伸缩杆，所述高拍段连接于所述支撑段的顶部，所述摄像头和所述光谱探头均设于所述高拍段。

8.根据权利要求1至4任意一项所述的茶叶检测设备，其特征在于，还包括供电电源，所述供电电源与所述控制端连接，所述供电电源为蓄电池。

9.根据权利要求1至4任意一项所述的茶叶检测设备，其特征在于，所述控制端还连接有用于显示检测结果的显示屏。

10.根据权利要求1至4任意一项所述的茶叶检测设备，其特征在于，所述控制端上还连接有用于数据交换的数据接口。

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