本发明涉及了农产品检测装置，尤其是一种基于压电材料的禽蛋裂纹检测装置。
背景技术：
随着我国养殖业的迅猛发展，我国的禽蛋产量已经位居世界第一位，几乎占据了世界禽蛋总产量的一半。我国人均禽蛋消费量已达到发达国家水平，禽蛋也已成为全国人民喜爱的一种营养与能量来源。由于我国禽蛋产销量巨大，对禽蛋品质的控制就显得格外重要。禽蛋蛋壳很薄并且容易破碎，一旦破碎，细菌会很快侵入并繁殖，引起禽蛋的腐败和变质。因此禽蛋的裂纹检测是禽蛋生产、经营和加工中的重要一环。
特别地，禽蛋裂纹的检测在皮蛋的生产制造中尤为重要，原料蛋如果存在裂纹，则在加工过程中往往有可能渗入过多的碱，从而影响蛋白的风味，同时细菌也可能从裂缝处侵入，导致产品变质。
在从生产到销售的周转过程中，禽蛋破损问题普遍存在，其危害不仅使破损禽蛋失去食用价值，同时会污染其他禽蛋，引起交叉污染，造成更为严重的损失。
另外在我国特有的禽蛋腌制行业中，裂纹会造成腌制的失败，不仅损失了原材料还浪费了食品加工制造的时间。因此裂纹对禽蛋腌制行业造成的损失甚至要高于生鲜蛋行业。
目前，国内生产中主要依靠人工在灯光下剔除裂纹蛋。这种方法不仅劳动强度大，生产效率低，人为破损量大，而且检测精度易受人工注意力、体力、经验和工作态度的影响而得不到根本保证。特别是对于细小的裂纹，很难通过人工的方法检测出来。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于压电材料的禽蛋裂纹检测装置，该装置能够动态判断禽蛋是否存在裂纹，填补现有技术的空白。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明包括压电薄膜、缓冲垫、第一光电开关、传送带、传送滚轮、金属端子、电荷放大器、数据采集器、计算机、电动机、支撑板和第二光电开关，禽蛋由传送滚轮输送，传送滚轮由电动机驱动，传送滚轮前下方设有传送带，传送滚轮与传送带之间通过倾斜的支撑板连接输送，支撑板上部表面铺设有压电薄膜，支撑板下部表面铺设有缓冲垫，压电薄膜输出端的金属端子依次经电荷放大器、数据采集器连接到计算机，金属端子将信号输出至电荷放大器，电荷放大器放大后的信号传至数据采集器，再发送到计算机处理得出禽蛋裂纹判别结果。
所述支撑板的输送入口处侧部安装有用于检测禽蛋通过的第一光电开关，所述压电薄膜输送出口处的支撑板侧部安装有用于检测禽蛋通过的第二光电开关。
所述禽蛋在压电薄膜上至少滚动一圈。
所述支撑板下部与传送带之间为弧度连接区，缓冲垫覆于弧度连接区上减速禽蛋的滚动。禽蛋在缓冲垫的作用下减速，实现低速通过弧度连接区进入传送带。
支撑板抬高的角度α可以根据不同的需要进行调节，压电薄膜的大小也可以根据不同的需要进行调节。优选地，所述支撑板的倾斜角度α为10°～30°。
所述的压电薄膜为能将压力信号转化为电信号的传感器。压电薄膜的作用是将禽蛋产生的压力信号转化为电学信号，通过金属端子输出。
所述的缓冲垫是表面带有圆台形状凸起的海绵材质垫子。
传送滚轮采用塑料材质，因此不会对禽蛋造成损伤。在装置的缓冲区域，采用弧形连接，缓冲垫采用表面带有圆台形状凸起的海绵材质垫子，不会对禽蛋造成损伤。禽蛋进入传送带之后被快速移走，蛋与蛋之间不会因为碰撞造成损伤。
禽蛋通过传送滚轮被单个地传送至压电薄膜，禽蛋与压电薄膜接触之前，第一组光电开关检测到禽蛋通过，电动机停止，传送滚轮暂停传送。禽蛋在压电薄膜上至少滚动一圈，直至第二组光电开关检测到禽蛋通过，引发电动机重启，传送滚轮继续运转。禽蛋在缓冲垫的作用下减速，低速通过弧度连接区进入传送带从而被快速移走，禽蛋之间不会发生碰撞。压电薄膜通过金属端子将信号输出至电荷放大器，放大后的信号传至数据采集器，最后在计算机的处理下输出判定结果。
本发明的有益效果是：
本发明装置能够动态判断禽蛋是否存在裂纹，检测简易而有效，不会对禽蛋本身造成损伤。
本发明相比于利用声学麦克风装置的检测方式，受其他机械振动噪声的干扰较小，且结构简单，无需额外的敲击装置，具有非常广阔的前景。
附图说明
图1是装置的立体视图；
图2是图1主要机构的主视图；
图3是图1主要机构的俯视图；
图4是图1主要机构的右视图；
图5是缓冲垫的俯视图。
图6是缓冲垫的侧视图。
图中1：压电薄膜，2：缓冲垫，3：第一光电开关，4：传送带，5：传送滚轮，6：金属端子，7：电荷放大器，8：数据采集器，9：计算机，10：电动机，11：支撑板，12：第二光电开关。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
如图1～图4所示，本发明包括压电薄膜1、缓冲垫2、第一光电开关3、传送带4、传送滚轮5、金属端子6、电荷放大器7、数据采集器8、计算机9、电动机10、支撑板11和第二光电开关12，禽蛋由传送滚轮5输送，传送滚轮5由电动机10驱动，传送滚轮5前下方设有传送带4，传送滚轮5与传送带4之间通过倾斜的支撑板11连接输送，支撑板11上部表面铺设有压电薄膜1，支撑板11下部表面铺设有缓冲垫2，压电薄膜1输出端的金属端子6依次经电荷放大器7、数据采集器8连接到计算机9，金属端子6将信号输出至电荷放大器7，电荷放大器7放大后的信号传至数据采集器8，再发送到计算机9处理得出禽蛋裂纹判别结果。
如图2所示，支撑板11的输送入口处侧部安装有用于检测禽蛋通过的第一光电开关3，所述压电薄膜1输送出口处的支撑板11侧部安装有用于检测禽蛋通过的第二光电开关12。
支撑板11下部与传送带4之间为弧度连接区，缓冲垫2覆于弧度连接区上减速禽蛋的滚动，缓冲垫是表面带有圆台形状凸起的海绵材质垫子，如图5和图6所示。禽蛋在缓冲垫2的作用下减速，实现低速通过弧度连接区进入传送带4。
采用的压电薄膜为能将压力信号转化为电信号的一类传感器，可以采用eTouch牌LCL2218型号压电薄膜。
电荷放大器采用UT4101电荷放大器，数据采集器采用uT3408FRS-DY型数据采集仪。
本发明的实施工作过程如下：
如图1、图2、图3、图4所示，将禽蛋放置在传送滚轮5上，保证禽蛋是被单个地传送。当禽蛋经过一段时间的传送后被第一组光电门3检测到，电动机10停止工作，传送滚轮5停止传送。禽蛋随即会进入压电薄膜1的检测步骤，所得信号通过金属端子6输出，电信号经过电荷放大器7、数据采集器8处理后，传入计算机9给出判别结果。然后禽蛋通过第二组光电门12，代表禽蛋已经滑离压电薄膜1的检测区域，进入缓冲垫2的减速区域，禽蛋开始减速，并且无损通过弧度轨道，直至与传送带4接触，被迅速移走以免禽蛋之间碰撞。同时，禽蛋通过第二组光电门12的时候，电动机10被再次触发，传送滚轮5开始运转，禽蛋被继续向前传送。整个过程不断地重复，可实现禽蛋裂纹的动态检测。
压电薄膜通过金属端子将信号输出至电荷放大器，放大后的信号传至数据采集器，最后在计算机的处理下输出判定结果。
压电薄膜检测原理：当压电薄膜受力时，薄膜上下电极表面之间会有电荷产生，电荷输出是它所有方向的应变在极化方向上作用的响应，电荷量的多少与压力的大小成正比。压电薄膜对压力很敏感，在纵向施加一个很小的力时，横向上会产生很大的应力。压电薄膜产生的电荷经过电荷放大器后可以变成电压信号便于分析。
实施例中，当完好禽蛋和裂纹禽蛋分别滚过压电薄膜时，基于不同的应力会产生特征不同的电信号，利用电信号的输出异同判断待测禽蛋是否存在裂纹，并采用一下第1类压电公式来描述压电薄膜的传感计算。
Di＝dijTij(i＝1,2,3,j＝1,2,3...6)
其中dij是压电常数，T代表应力大小，Di为相应的电位移。
由此相比于利用声学麦克风装置的检测方法，本发明装置受其他机械振动噪声的干扰较小，且结构简单，无需额外的敲击装置，具有非常广阔的前景。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。