一种圆形果蔬内外品质同时监测系统

本实用新型涉及果蔬品质检测技术领域，具体说是一种圆形果蔬内外品质同时监测系统。

背景技术：

圆形果蔬，主要包括：苹果、梨、橙子、南瓜和西红柿等，在我国果蔬市场中占有很大的比重。我国是圆形果蔬的生产大国，是世界上最大的苹果产出国和消费国，但落后的产后处理技术在一定程度上制约了我国的果蔬出口业，且果蔬的品质直接关系到口感和后续加工的品质，所以圆形果蔬品质检测工作成为了其质量管理中重要的一个环节。

传统的圆形果蔬品质检测主要靠眼观、手摸、鼻子闻三步走，其存在很大的主观性，并且精度较低，耗费人力物力。随着人们生活水平的提高，传统的品质检测方法越来越不能满足人们对圆形果蔬品质检测的要求。

机器视觉技术在农产品的品质检测领域中得到了广泛的应用，但其只能用于农产品的外部信息检测，比如说颜色和大小，并不能用于农产品的内部信息检测。

可见/近红外光谱分析技术是一种结合光学和化学计量学的技术，其能够对农产品的内部信息做出预测和评价。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种圆形果蔬内外品质同时监测系统，结构简单，使用方便，可同时对圆形果蔬样本的内外品质在线监测，明确了一种最能反应出圆形果蔬样本外部信息的led光源，该led光源可突出圆形果蔬的外部信息，尤其是外观信息，提高了后续图像处理的效率及精确度。

为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种圆形果蔬内外品质同时监测系统，其特征在于，包括：

型材支架6，对整机起到支撑作用；

在型材支架6上沿长度方向居中设有哑铃式滚子传送机构5；

在型材支架6上，以下部件依次设置，且位于哑铃式滚子传送机构5的正上方：

机器视觉模块暗箱1，用于将机器视觉模块遮罩于其内，避免环境光的影响；

近红外模块暗箱2，用于将近红外模块遮罩于其内，避免环境光的影响；

在哑铃式滚子传送机构5的输出端的一侧，设有分级料斗4，所述分级料斗4包括若干分级滑轨槽，用于接住并输送对应分类等级的圆形果蔬；

在哑铃式滚子传送机构5的输出端的另一侧，设有与分级料斗4对应的凸轮拨指分级结构3，所述凸轮拨指分级结构3的数量与分级滑轨槽的数量相同，用于将对应分类等级的圆形果蔬从哑铃式滚子传送机构5上抬起，并推入对应的分级滑轨槽内。

在上述技术方案的基础上，所述哑铃式滚子传送机构5，由若干成对的哑铃式滚子形成v自行凹槽，用于带动圆形果蔬运动，且使圆形果蔬在向前运动的同时完成自转。

在上述技术方案的基础上，所述机器视觉模块用于获取圆形果蔬的图像信息，进行外观品质检测；

所述近红外模块用于获取圆形果蔬的光谱信息，进行内部品质检测。

在上述技术方案的基础上，所述分级滑轨槽一端高，一端低，高的一端与型材支架6连接，低的一端设有缓冲橡胶垫，用于减轻圆形果蔬与槽体的碰撞。

在上述技术方案的基础上，所述机器视觉模块采用730nm波长的红色led光源。

在上述技术方案的基础上，所述机器视觉模块，红色led光源由上光源14和下光源16组成，其中：

上光源14，用于照亮圆形果蔬的上部，

下光源16，用于修正圆形果蔬的边缘灰度值较低，达到补光的效果。

在上述技术方案的基础上，所述机器视觉模块，包括图像采集装置15，用于采集多张同一个圆形果蔬不同旋转位置的图像；

所述图像采集装置15配套有高度调节机构13，用于调整图像采集装置15的竖直方向高度。

在上述技术方案的基础上，所述近红外模块，包括：

光谱仪及光纤放置箱22，设于哑铃式滚子传送机构5下方，且处于近红外模块暗箱2正下方，用于容纳光谱仪21及光纤；

所述光谱仪21为usb2000+型光谱仪，光谱仪将光信号转换为电信号传输给上位机；

所述光纤用于将圆形果蔬反射回的漫反射光信号传输给光谱仪；

在光谱仪及光纤放置箱22内，还设有对称布置的两个卤钨灯杯，用于为近红外品质检测提供均匀光照环境；

所述卤钨灯杯为10瓦卤钨灯杯。

在上述技术方案的基础上，所述凸轮拨指分级结构3，具体包括：

凸轮支架12，其上端设有凸轮8；

步进电机支架11，设于凸轮支架12侧方，其上固定有步进电机7；

所述步进电机7的输出轴与凸轮8连接，用于为凸轮提供动力；

拨指支架10，设有凸轮支架12前侧，拨指9通过转动轴与拨指支架10上端连接；

拨指9的一端向下折弯，并延伸至哑铃式滚子传送机构5处，用于推动圆形果蔬，

拨指9的另一端延伸至凸轮8下方，并能被凸轮8的突出部位向下压动。

在上述技术方案的基础上，所述哑铃式滚子传送机构5，两端分别设有一个步进电机，还包括：

为圆形果蔬的前进提供动力的链传动机构17，

链传动机构17配套有第一电机18，为链传动机构17提供动力；

为圆形果蔬的自转提供动力的带传动机构19，

带传动机构19配套有第二电机20，为带传动机构19提供动力。

本实用新型所述的圆形果蔬内外品质同时监测系统，具有以下有益效果：

1、实现了对圆形果蔬样本的内外品质的实时在线监测；

2、明确了一种最能反应出圆形果蔬样本外部信息的led光源，该led光源可突出圆形果蔬的外部信息，尤其是外观信息，提高了后续图像处理的效率及精确度。

附图说明

本实用新型有如下附图：

附图用于更好地理解本实用新型，不构成对本实用新型的不当限定。其中：

图1本实用新型所述圆形果蔬内外品质同时监测系统的实施例一的结构示意图。

图2本实用新型所述机器视觉模块的原理图。

图3本实用新型所述凸轮拨指分级结构的结构示意图。

图4本实用新型所述圆形果蔬内外品质同时监测系统的实施例一的系统剖面图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。所述详细说明，为结合本实用新型的示范性实施例做出的说明，其中包括本实用新型实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本实用新型的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

如图1-4所示，本实用新型所述的圆形果蔬内外品质同时监测系统，包括：

型材支架6，对整机起到支撑作用；

在型材支架6上沿长度方向居中设有哑铃式滚子传送机构5，

所述哑铃式滚子传送机构5，由若干成对的哑铃式滚子形成v自行凹槽，用于带动圆形果蔬运动，且使圆形果蔬在向前运动的同时完成自转，以便尽可能的获得圆形果蔬的外部信息；

在型材支架6上，以下部件依次设置，且位于哑铃式滚子传送机构5的正上方：

机器视觉模块暗箱1，用于将机器视觉模块遮罩于其内，避免环境光的影响；

所述机器视觉模块用于获取圆形果蔬的图像信息；即使用机器视觉模块对圆形果蔬进行外观品质检测；

近红外模块暗箱2，用于将近红外模块遮罩于其内，避免环境光的影响；

所述近红外模块用于获取圆形果蔬的光谱信息；即使用近红外模块对圆形果蔬进行内部品质检测；

在哑铃式滚子传送机构5的输出端的一侧，设有分级料斗4，所述分级料斗4包括若干分级滑轨槽，用于接住并输送对应分类等级的圆形果蔬；

在哑铃式滚子传送机构5的输出端的另一侧，设有与分级料斗4对应的凸轮拨指分级结构3，所述凸轮拨指分级结构3的数量与分级滑轨槽的数量相同，用于将对应分类等级的圆形果蔬从哑铃式滚子传送机构5上抬起，并推入对应的分级滑轨槽内。

在上述技术方案的基础上，所述分级滑轨槽一端高，一端低，高的一端与型材支架6连接，低的一端设有缓冲橡胶垫，用于减轻圆形果蔬与槽体的碰撞。

在上述技术方案的基础上，所述机器视觉模块采用730nm波长的红色led光源。

经对比测试，730nm波长的红色led光源，可明显的突出圆形果蔬的损伤部位和无损伤部位的差异，使得损伤部位突出明显。

所述730nm波长的红色led光源，能有效消除圆形果蔬颜色、大小和表面斑点带来的品质检测误差。

在上述技术方案的基础上，如图4所示，所述机器视觉模块，红色led光源由上光源14和下光源16组成，其中：

上光源14，用于照亮圆形果蔬的上部，

下光源16，用于修正圆形果蔬的边缘灰度值较低，达到补光的效果。

在上述技术方案的基础上，如图2、4所示，所述机器视觉模块包括图像采集装置15，用于采集多张同一个圆形果蔬不同旋转位置的图像。

所述图像采集装置优选为照相机。作为可选择的实施方案之一，所述图像采集装置15配套有高度调节机构13，用于调整图像采集装置15的竖直方向高度。

圆形果蔬在哑铃式滚子传送机构5的v自行凹槽中，由滚子带动向前运动的同时还由滚子带动圆形果蔬自转，图2中的编号1、2、3代表圆形果蔬在机器视觉模块中有效的三个图像采集工位。

例如：

1号圆形果蔬首先进入1工位，并由图像采集装置采集对应工位的图像，图像编号为xy，x代表图像序号，y代表工位号，例如图像编号为11，即1工位的第一张图像；

1号圆形果蔬然后进入2工位，并由图像采集装置采集对应工位的图像；

1号圆形果蔬最后进入3工位，并由图像采集装置采集对应工位的图像。

在上述技术方案的基础上，所述近红外模块，包括：

光谱仪及光纤放置箱22，设于哑铃式滚子传送机构5下方，且处于近红外模块暗箱2正下方，用于容纳光谱仪21及光纤；

所述光谱仪21为usb2000+型光谱仪，光谱仪将光信号转换为电信号传输给上位机；

所述光纤用于将圆形果蔬反射回的漫反射光信号传输给光谱仪；

在光谱仪及光纤放置箱22内，还设有对称布置的两个卤钨灯杯，用于为近红外品质检测提供均匀光照环境；

所述卤钨灯杯为10瓦卤钨灯杯。

在上述技术方案的基础上，如图3所示，所述凸轮拨指分级结构3，具体包括：

凸轮支架12，其上端设有凸轮8；

步进电机支架11，设于凸轮支架12侧方，其上固定有步进电机7；

所述步进电机7的输出轴与凸轮8连接，用于为凸轮提供动力；

拨指支架10，设有凸轮支架12前侧，拨指9通过转动轴与拨指支架10上端连接；

拨指9的一端向下折弯，并延伸至哑铃式滚子传送机构5处，用于推动圆形果蔬，

拨指9的另一端延伸至凸轮8下方，并能被凸轮8的突出部位向下压动。

所述拨指9的另一端被凸轮8的突出部位向下压动时，拨指9以转动轴为支撑转动，所述拨指9的一端的折弯部分向上抬起，推动哑铃式滚子传送机构5中的圆形果蔬，使得圆形果蔬被推入分级料斗4的对应的分级滑轨槽内。

作为可选择的实施方案之一，所述各支架均与型材支架6固定连接。

在上述技术方案的基础上，如图4所示，所述哑铃式滚子传送机构5，两端分别设有一个步进电机，还包括：

为圆形果蔬的前进提供动力的链传动机构17，

链传动机构17配套有第一电机18，为链传动机构17提供动力；

为圆形果蔬的自转提供动力的带传动机构19，

带传动机构19配套有第二电机20，为带传动机构19提供动力。

链传动机构17、带传动机构19的具体实施方式可按现有技术实施，不再详述。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，本实用新型的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域技术人员根据本实用新型所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。