CN220170877U - 一种基于多通道光谱传感器的水果成熟度无损检测设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于多通道光谱传感器的水果成熟度无损检测设备，包括：壳体、第一电源模块、树莓派、多通道光谱传感器和样本台；所述第一电源模块、所述树莓派和所述多通道光谱传感器设于所述壳体内，所述样本台设于所述壳体上表面，所述多通道光谱传感器正对所述样本台设置；所述树莓派和所述多通道光谱传感器均与所述第一电源模块连接；本实用新型通过利用光谱技术，提供一种能够分析水果可溶性固形物并能够对其成熟度进行无损检测的便携设备，具有操作简单、分析精确以及安全无损的技术效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及无损检测技术领域，更具体的说是涉及一种基于多通道光谱传感器的水果成熟度无损检测设备。
背景技术
随着国内市场对水果品质的要求越来越高，消费者也对水果内部的品质有了更高的要求。柑橘产业是我国重要的水果产业之一。
市场上大部分水果都依赖人工从外观因素来判断水果质量，效率较低；部分企业从国外引进水果分级设备，精度高但维护困难且功能单一。因此，需要一种可靠、实时和高效的无损检测设备，来帮助品质分级和采收作业，对柑橘内部品质进行无损检测，实现品质筛选。
目前，计算机视觉、光谱学、化学传感以及声学技术等无损检测技术用于水果无损检测装置中。
计算机视觉通过检测水果外部特征，来分析水果的糖酸度等参量，但是有时水果外部特征和内部糖酸度等有时不一致；化学传感测量为有损测试；声学检测常用于西瓜的成熟检测，但是对橘子等水果效果不佳；光谱学常用于水果等的检测分析，目前针对橘子的可溶性固形物检测方法常用的为使用数字折光计对样本果汁进行检验，需要把橘子等水果挤压出果汁进行检测，虽然准确，但是，是一种具有破坏性的有损检测方法，存在繁琐、费时、费力等缺点。
因此，目前采用光谱学方法针对水果的无损检测成为研究开发热点，如何提供一种无损检测设备能够充分利用光谱数据内的有效信息，有助于得到高精度的成熟度预测结果是本领域技术人员亟需解决的问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种基于多通道光谱传感器的水果成熟度无损检测设备以解决背景技术中的问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种基于多通道光谱传感器的水果成熟度无损检测设备，包括：壳体、第一电源模块、树莓派、多通道光谱传感器和样本台；
所述第一电源模块、所述树莓派和所述多通道光谱传感器设于所述壳体内，所述样本台设于所述壳体上表面，所述多通道光谱传感器正对所述样本台设置；
所述树莓派和所述多通道光谱传感器均与所述第一电源模块连接。
优选的，所述的一种基于多通道光谱传感器的水果成熟度无损检测设备，还包括触控显示屏，所述触控显示屏分别与所述第一电源模块和所述树莓派连接。
优选的，所述树莓派预设模型。
优选的，所述的一种基于多通道光谱传感器的水果成熟度无损检测设备，还包括卤素灯，所述卤素灯与所述树莓派连接，所述卤素灯固定于所述壳体内，所述卤素灯发出的光照射所述样本台。
优选的，所述的一种基于多通道光谱传感器的水果成熟度无损检测设备，还包括第二电源模块，所述卤素灯与所述第二电源模块连接。
优选的，所述壳体的内侧顶部设有固定支架，所述卤素灯和所述多通道光谱传感器固定于所述固定支架上。
优选的，所述的一种基于多通道光谱传感器的水果成熟度无损检测设备，还包括散热风扇，所述散热风扇分别与与所述第二电源模块和所述树莓派连接。
优选的，所述的一种基于多通道光谱传感器的水果成熟度无损检测设备，还包括锂电池，所述锂电池通过控制开关分别与所述第一电源模块和所述第二电源模块连接。
优选的，所述的一种基于多通道光谱传感器的水果成熟度无损检测设备，还包括RS485接口模块，所述树莓派通过所述RS485接口模块分别与所述触控显示屏和所述多通道光谱传感器连接。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种基于多通道光谱传感器的水果成熟度无损检测设备，具有以下优点：
对设备中的光学和电气组件，提供稳固的支撑结构，降低光谱采集过程中因位移带来的干扰；
通过利用光谱技术，提供一种能够分析水果可溶性固形物并能够对其成熟度进行无损检测的便携设备，综合考虑果实形状和结构特性，减小果皮厚度和形状对品质检测的影响，具有操作简单、分析精确以及安全无损的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本实用新型提供的无损检测设备结构示意图；
图2附图为本实用新型提供的无损检测设备的壳体外部示意图；
图3附图为本实用新型提供的三层球面组织模型示意图；
其中，1-样本台，2-触控显示屏，3-树莓派，4-控制开关，5-第一电源模块，6-RS485接口模块，7-卤素灯，8-多通道光谱传感器，9-散热风扇，10-第二电源模块，11-锂电池，12-通风口,13-固定支架。
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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
本实用新型实施例公开了一种基于多通道光谱传感器的水果成熟度无损检测设备，如图1，包括：壳体、第一电源模块5、树莓派3、多通道光谱传感器8和样本台1；
第一电源模块5、树莓派3和多通道光谱传感器8设于壳体内，样本台1设于壳体上表面，多通道光谱传感器8正对样本台1设置；
树莓派3和多通道光谱传感器8均与第一电源模块5连接。
为了进一步实施上述技术方案，一种基于多通道光谱传感器的水果成熟度无损检测设备，还包括触控显示屏2，触控显示屏2分别与第一电源模块5和树莓派3连接。
在本实施例中，第一电源模块5用于电压转换驱动树莓派3和触控显示屏2。
为了进一步实施上述技术方案，树莓派3预设模型。
如图3，综合考虑果实形状和结构特性，通过建立三层球面组织模型来取代平面结构的方法，对橘子等水果进行模型仿真，仿真为果皮果肉等三层球面模型减小果皮厚度和形状对品质检测的影响，提高了成熟度检测的精确度。
通过树莓派3预设模型通过采集的光谱数据，计算得到可溶性固形物的含量，对数据预处理和特征选择的依赖较低，具有强大的特征提取能力，能够直接从原始光谱中捕捉解决问题的关键信息。
为了进一步实施上述技术方案，一种基于多通道光谱传感器的水果成熟度无损检测设备，还包括卤素灯7，卤素灯7与树莓派3连接，卤素灯3固定于壳体内，卤素灯3发出的光照射样本台1。
为了进一步实施上述技术方案，一种基于多通道光谱传感器的水果成熟度无损检测设备，还包括第二电源模块10，卤素灯3与第二电源模块10连接。
为了进一步实施上述技术方案，壳体的内侧顶部设有固定支架13，卤素灯3和多通道光谱传感器8固定于固定支架13上。
为了进一步实施上述技术方案，一种基于多通道光谱传感器的水果成熟度无损检测设备，还包括散热风扇9，散热风扇9分别与与第二电源模块10和树莓派3连接。
在本实施例中，第二电源模块10用于驱动卤素灯10和散热风扇9。
为了进一步实施上述技术方案，一种基于多通道光谱传感器的水果成熟度无损检测设备，还包括锂电池11，锂电池11通过控制开关4分别与第一电源模块5和第二电源模块10连接。
为了进一步实施上述技术方案，一种基于多通道光谱传感器的水果成熟度无损检测设备，还包括RS485接口模块6，树莓派3通过RS485接口模块6分别与触控显示屏2和多通道光谱传感器8连接。
在实际应用中，壳体的侧面设置通风口，如图2。
本实用新型一种基于多通道光谱传感器的水果成熟度无损检测设备的工作方法具体为：
通过触控显示屏向控制器树莓派发送请求，包括光源卤素灯的开启与关闭、参考光谱与背景光谱的校正以及光谱数据的切换；
树莓派控制多通道光谱传感器采集样本台上水果的光谱数据，将光谱数据传输至树莓派，加载预设的回归模型，分析水果的光谱数据，预测可溶性固形物含量并在触控显示屏上显示；
同时通过树莓派根据触控显示屏的请求命令控制散热风扇的开关。
在实际应用中，将计算机与控制模块树莓派连接到同一个局域网，实现控制模块远程桌面，读取、导出保存在本地的光谱数据。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种基于多通道光谱传感器的水果成熟度无损检测设备，其特征在于，包括：壳体、第一电源模块、树莓派、多通道光谱传感器和样本台；
所述第一电源模块、所述树莓派和所述多通道光谱传感器设于所述壳体内，所述样本台设于所述壳体上表面，所述多通道光谱传感器正对所述样本台设置；
所述树莓派和所述多通道光谱传感器均与所述第一电源模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于多通道光谱传感器的水果成熟度无损检测设备，其特征在于，还包括触控显示屏，所述触控显示屏分别与所述第一电源模块和所述树莓派连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于多通道光谱传感器的水果成熟度无损检测设备，其特征在于，所述树莓派预设模型。
4.根据权利要求1所述的一种基于多通道光谱传感器的水果成熟度无损检测设备，其特征在于，还包括卤素灯，所述卤素灯与所述树莓派连接，所述卤素灯固定于所述壳体内，所述卤素灯发出的光照射所述样本台。
5.根据权利要求4所述的一种基于多通道光谱传感器的水果成熟度无损检测设备，其特征在于，还包括第二电源模块，所述卤素灯与所述第二电源模块连接。
6.根据权利要求4所述的一种基于多通道光谱传感器的水果成熟度无损检测设备，其特征在于，所述壳体的内侧顶部设有固定支架，所述卤素灯和所述多通道光谱传感器固定于所述固定支架上。
7.根据权利要求5所述的一种基于多通道光谱传感器的水果成熟度无损检测设备，其特征在于，还包括散热风扇，所述散热风扇分别与所述第二电源模块和所述树莓派连接。
8.根据权利要求5所述的一种基于多通道光谱传感器的水果成熟度无损检测设备，其特征在于，还包括锂电池，所述锂电池通过控制开关分别与所述第一电源模块和所述第二电源模块连接。
9.根据权利要求2所述的一种基于多通道光谱传感器的水果成熟度无损检测设备，其特征在于，还包括RS485接口模块，所述树莓派通过所述RS485接口模块分别与所述触控显示屏和所述多通道光谱传感器连接。
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