輕微損傷鮮棗的快速無損在線檢測與分選裝置製造方法

2023-10-09 00:24:29 3

輕微損傷鮮棗的快速無損在線檢測與分選裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了輕微損傷鮮棗的快速無損在線檢測與分選裝置，包括機械輸送裝置、旋轉裝置、可見近紅外光譜採集裝置和分選裝置。鮮棗由機械輸送裝置輸送到可見近紅外光譜檢測裝置工位的傳動輥輪上，旋轉裝置使傳動輥輪帶動鮮棗實現360°的旋轉，由傳感器對鮮棗進行位置信息的判斷，通過光纖傳遞給微型光纖光譜儀，將採集到的光譜信息傳輸到計算機系統軟體中的鮮棗有無輕微損傷判別模型中進行判別，計算機中軟體將鮮棗有無輕微損傷判別信號傳遞給PLC控制器，通過PLC控制器對電磁控制閥與空氣壓縮機相連的整個分選執行機構進行控制，實現輕微損傷的鮮棗和完好鮮棗的自動分選。本發明裝置能實現輕微損傷鮮棗的快速、無損、動態、實時檢測與分選。
【專利說明】輕微損傷鮮棗的快速無損在線檢測與分選裝置

【技術領域】
[0001]本發明涉及鮮棗品質的檢測及分選【技術領域】，尤其是涉及一種應用可見近紅外光譜技術對輕微損傷鮮棗的快速無損在線檢測與分選裝置。

【背景技術】
[0002]鮮棗質地酥脆，口感甜潤，風味獨特，既是營養豐富的食品，又是天然的保健品，深受消費者的青睞。近年來隨著科學技術的發展和保鮮技術的進步，鮮棗供應期延長，經濟效益成倍增加，大大提高了採後的附加值，增加了農民的收入。許多地區在農業產業結構調整中，把發展鮮棗產業放在了優先位置，栽培面積和產量在迅速的提高。
[0003]鮮棗一般在脆熟期採摘，其水分含量較高，皮薄肉厚，不抗擠壓、碰撞，在採摘和運輸過程中極易遭遇損傷、尤其是輕微損傷，即新鮮的損傷處有輕微凹陷，色澤幾乎不變，且無汁液外流，肉眼難以察覺，但易變質，且果實損傷部位易於感染其它果實。因此，在鮮棗收穫後，由於其自然條件下的保質期短，需要及時根據果實大小、果面缺陷和顏色等指標進行分級儲藏和銷售，尤其是對輕微損傷鮮棗的檢測是鮮棗分選檢測中首先應該考慮的，而且對損傷棗的剔除越早越好。目前，在我國的廣大棗產區，鮮棗的分選都是靠人工分揀，由於鮮棗的輕微損傷從形狀和損傷處顏色觀察與正常的表面並沒有明顯的變化，再加上棗果體積小，實際生產中對輕微損傷鮮棗的分揀存在生產率低、分揀不客觀及漏揀的問題。
[0004]從國內外研究報導來看，應用可見/近紅外光譜技術在果品成熟度、缺陷、內部品質等方面都進行了研究，該技術具有廣泛的應用前景。但未見有資料對鮮棗的輕微損傷進行可見近紅外光譜在線檢測與分選的研究。因此，開展基於可見近紅外光譜技術研發一種快速、無損、準確、簡便的鮮率輕微損傷在線檢測與分選裝置有著十分重要的現實意義。


【發明內容】

[0005]本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種輕微損傷鮮棗的快速無損在線檢測與分選裝置，該裝置能夠快速、無損、準確、簡便的檢測出受輕微損傷的鮮棗，從而實現輕微損傷鮮棗和完好鮮棗的分選，極大地提高輕微損傷鮮棗的分選效果和效率。
[0006]本發明是通過以下技術方案實現本發明的目的。
[0007]本發明的輕微損傷鮮棗的快速無損在線檢測與分選裝置，包括機械輸送裝置、旋轉裝置、可見近紅外光譜採集裝置和分選裝置。所述的機械輸送裝置包括機架1、從動鏈輪2、鏈條3、傳動棍輪4、輸送調速器5、輸送電機6、皮帶7,固定銷軸8。所述的輸送調速器5控制輸送電機6的轉速，由皮帶7將輸送電機6動力傳遞給從動鏈輪2，兩個從動鏈輪2支撐並帶動平行的兩條鏈條3、兩平行鏈條3之間通過固定銷軸8活動固定著傳動輥輪4構成循環輸送裝置，實現鮮棗的在線輸送。所述的旋轉裝置包括旋轉調速器9、旋轉電機10、同步帶11、摩擦帶輪12、摩擦帶13，所述的旋轉調速器9控制旋轉電機10的轉速，旋轉電機10的動力通過同步帶11帶動摩擦帶輪12,由兩個摩擦帶輪12以及摩擦帶13構成循環旋轉裝置，旋轉裝置的摩擦帶13與傳動輥輪4之間相連，摩擦帶13的運行方向與鏈條3相反，摩擦帶13與傳動輥輪4相互間產生的摩擦力使得傳動輥輪4實現旋轉，進而依靠兩個傳動輥4與鮮棗14間存在一定的摩擦力，實現鮮棗14的360°旋轉。所述的可見近紅外光譜檢測裝置包括傳感器15、光譜採集箱16、滷素燈17、光纖探頭18、光纖19和微型光纖光譜儀20，光纖探頭18和滷素燈17安裝在光譜採集箱16內部，光譜採集箱16安裝在機架I上，傳感器15分別通過信號調理電路與微型光纖光譜儀20連接，光纖探頭18通過光纖19與微型光纖光譜儀20相連，計算機通過光纖探頭18和滷素燈17完成鮮棗14的信息採集。所述的分選裝置包括計算機及軟體21、PLC控制器22、電磁控制閥23和空氣壓縮機24，計算機及軟體21通過USB接口與微型光纖光譜儀20連接，通過數據接口與PLC控制器22相連將分選信號傳遞給PLC控制器22，電磁控制閥23分別連接PLC控制器22和空氣壓縮機24，計算機及軟體21通過PLC控制器22對電磁控制閥23與空氣壓縮機24進行控制，最終以氣吹式實現輕微損傷鮮棗和完好鮮棗的分選。
[0008]本發明的輕微損傷鮮棗的快速無損在線檢測與分選裝置，按以下步驟完成:
(1)鮮棗由機械輸送裝置將其輸送到可見近紅外光譜檢測裝置工作部位的傳動輥輪上，在此工作部位中旋轉裝置的摩擦帶與傳動輥輪相互間產生摩擦力，使得傳動輥輪實現旋轉，進而依靠兩個傳動輥輪與鮮棗間存在一定的摩擦力，實現鮮棗360°的旋轉；
(2)由安裝在機架上的傳感器對輕微損傷的鮮棗和完好鮮棗進行位置信息的判斷，通過信號調理電路與微型光纖光譜儀連接，從而將鮮棗運動的位置信息傳遞給微型光纖光譜儀；
(3)通過微型光纖光譜儀採集輕微損傷鮮棗和完好鮮棗的可見近紅外光譜信息，將採集到的光譜信息經分光機與A/D轉換後通過USB接口數據線傳輸到計算機系統軟體中的鮮棗有無輕微損傷判別模型中進行判別；
(4)計算機中軟體對採集到的數據進行計算與分析，通過數據接口與PLC控制器進行通信，將鮮棗有無輕微損傷判別信號傳遞給PLC控制器；
(5)通過PLC控制器對電磁控制閥與空氣壓縮機相連的整個分選執行機構進行控制，從而以氣吹式實現輕微損傷的鮮棗和完好鮮棗的自動分選。
[0009]本發明具有的有益效果是:(I)本發明的機械輸送裝置和旋轉裝置都可通過調速器來調節各自電機的轉速，以適應鮮棗輕微損傷程度不同的檢測要求；(2)光纖探頭接收器也可根據不同種類的鮮棗檢測要求進行移動或更換，實現了功能器件的互換性；(3)滷素燈在光照箱內部的安裝位置通過燈座的位置來調整，光纖探頭的高度依靠手動升降機來調節以及光照角度通過旋轉滷素燈來調節，以此來適應輕微損傷鮮棗和完好鮮棗樣本大小不同的檢測；(4)本發明裝置可以在700— 2500nm可見近紅外波長範圍內，獲取輕微損傷鮮棗和完好鮮棗的可見近紅外光譜信息，能夠快速無損的實現輕微損傷鮮棗的動態檢測，並且通過分選控制裝置實現輕微損傷鮮棗的分選，進而提高鮮棗輕微損傷的動態檢測和分選的自動化程度，實現輕微損傷鮮棗的快速、無損、動態、實時檢測與分選。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發明的技術方案流程圖。
[0011]圖2為本發明的結構示意圖。
[0012]圖3為本發明輸送鏈條與傳動輥輪連接示意圖。
[0013]圖4為本發明旋轉裝置的局部結構示意圖。
[0014]圖中:A、機械輸送裝置，B、旋轉裝置，C、可見近紅外光譜檢測裝置，D、分選裝置，1、機架，2、從動鏈輪，3、鏈條，4、傳動輥輪，5、輸送調速器，6、輸送電機，7、皮帶，8、固定銷軸，9、旋轉調速器，10、旋轉電機，11、同步帶，12、摩擦帶輪，13、摩擦帶，14、鮮棗，15、傳感器，16、光譜採集箱，17、滷素燈，18、光纖探頭，19、光纖，20、微型光纖光譜儀，21、計算機及軟體，22、PLC控制器，23、電磁控制閥，24、空氣壓縮機。

【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
[0016]如圖1所示，本發明的技術方案的流程是:首先通過機械輸送裝置A將鮮棗輸送到旋轉裝置B工位，在旋轉裝置B的作用下，鮮棗實現了 360°旋轉，同時鮮棗在該工位的位置信息被可見近紅外光譜採集裝置C開始採集，進而可見近紅外光譜採集裝置C採集鮮棗的可見近紅外光譜信息，將採集的光譜信息與鮮棗有無輕微損傷判別模型對比，提取輕微損傷鮮棗與完好鮮棗的判別信息，當鮮棗輸送至分選裝置D區時，在專用的計算機軟體控制下將判別信息傳遞給PLC控制器，以此對分選機構電磁控制閥和空氣壓縮機進行控制，完成輕微損傷鮮棗與完好鮮棗的分選。
[0017]如圖2所示，本發明的輕微損傷鮮棗的快速無損在線檢測與分選裝置，包括機械輸送裝置A、旋轉裝置B、可見近紅外光譜採集裝置C和分選裝置D。機械輸送裝置所述的機械輸送裝置包括機架1、從動鏈輪2、鏈條3、傳動棍輪4、輸送調速器5、輸送電機6、皮帶7。所述的輸送調速器5控制輸送電機6的轉速，由皮帶7將輸送電機6動力傳遞給從動鏈輪2，從動鏈輪2帶動鏈條3和傳動輥輪4構成循環輸送裝置，實現鮮棗14的在線輸送。所述的旋轉裝置包括旋轉調速器9、旋轉電機10、同步帶11、摩擦帶輪12、摩擦帶13，所述的旋轉調速器9控制旋轉電機10的轉速,旋轉電機10的動力通過同步帶11帶動摩擦帶輪12,由兩個摩擦帶輪12以及摩擦帶13構成循環旋轉裝置。所述的可見近紅外光譜檢測裝置包括傳感器15、光譜採集箱16、滷素燈17、光纖探頭18、光纖19和微型光纖光譜儀20，光纖探頭18和滷素燈17安裝在光譜採集箱16內部，光譜採集箱16安裝在機架I上，一對傳感器15分別通過信號調理電路與微型光纖光譜儀20連接，光纖探頭18通過光纖19與微型光纖光譜儀20相連，計算機通過光纖探頭18和滷素燈17完成鮮棗14的信息採集。所述的分選裝置包括計算機及軟體21、PLC控制器22、電磁控制閥23和空氣壓縮機24，計算機及軟體21通過USB接口與微型光纖光譜儀20連接，通過數據接口與PLC控制器22相連將分選信號傳遞給PLC控制器22，電磁控制閥23分別連接PLC控制器22和空氣壓縮機24，計算機及軟體21通過PLC控制器22對電磁控制閥23與空氣壓縮機24進行控制，最終以氣吹式實現輕微損傷鮮棗和完好鮮棗的分選。
[0018]如圖3所示，本發明輸送鏈條3與傳動輥輪4的連接關係是，兩個從動鏈輪2支撐並帶動著兩條平行的鏈條3，在兩條平行鏈條3之間設有從傳動輥輪4中心活動穿過、並與鏈條3固定的固定銷軸8。
[0019]如圖4所示，旋轉裝置的摩擦帶13的外周與輸送裝置的傳動輥輪4的下邊之間相連，摩擦帶13的運行方向與鏈條3相反，摩擦帶13與傳動輥輪4相互間產生的摩擦力使得傳動輥輪4實現旋轉，進而依靠兩個傳動輥4與鮮棗14間存在一定的摩擦力，實現鮮棗14



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o L.r\ r\n Γ M
【權利要求】
1.輕微損傷鮮棗的快速無損在線檢測與分選裝置，其特徵在於，該裝置包括機械輸送裝置、旋轉裝置、可見近紅外光譜採集裝置和分選裝置，所述的機械輸送裝置包括機架(I )、從動鏈輪(2)、鏈條(3)、傳動輥輪(4)、輸送調速器(5)、輸送電機(6)、皮帶(7)、固定銷軸(8),輸送調速器(5)控制輸送電機(6)的轉速，由皮帶(7)將輸送電機(6)動力傳遞給從動鏈輪(2)，兩個從動鏈輪(2)支撐並帶動著兩條平行的鏈條(3)，在兩條平行鏈條(3)之間設有從傳動輥輪(4)中心活動穿過、並與鏈條(3)固定的固定銷軸(8);所述的旋轉裝置包括旋轉調速器(9)、旋轉電機(10)、同步帶(11)、摩擦帶輪(12)、摩擦帶(13),所述的旋轉調速器(9)控制旋轉電機(10)的轉速,旋轉電機(10)的動力通過同步帶(11)帶動摩擦帶輪(12)，由兩個摩擦帶輪(12)以及摩擦帶(13)構成循環旋轉裝置；所述的可見近紅外光譜檢測裝置包括傳感器(15)、光譜採集箱(16 )、滷素燈(17 )、光纖探頭(18 )、光纖(19 )和微型光纖光譜儀(20)，光纖探頭(18)和滷素燈(17)安裝在光譜採集箱(16)內部，光譜採集箱(16)安裝在機架(I)上，傳感器(15)分別通過信號調理電路與微型光纖光譜儀(20)連接，光纖探頭(18 )通過光纖(19 )與微型光纖光譜儀(20 )相連，計算機通過光纖探頭(18 )和滷素燈(17)完成鮮棗(14)的信息採集；所述的分選裝置包括計算機及軟體(21)、PLC控制器(22),電磁控制閥(23)和空氣壓縮機(24)，計算機及軟體(21)通過USB接口與微型光纖光譜儀(20 )連接，通過數據接口與PLC控制器(22 )相連將分選信號傳遞給PLC控制器(22 )，電磁控制閥(23 )分別連接PLC控制器(22 )和空氣壓縮機(24 )，計算機及軟體(21)通過PLC控制器(22)對電磁控制閥(23)與空氣壓縮機(24)進行控制，最終以氣吹式實現輕微損傷鮮棗和完好鮮棗的分選。
2.根據權利要求1所述的輕微損傷鮮棗的快速無損在線檢測與分選裝置，其特徵在於，所述的旋轉裝置的摩擦帶(13)的外周與傳動輥輪(4)的下邊之間相連，摩擦帶(13)的運行方向與鏈條(3)相反，摩擦帶(13)與傳動輥輪(4)相互間產生的摩擦力使得傳動輥輪(4)實現旋轉，進而依靠兩個傳動輥(4)與鮮棗(14)間存在一定的摩擦力，實現鮮棗(14)的360。旋轉。
【文檔編號】B07C5/342GK104174597SQ201410396678
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月13日 優先權日:2014年8月13日
【發明者】張淑娟, 王斌, 滿尊 申請人:山西農業大學