光斑可調(diào)的便攜式近紅外水果內(nèi)部品質(zhì)檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及便攜式水果內(nèi)部品質(zhì)檢測裝置，尤其是涉及一種光斑可調(diào)的便攜式近紅外水果內(nèi)部品質(zhì)檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來我國水果總產(chǎn)量一直居世界前列，而由于水果產(chǎn)后加工和處理水平不高，水果年出口量僅占總產(chǎn)量的3%左右，這與我國水果生產(chǎn)大國的身份極不相稱。糖度對果實(shí)品質(zhì)起著主導(dǎo)作用，它不僅影響果實(shí)的甜味和色澤，還是合成維生素和類胡蘿卜素等營養(yǎng)成分的基礎(chǔ)原料。目前水果內(nèi)部品質(zhì)分析方法存在破壞樣品、操作復(fù)雜、耗時長、成本高和無法實(shí)現(xiàn)在線檢測等不足，因此研發(fā)糖度等水果內(nèi)部品質(zhì)因素的快捷檢測設(shè)備對于滿足消費(fèi)者對食品品質(zhì)和食物安全的要求，提高水果產(chǎn)品的市場價值與市場競爭力，增加農(nóng)民收入都具有重大意義。
[0003]可見/近紅外光譜檢測技術(shù)由于具有快速、無損的特點(diǎn)，將其運(yùn)用到便攜式的檢測設(shè)備當(dāng)中來，能夠?qū)崿F(xiàn)對水果內(nèi)部品質(zhì)的無損實(shí)時檢測。
[0004]在日本專利JP09-089767中，采用分光系統(tǒng)將水果反射光分成不同波長的單色光，利用二次微分處理后的912nm和888nm處的吸光度來預(yù)測水果內(nèi)部的糖度，可用于果園水果品質(zhì)的檢測，但分光結(jié)構(gòu)容易受到外界振動和溫度等因素的影響，檢測精度不高。
[0005]在國內(nèi)專利200910186328.6 中，采用 620nm、850nm、880nm、940nm 四中 LED 光源構(gòu)成組合光源，對水果糖度、酸度、維生素C等水果內(nèi)部品質(zhì)因素進(jìn)行檢測，此裝置具有光源產(chǎn)熱小，結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，但由于采用LED光源功率不高且組合的LED光源涵蓋的波長有限，這直接影響了檢測的效果。
[0006]在國內(nèi)專利201310515353.0中，采用兩組波長分別為830nm、866nm、880nm、889nm、950nm、965nm 和 1020nm、1115nm、1270nm、1332nm、1381nm 近紅外管作為光源對臍橙的糖度和酸度進(jìn)行檢測。此裝置具有小巧易操作等優(yōu)點(diǎn)，但波長固定的近紅外管單獨(dú)的照射到水果的不同部位，獲得的水果信息十分有限，且各不相同，檢測精度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服【背景技術(shù)】中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種光斑可調(diào)的便攜式近紅外水果內(nèi)部品質(zhì)檢測裝置，形成不同大小的光斑滿足不同類型水果品質(zhì)的檢測，并利用舵機(jī)對轉(zhuǎn)盤的控制，自動依次采集暗場信息、參比光譜和水果光譜，完成對水果內(nèi)部品質(zhì)的檢測。
[0008]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
本發(fā)明包括機(jī)箱、光源部分、轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)、檢測單元和控制處理單元；在機(jī)箱內(nèi)，光源部分通過光源支架安裝在機(jī)箱右側(cè)；檢測單元通過檢測支架安裝在機(jī)箱左側(cè)，打開機(jī)箱的掀蓋，將水果放入檢測單元中的樣品室中；轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)盤安裝在光源部分和檢測單元之間；控制處理單元的電路板安裝在光源支架下面，控制處理單元的嵌入式計(jì)算機(jī)安裝在機(jī)箱的上表面；由控制處理單元控制轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)及檢測單元，實(shí)現(xiàn)參比光譜、暗場光譜和水果光譜信息的自動采集，并傳遞給控制處理單元進(jìn)行處理分析，完成水果品質(zhì)的檢測。
[0009]所述機(jī)箱上面開有安裝嵌入式計(jì)算機(jī)的孔，機(jī)箱左面開有散熱孔，機(jī)箱右面開有安裝風(fēng)扇和開有散熱孔，機(jī)箱后面安裝風(fēng)扇，機(jī)箱前面的左面裝有掀蓋。
[0010]所述光源部分，包括鹵鎢燈、鹵鎢燈安裝座、聚光燈筒、雙凸透鏡和透鏡安裝套筒；鹵媽燈由電壓恒定的開關(guān)電源供電，鹵媽燈通過鹵媽燈安裝座固定在聚光燈筒的后端面，雙凸透鏡通過透鏡安裝套筒安裝在聚光燈筒前段孔內(nèi)中，光源部分整體安裝在光源支架左上方，光源部分整體能在支架上左右移動，調(diào)節(jié)光斑大小。
[0011]所述轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)，包括舵機(jī)、轉(zhuǎn)盤、第一參比片、第二參比片和舵機(jī)連接器；舵機(jī)通過絕熱墊片安裝在光源支架下面，并位于雙凸透鏡一端，轉(zhuǎn)盤上設(shè)有通孔、第一參比孔、第二參比孔和暗場采集部位，四者以間隔90度均勻分布在同一圓周上，第一參比片、第二參比片分別安裝在第一參比孔、第二參比孔內(nèi)，舵機(jī)通過舵機(jī)連接器與轉(zhuǎn)盤連接。
[0012]所述檢測單元，包括果盤座、光線接收器、密封圈、樣品室、檢測支架、光纖和光譜儀；果盤座中間開有一階梯孔，上部分為圓錐孔，下部分為圓柱孔，固定于檢測支架上；樣品室安裝在果盤座上端，樣品室靠近光源一側(cè)有通孔，樣品室通孔、轉(zhuǎn)盤通孔和聚光燈筒的中心在同一條直線上；光纖接收器固定在果盤座下方圓柱孔處，光纖一端與光線接收器相連接，另一端與光譜儀相連接，光譜儀安裝在光源支架下方；果盤座中心的圓錐孔內(nèi)安裝適合水果的密封圈。
[0013]所述控制處理單元:包括電路板和嵌入式計(jì)算機(jī)；嵌入式計(jì)算機(jī)安裝在機(jī)箱的上表面；電路板安裝在光源支架下方；電路板通過信號線分別與嵌入式計(jì)算機(jī)、舵機(jī)和光譜儀連接；嵌入式計(jì)算機(jī)通過USB數(shù)據(jù)線與光譜儀連接；安裝于觸摸屏嵌入式計(jì)算機(jī)內(nèi)部的程序控制電路板實(shí)現(xiàn)對舵機(jī)旋轉(zhuǎn)和光譜儀觸發(fā)采集的控制；安裝于嵌入式計(jì)算機(jī)內(nèi)部的程序從光譜儀獲取光譜信息后，經(jīng)過分析將對應(yīng)波長的吸收光譜值讀入已存在嵌入式計(jì)算機(jī)中的糖度模型，并在嵌入式計(jì)算機(jī)顯示屏上對糖度進(jìn)行顯示；整個控制處理單元由開關(guān)電源供電，開關(guān)電源由安裝在機(jī)箱上表面的開關(guān)按鈕開啟。
[0014]本發(fā)明具有的有益效果是:
本發(fā)明采用鹵鎢燈作為原始光源發(fā)出連續(xù)波長的光譜，通過光纖可直接獲取多個波段的光譜信息，并通過舵機(jī)對轉(zhuǎn)盤的控制，實(shí)現(xiàn)暗場信息、參比信息和水果光譜信息的自動采集；整個檢測裝置安裝于相對密閉的機(jī)箱內(nèi)，可避免外界雜散光對于檢測過程的影響，同時機(jī)箱壁設(shè)有散熱風(fēng)扇和散熱孔，及時的將機(jī)箱內(nèi)部產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去，保證機(jī)箱內(nèi)溫度維持在正常水平，提高了光譜采集效率和檢測精度。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明的光源部分、轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)、檢測單元結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3是本發(fā)明的水果放置方式示意圖。
[0018]圖4是本發(fā)明的轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖5是本發(fā)明的轉(zhuǎn)盤安裝參比后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖6是本發(fā)明的控制模塊控制示意圖。
[0021]圖中:1、水果；2、密封圈；3、果盤座；4、光線接收器；5、檢測支架；6、光纖；7、光譜儀；8、光源支架；9、舵機(jī)連接器；10、舵機(jī)；11、鹵鎢燈；12、鹵鎢燈安裝座；13、聚光燈筒；14、雙凸透鏡；15、透鏡安裝套筒；16、轉(zhuǎn)盤；17a、第一參比片；17b、第二參比片；18、樣品室；19掀蓋；20、嵌入式電腦；21、機(jī)箱；22、把手；23、風(fēng)扇罩；24、散熱孔；25、開關(guān)電源；26、電路板；27、風(fēng)扇；28、開關(guān)按鈕；29、通孔；30 a、第一參比孔；30b、第二參比孔；31、暗場采集部位；32、絕熱墊片。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0023]如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明包括機(jī)箱21、光源部分、轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)、檢測單元和控制處理單元；在機(jī)箱21內(nèi)，光源部分通過光源支架8安裝在機(jī)箱21右側(cè)；檢測單元通過檢測支架5安裝在機(jī)箱21左側(cè)，打開機(jī)箱21的掀蓋19，將水果放入檢測單元中的樣品室18中；轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)盤19安裝在光源部分和檢測單元之間；控制處理單元的電路板21安裝在光源支架8下面，控制處理單元的嵌入式計(jì)算機(jī)20安裝在機(jī)箱21的上表面；由控制處理單元控制轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)及檢測單元，實(shí)現(xiàn)參比光譜、暗場光譜和水果光譜信息的自動采集，并傳遞給控制處理單元進(jìn)行處理分析，完成水果品質(zhì)的檢測。
[0024]如圖1、圖2、圖3所示，所述機(jī)箱21上面開有安裝嵌入式計(jì)算機(jī)20的孔，機(jī)箱21左面開有散熱孔，機(jī)箱21右面開有安裝兩個風(fēng)扇27和開有散熱孔24，機(jī)箱21后面安裝兩個風(fēng)扇27，機(jī)箱21前面的左面裝有掀蓋19，機(jī)箱21左右兩側(cè)安裝把手22。
[0025]如圖1、圖2所示，所述光源部分，包括鹵鎢燈11、鹵鎢燈安裝座12、聚光燈筒13、雙凸透鏡14和透鏡安裝套筒15過鎢燈11由電壓恒定的開關(guān)電源25供電，鹵鎢燈11通過鹵鎢燈安裝座12固定在聚光燈筒13的后端面，聚光燈筒13內(nèi)為通孔，前段內(nèi)孔為螺紋孔，聚光燈筒13中間一段外壁有多個散熱法蘭；透鏡安裝套筒15與聚光燈筒13通過螺紋聯(lián)接，雙凸透鏡14通過透鏡安裝套筒15安裝在聚光燈筒13前段孔內(nèi)中，光源部分整體安裝在光源支架8左上方，光源部分整體能在支架8上左右移動，調(diào)節(jié)光斑大小。開關(guān)電源25開啟時形成一個一定大小的光斑，鹵鎢燈11側(cè)面和背面裝有兩個風(fēng)扇27，在安裝風(fēng)扇27同一位置的機(jī)箱21外側(cè)裝有風(fēng)扇罩23，風(fēng)扇模式為向外抽風(fēng)，可及時的將鹵鎢燈11產(chǎn)生的熱量排出機(jī)箱21外，機(jī)箱21左、右兩側(cè)下部各設(shè)有散熱孔24，形成空氣流通，保證散熱；光源部分整體其左右位置可調(diào)，來產(chǎn)生不同大小光斑，適合不同品種的水果檢測，薄皮水果用小光斑，厚皮水果用大光斑。
[0026]如圖1、圖2、圖4、圖5所示，所述的轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)，包括舵機(jī)10、轉(zhuǎn)盤16、第一參比片17a、第二參比片17b和舵機(jī)連接器9 ;舵機(jī)10通過絕熱墊片32安裝在光源支架8下面，并位于雙凸透鏡14 一端，轉(zhuǎn)盤16上設(shè)有通孔29、第一參比孔30a、第二參比孔30b和暗場采集部位31，四者以間隔90度均勻分布在同一圓周上，第一參比片17a、第二參比片17b按照固定角度分別安裝在第一參比孔30a、第二參比孔30b內(nèi)，不同性能的參比片17可以是不同厚度的Teflon材料，或者不同光密度的中性密度濾光片，根據(jù)檢測水果類型不同可以更換；舵機(jī)10