一種在線無損檢測草莓可溶性固形物含量的系統及方法技術方案

本發明專利技術公開了一種在線無損檢測草莓可溶性固形物含量的系統及方法，該系統包括用于批量運輸待測草莓的輸送機構，該輸送機構包括輸送鏈組，沿輸送鏈組從頭至尾依次設置理料機構、檢測機構和分級機構；理料機構包括引導面板，用于將所述輸送機構上運輸的待測草莓引導成直線排布以通過檢測工位；檢測機構設置于檢測工位處，用于實時獲取檢測工位上待測草莓的近紅外光譜，并將光譜數據傳輸至檢測終端；檢測終端中設有利用批量草莓樣品可溶性固形物含量值與其近紅外光譜預先建立的檢測模型，根據光譜數據結合該檢測模型，獲得待測草莓的準確可溶性固形物含量，并傳輸至分級機構；分級機構根據待測草莓的可溶性固形物含量對草莓進行無損分級。進行無損分級。進行無損分級。

【技術實現步驟摘要】
一種在線無損檢測草莓可溶性固形物含量的系統及方法


[0001]本專利技術屬于水果分選分級
，尤其涉及一種在線無損檢測草莓可溶性固形物含量的系統及方法。

技術介紹

[0002]草莓營養豐富，滋味酸甜，受消費者青睞，市場廣闊。草莓品質質量與草莓的品牌信譽、銷售量和出口創匯能力有著密切的聯系。現有的草莓分選方式多是采用人工分選，但是人工分選的速度較慢，耗時耗力。隨著人們對高品質草莓需求的提升，草莓的品質測控顯得尤為重要，人工分選已難以滿足消費者的需求。而且，目前對于草莓內部品質的檢測多是采用化學方法進行測定，不僅操作煩瑣，檢測周期長，效率低下，而且檢測費用昂貴。此外，短暫的貯藏期間對草莓品質的檢測速度也提出了更高的要求。因此，依據草莓的內部品質開展快速檢測及分級工作，能夠在保證草莓品質的同時減少人工成本、降低草莓損失率、提高草莓的附加值。
[0003]現有技術中，在水果內部品質的在線檢測方面，近紅外光譜展現出巨大優勢。近紅外光譜分析技術具有無損傷、檢測效率高、成本低、重現性好、樣品測量一般不需預處理、適合于現場檢測和在線分析等優勢。然而，由于草莓相對于其他水果而言，其外觀呈心形或者錐形，表面粗糙且顏色分布不均勻，均勻度和密實度分布各不相同，這些因素均會影響光在草莓中的傳播，進而導致常規的近紅外水果在線檢測系統難以實現草莓品質的實時、準確檢測。

技術實現思路

[0004]針對現有技術的不足，本專利技術提出了一種在線無損檢測草莓可溶性固形物含量的系統及方法，解決草莓在線檢測過程中容易受機械損傷的問題，實現草莓在線光譜的高效準確獲取，進而實現對草莓可溶性固形物含量的高效準確檢測，實現對草莓的無損、實時、快速、準確檢測與分類。
[0005]為實現上述目的，本專利技術的一個或多個實施例提供了如下技術方案：
[0006]本專利技術第一方面提供了一種在線無損檢測草莓可溶性固形物含量的系統，包括用于批量運輸待測草莓的輸送機構，所述輸送機構包括輸送鏈組，沿輸送鏈組從頭至尾依次設置理料機構、檢測機構和分級機構；
[0007]所述理料機構包括引導面板，用于將所述輸送機構上運輸的待測草莓引導成直線排布以通過檢測工位；所述檢測機構設置于檢測工位處，用于實時獲取檢測工位上待測草莓的近紅外光譜，并將光譜數據傳輸至檢測終端；所述檢測終端根據光譜數據獲得待測草莓的可溶性固形物含量，并傳輸至分級機構；所述分級機構根據待測草莓的可溶性固形物含量對草莓進行分級。
[0008]進一步的技術方案，所述輸送機構還包括電機和果托，所述輸送鏈組包括兩條等距離設置的輸送帶，多個果托等間距設置在所述輸送鏈組上，用于輸送待測草莓；所述電機
與所述輸送鏈組電連接，用于驅動所述輸送鏈組。
[0009]進一步的技術方案，所述果托為V型托盤，其下端兩側分別與所述輸送帶固定連接，用于傳輸待測草莓；所述V型托盤包括兩組小型橡膠輸送帶，所述果托下端中間部位設有一短桿，所述短桿與所述橡膠輸送帶固定連接，以此構成滑動結構，使得橡膠輸送帶隨短桿的移動而反向轉動，用于分級卸料。
[0010]進一步的技術方案，所述理料機構還包括固定設置在所述輸送機構兩側的固定結構，所述固定結構分別固定安裝帶有均勻分布橡膠輥的引導面板，所述引導面板形成的引導面分別向所述檢測機構的檢測工位處傾斜而呈V形布置。
[0011]進一步的技術方案，所述檢測機構包括光源套件、近紅外光譜采集單元、接近傳感開關與控制單元；
[0012]所述光源套件包括至少兩個近紅外光源，檢測工位兩側對稱布置一對光源套件，用于提供檢測草莓樣本所需主動光源；
[0013]所述近紅外光譜采集單元包括耦合光纖束及接頭、光譜分光儀、線陣探測器和制冷模塊，用于獲取檢測工位上樣本的近紅外光譜數據；
[0014]所述接近傳感開關與控制單元在待測草莓進入檢測工位時，向所述近紅外光譜采集單元發送電信號，所述近紅外光譜采集單元在接收所述電信號之后采集待檢樣本信號，并將待測草莓光譜數據傳輸至檢測終端。
[0015]進一步的技術方案，所述耦合光纖束的一端安裝于檢測工位果托上方，另一端通過所述接頭與光譜分光儀連接，待測草莓的光譜信號由所述光纖經光譜分光儀傳輸到線陣探測器，利用所述線陣探測器感興趣區域獲取各待測樣本的近紅外光譜。
[0016]進一步的技術方案，所述分級機構包括撥桿、滑軌、輸送帶組和控制單元，用于根據接收的待測草莓的可溶性固形物含量對待測草莓進行分級；所述撥桿固定設置在所述輸送鏈組的中間，其一端與所述滑軌相連接，所述撥桿與所述果托上設置的短桿相配合，通過撥桿使得果托上的滑動機構沿滑軌方向移動，使果托上的待測草莓滑動到相應的輸送帶組。
[0017]本專利技術第二方面提供了一種在線無損檢測草莓可溶性固形物含量的方法，基于所述的在線無損檢測草莓可溶性固形物含量的系統，包括以下步驟：
[0018]預先設定檢測機構中光纖與草莓樣本的相對位置，確定耦合光纖的根數、尺寸和光源排布方式；
[0019]獲取所述光纖對應草莓樣品與探測器劃定感興趣區域響應獲取的近紅外光譜信號間的對應關系；
[0020]利用批量草莓樣品的可溶性固形物含量值和探測器獲取的近紅外光譜，建立并訓練草莓可溶性固形物含量檢測模型；
[0021]輸送機構上運輸的待測草莓通過檢測工位時，檢測機構采集待測草莓的近紅外光譜，檢測終端對接收的光譜數據進行預處理后輸入所述草莓可溶性固形物含量檢測模型，輸出待測草莓的可溶性固形物含量，分級機構根據該可溶性固形物含量預測值對待測草莓進行分級。
[0022]進一步的技術方案，所述預處理包括平滑處理、多元散射校正、標準正態變換、一階導數、二階導數中的一種或多種組合的方式。
[0023]進一步的技術方案，利用批量草莓樣品可溶性固形物含量和探測器獲取的近紅外光譜，建立并訓練檢測模型的具體過程為：
[0024]利用批量獲取的草莓樣本的近紅外光譜原始信號，經內置的全反射光譜與暗噪聲自動校正變換為吸光度光譜，采用光譜預處理法修正近紅外光譜，對修正后的近紅外光譜，結合實測的草莓樣本的可溶性固形物含量參考值，采用多元線性回歸、偏最小二乘法、人工神經網絡、主成分分析中的一種或多種結合的方式，建立并訓練得到草莓可溶性固形物含量檢測模型。
[0025]以上一個或多個技術方案存在以下有益效果：
[0026](1)本專利技術提出了一種在線無損檢測草莓可溶性固形物含量的系統及方法，解決草莓在線檢測過程中容易受機械損傷的問題，實現草莓在線光譜的高效準確獲取，實現對草莓可溶性固形物含量的高效準確檢測，實現對草莓的無損、實時、快速、準確檢測與分類。
[0027](2)針對草莓形狀不規則且表面粗糙特性，本專利技術實現草莓在分選過程中各環節柔性輸送，顯著減少草莓在上料、理料、檢測、分級過程中的機械損傷。
[0028](3)本專利技術建立線陣探測器劃定感興趣區域響應與獲取的草莓近紅外光譜信號間的對應關系，通過強度校正對光譜實時校正，突破草莓近紅外光譜高速穩定獲本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種在線無損檢測草莓可溶性固形物含量的系統，其特征是，包括用于批量運輸待測草莓的輸送機構，所述輸送機構包括輸送鏈組，沿輸送鏈組從頭至尾依次設置理料機構、檢測機構和分級機構；所述理料機構包括引導面板，用于將所述輸送機構上運輸的待測草莓引導成直線排布以通過檢測工位；所述檢測機構設置于檢測工位處，用于實時獲取檢測工位上待測草莓的近紅外光譜，并將光譜數據傳輸至檢測終端；所述檢測終端根據光譜數據獲得待測草莓的可溶性固形物含量，并傳輸至分級機構；所述分級機構根據待測草莓的可溶性固形物含量對草莓進行分級。2.如權利要求1所述的一種在線無損檢測草莓可溶性固形物含量的系統，其特征是，所述輸送機構還包括電機和果托，所述輸送鏈組包括兩條等距離設置的橡膠輸送帶，多個果托等間距設置在所述輸送鏈組上，用于輸送待測草莓；所述電機與所述輸送鏈組電連接，用于驅動所述輸送鏈組。3.如權利要求2所述的一種在線無損檢測草莓可溶性固形物含量的系統，其特征是，所述果托為V型托盤，其下端兩側分別與所述橡膠輸送帶固定連接，用于傳輸待測草莓；所述V型托盤包括兩組小型橡膠輸送帶，所述果托下端中間部位設有一短桿，所述短桿與所述橡膠輸送帶固定連接，以此構成滑動結構，所述橡膠輸送帶隨短桿的移動而反向轉動，用于分級卸料。4.如權利要求1所述的一種在線無損檢測草莓可溶性固形物含量的系統，其特征是，所述理料機構還包括固定設置在所述輸送機構兩側的固定結構，所述固定結構分別固定安裝帶有均勻分布橡膠輥的引導面板，所述引導面板形成的引導面分別向所述檢測機構的檢測工位處傾斜而呈V形布置。5.如權利要求1所述的一種在線無損檢測草莓可溶性固形物含量的系統，其特征是，所述檢測機構包括光源套件、近紅外光譜采集單元、接近傳感開關與控制單元；所述光源套件包括至少兩個近紅外光源，檢測工位兩側對稱布置一對光源套件，用于提供檢測草莓樣本所需主動光源；所述近紅外光譜采集單元包括耦合光纖束及接頭、光譜分光儀、線陣探測器和制冷模塊，用于獲取檢測工位上樣本的近紅外光譜數據；所述接近傳感開關與控制單元在待測草莓進入檢測工位時，向所述近紅外光譜采集單元發送電信號，所述近紅外光譜采集單元在接收所述電信號之后采集待檢樣本信號，并將待測草莓光譜數據傳輸至檢測終端。6.如權利要求5所述的一種在線無損檢測草莓可溶性固形物含量...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭志明，王郡藝，王波，郭小昆，翟利祥，鄒言，古毓康，殷勇，郭慶亮，王紅安，馮平，
申請(專利權)人：青島興儀電子設備有限責任公司，
類型：發明
國別省市：