一种催熟水果库水果品质在线监测装置的制作方法

本发明涉及水果存储监测装置技术领域，具体指一种催熟水果库水果品质在线监测装置。

背景技术

苹果是营养丰富的经济作物，而且具有一定的医学疗效作用，是人们非常喜爱的水果之一，在整个水果销售市场上的占有率非常大。但是，由于不同的苹果品种其生产地有所不同，成熟期也有所区别，全国各地为保障居民们能及时的购买到成熟水果，各地生鲜中转仓库会建设专业的苹果催熟库，可及时向市场供应新鲜成熟的苹果资源。目前国内尚没有设立监测催熟水果库水果品质的在线监测装置，各大地区的水果集散中心均是定期从催熟水果库中提取水果资源，既不能严格保证水果是否成熟，也可能造成水果的腐败损坏，使得待催熟水果资源的严重浪费。因此，全面了解催熟库中的水果品质是实现水果催熟库及时供给新鲜成熟水果目标的重要措施。

目前检测水果的成熟度主要是从水果表明着色率、水果硬度、水果糖分含量(可溶性固形物)等几个方面着手，同时水果的评级也主要参考这几个方面的因素。但目前无损检测水果成熟度的方法发展的还不够成熟，在实际的生产中，多是用水果硬度测量计测量水果果肉硬度，损坏样品水果；水果糖分检测一般是先取样，再检测，所得出的结果虽然较为准确，检验过程耗时较长，且破坏了样品水果；水果表面着色率的检查主要是通过肉眼观察，并与标准表比对，步骤繁琐，耗费人力、时间。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种可快速精确的测出催熟水果库中的水果成熟程度以便及时提货，降低了水果腐坏的风险，保障仓管人员可实时管控催熟库中资源，提高仓储空间的利用率催熟水果库水果品质在线监测装置。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的一种催熟水果库水果品质在线监测装置,包括水果存储单元、机械手单元、传送单元和信息处理单元，所述机械手单元设于水果存储单元和传送单元之间，水果存储单元上方设有图像采集单元，传送单元上设有多光谱成像单元和声振检测单元，图像采集单元、多光谱成像单元和声振检测单元分别与信息处理单元连接。

根据以上方案，所述水果存储单元包括摆放台，摆放台固定设置在催熟库中，摆放台上设有样品盘，图像采集单元设于摆放台上方并正对样品盘，传送单元在催熟库内贴墙设置。

根据以上方案，所述图像采集单元包括ccd相机和图像传输装置，ccd相机内置有图像采集卡，图像传输装置分别连接图像采集卡和信息处理单元。

根据以上方案，所述机械手单元包括机械臂和电动转盘，机械臂设置在电动转盘上，机械臂上设有信号接入装置和传感装置，信号接入装置与信息处理单元连接；所述传送单元包括传送带和控制装置，传送带上依次设置三个节点，且三个节点上依次设有压力传感器、多光谱成像单元和声振检测单元，压力传感器与控制装置连接，传送带的末端设有回收装置。

根据以上方案，所述多光谱成像单元为吴量rededgem快照式的多光谱相机，多光谱相机上设有数据存储装置和数据传输装置，数据传输装置分别与数据存储装置和信息处理单元连接。

根据以上方案，所述声振检测单元包括击打锤、电磁铁和声电转化装置，电磁铁与击打锤配对并分别设置在传送带的第二节点两侧，声电转化装置上设有麦克风和信号传输装置，信号传输装置与信息处理单元连接。

根据以上方案，所述信息处理单元为设置在催熟库中控室的超级计算机，超级计算机配置有arm处理器、atlas软件和gstrings软件，信息处理单元上连接有信息输出单元和提示单元，信息输出单元与信号接入装置连接，提示单元包括灯光提示装置和蜂鸣提示装置。

本发明有益效果为：本发明结构合理，结合人类感知与科学检验，通过图像采集单元、多光谱成像单元、声振检测单元，可以测定样品水果的着色度、可溶性固形物含量及其硬度，可快速精确的测出催熟水果库中的水果成熟程度，可实时管控催熟库中资源提高仓储空间的利用率；使仓管人员实时了解库中资源，从而决定是否取货，避免了定期取货时水果不成熟或腐坏的问题，检测过程全面透明，具有精度高、效率高、自动化程度高、实施简单方便、适应性强等优点。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的整体布置示意图；

图3是本发明的工作流程示意图。

图中：

1、水果存储单元；2、图像采集单元；3、机械手单元；4、传送单元；5、多光谱成像单元；6、声振检测单元；7、信息处理单元；8、信息输出单元；9、提示单元；11、摆放台；12、样品盘；21、ccd相机；22、图像采集卡；23、图像传输装置；31、机械臂；32、电动转盘；33、信号接入装置；34、传感装置；41、传送带；42、控制装置；43、压力传感器；44、回收装置；51、多光谱相机；52、数据存储装置；53、数据传输装置；61、击打锤；62、电磁铁；63、麦克风；64、声电转化装置；65、信号传输装置；91、灯光提示装置；92、蜂鸣提示装置。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。

如图1-3所示，本发明所述的一种催熟水果库水果品质在线监测装置,包括水果存储单元1、机械手单元3、传送单元4和信息处理单元7，所述机械手单元3设于水果存储单元1和传送单元4之间，水果存储单元1上方设有图像采集单元2，传送单元4上设有多光谱成像单元5和声振检测单元6，图像采集单元2、多光谱成像单元5和声振检测单元6分别与信息处理单元7连接；所述图像采集单元2获取水果存储单元1中的水果的表面图像，将图像采集单元2传来的图像导入信息处理单元7中，检测并提取图像中的颜色特征，经比对后判断其表明着色度是否达标；着色度达标后，激活机械手单元3将样品水果转移到传送单元4，利用多光谱图像单元5与声振检测单元6检测样品水果的硬度和可溶性固形物含量，信息处理单元7基于着色度、硬度与可溶性固形物含量综合判断样品水果的成熟程度；当样品水果的成熟程度达标时，输出提示信息提醒仓管人员前往催熟库取货。

所述水果存储单元1包括摆放台11，摆放台11固定设置在催熟库中，摆放台11上设有样品盘12，图像采集单元2设于摆放台11上方并正对样品盘12，传送单元4在催熟库内贴墙设置；所述样品盘12上的样品水果与催熟库中的库存水果处于同等环境下，摆放台11用于放置样品盘12和固定机械手单元3，通过上方的图像采集单元2获取样品水果的图像信息；所述图像采集单元2包括ccd相机21和图像传输装置23，ccd相机21内置有图像采集卡22，图像传输装置23分别连接图像采集卡22和信息处理单元7，ccd相机21获取样品图片信息后，经由图像传输装置23发送给信息处理单元7进行分析处理；在监测过程中，信息处理单元7获取到水果表面图像后，需要对图像进行显像处理以提取其颜色特征，首先将图像采集单元传来的初始图像划分为多个hsv颜色空间，再将颜色空间中的像素点数量累加后得到颜色直方图；将颜色直方图中包含的颜色特征通过相关算法有效提取出来；最后将颜色特征表达的颜色饱和度信息与db11/t599—2008文件中的附录a中的对应苹果品种的数据进行比对。

所述机械手单元3包括机械臂31和电动转盘32，机械臂31设置在电动转盘32上，机械臂31上设有信号接入装置33和传感装置34，信号接入装置33与信息处理单元7连接；所述传送单元4包括传送带41和控制装置42，传送带41上依次设置三个节点，且三个节点上依次设有压力传感器43、多光谱成像单元5和声振检测单元6，压力传感器43与控制装置42连接，传送带41的末端设有回收装置44；所述电动转盘32固定在摆放台11上用于实现机械臂31的水平360°旋转，机械臂31可实现垂直抓取和释放动作，信号接入装置33接收信息处理单元7发出的工作请求命令，通过传感装置34激活机械臂31整体动作，将经过图像信息采集后的样品转移到传动单元4的第一节点上，压力传感器43被激发并输出信号给控制装置42启动传动带41，样品水果在传送带41上依次在第二和第三节点滞留，且滞留时间为固定数值，多光谱成像单元5和声振检测单元6的检测分别对经过的样品进行检测；传送带41的运动收到控制装置42的控制以保证监测装置的整体运转流畅。

所述多光谱成像单元5为吴量rededgem快照式的多光谱相机51，多光谱相机51上设有数据存储装置52和数据传输装置53，数据传输装置53分别与数据存储装置52和信息处理单元7连接，所述多光谱相机51对样品水果进行扫描以获得多组光谱图像图存储在数据存储装置52中，再通过数据传输装置53发送给信息处理单元7进行处理。

所述声振检测单元6包括击打锤61、电磁铁62和声电转化装置64，电磁铁62与击打锤61配对并分别设置在传送带41的第二节点两侧，声电转化装置64上设有麦克风63和信号传输装置65，信号传输装置65与信息处理单元7连接。

所述信息处理单元7首先将多光谱成像单元5采集的多组不连续的多光谱图像进行拼接，再分析拼接图像的波长，与规则学习库中的数据进行比对；将声振检测单元6传输过来声频信号作适当地放大操作，并做降噪处理；将处理后的声频信号转换为电信号；将转换的电信号作可视化处理，与规则学习库中记录的频率-硬度数据统计图像进行比对；从而获得样品水果的硬度和可溶性固形物含量，基于着色度、硬度与可溶性固形物含量综合判断样品水果的成熟程度。

所述信息处理单元7为设置在催熟库中控室的超级计算机，超级计算机配置有arm处理器、atlas软件和gstrings软件，信息处理单元7上连接有信息输出单元8和提示单元9，信息输出单元8与信号接入装置33连接，提示单元9包括灯光提示装置91和蜂鸣提示装置92。

所述信息处理单元7的工作流程如下：

通过图像采集单元2获取库存水果的表面图像；

将图像采集单元2传来的图像导入信息处理单元7中，检测并提取图像中的颜色特征，经比对后判断其表明着色度是否达标；

着色度达标后，通过信号接入装置33与传感器34激活机械手单元3，机械臂31释放样品水果后经压力传感装置43激活传送带单元4，利用多光谱图像单元5与声振检测单元6检测样品水果的硬度和可溶性固形物含量，基于着色度、硬度与可溶性固形物含量综合判断样品水果的成熟程度；

当样品水果的成熟程度达标时，通过信息输出单元8输出信息，经提示单元9提醒仓管人员前往催熟库取货。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。