一種水果堅實度信息在線采集系統(tǒng)的制作方法

專利名稱:一種水果堅實度信息在線采集系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種水果堅實度信息在線采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)在采集時，將被測水果放置傳輸帶上，當(dāng)其進(jìn)入風(fēng)車扇葉后，風(fēng)車轉(zhuǎn)動一定角度，使水果進(jìn)入檢測狀態(tài)，揚(yáng)聲器發(fā)出聲波信號，激勵被測水果振動，激光多普勒測振儀投射激光到振動的水果表面，采集被測水果的振動速度，并將采集到的振動速度信息通過數(shù)據(jù)采集卡傳輸?shù)娇刂破髦?，通過軟件分析出西瓜堅實度情況。風(fēng)車再次轉(zhuǎn)動，水果離開扇葉，進(jìn)入另一條輸送帶；氣缸接收信號，決定是否將被測水果推入滑道。從而實現(xiàn)水果堅實度在線無損檢測及品質(zhì)分級。
【專利說明】
一種水果堅實度信息在線采集系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種水果堅實度信息在線采集系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]中國素有“世界水果王國”的美稱，幾乎所有種類的水果都有生產(chǎn)且產(chǎn)量高，但由于檢測分級設(shè)備落后，水果在國際市場競爭力依然不夠，出口率較低，水果在采后貯運(yùn)過程中存在成熟軟化及腐爛的問題。
[0003]水果堅實度，是指果肉抗壓力的強(qiáng)弱，可以作為判斷水果品質(zhì)的一項重要指標(biāo)。準(zhǔn)確地檢測水果的堅實度，對于確定適宜的收獲期、采后保存、評估最佳食用期以及產(chǎn)品分級等都具有重要意義。傳統(tǒng)的水果堅實度檢測方法主要是抽樣，通常在樣品的赤道處選取幾個檢測點，然后在檢測點去皮，用質(zhì)構(gòu)儀或硬度計壓入果實內(nèi)部一定距離測得，這是一種破壞性檢測，檢驗率低，費(fèi)時費(fèi)力并造成大量浪費(fèi)。目前有關(guān)水果堅實度的無損檢測方法主要是聲學(xué)檢測法，也有部分研究提到近紅外光譜檢測法和高光譜空間散射曲線法等。聲學(xué)檢測法信號容易受到環(huán)境噪聲的干擾導(dǎo)致檢測精度不高，有些使用敲擊的方式還會對水果造成一定的損傷;近紅外技術(shù)與其化學(xué)物質(zhì)有關(guān)，而水果的堅實度主要與其物理結(jié)構(gòu)有關(guān)，因而近紅外檢測結(jié)果不是十分理想，且對于水果表面有缺陷的樣本時檢測點需避開缺陷位置;而高光譜技術(shù)受光源等環(huán)境因素影響非常大，檢測條件苛刻。
[0004]激光多普勒測振技術(shù)LaserDoppler Vibrometry(LDV)technology是一項用于檢測物體機(jī)械振動特性的技術(shù)。對于水果機(jī)械振動特性的測量可以分為兩種方式:接觸式和非接觸式。傳統(tǒng)的測量方法需要把加速度傳感器附著于被測物體表面，利用其輸出的信號實現(xiàn)“加速度-速度-位移”的相關(guān)測量，這種接觸式的安裝方式會破壞原有的振動狀態(tài)，甚至在許多場合無法應(yīng)用，因此限制了它的應(yīng)用范圍。而激光多普勒測振技術(shù)作為一種非接觸式測量方法，集光機(jī)電為一體，不受環(huán)境噪聲影響，具有精度高、動態(tài)響應(yīng)快、測量范圍大、抗電磁干擾、對橫向振動干擾不敏感等優(yōu)點，對檢測振幅微小的振動也很有效，其特點滿足了水果振動測量的需要。在不同質(zhì)地的水果中，振動能量的傳遞必然不同，因此從理論上講，可以通過利用該技術(shù)來檢測水果的機(jī)械振動特性用以建立和堅實度之間的關(guān)系。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的是在于提供一種水果堅實度信息在線采集系統(tǒng)，本實用新型應(yīng)用激光多普勒技術(shù)和聲學(xué)振動技術(shù)，能夠快速無損的分析出水果的內(nèi)部品質(zhì)，進(jìn)一步實現(xiàn)水果按品質(zhì)分級，而且該系統(tǒng)具有自動化程度高、非接觸式激勵和采集的無損檢測的特點。
[0006]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種水果堅實度信息在線采集系統(tǒng)，包括控制器、第一水平輸送系統(tǒng)、第二水平輸送系統(tǒng)、風(fēng)車系統(tǒng)、揚(yáng)聲器、激光多普勒測振儀、機(jī)架和麥克風(fēng);所述風(fēng)車系統(tǒng)包括風(fēng)車、電機(jī)和藍(lán)牙模塊，風(fēng)車的中心軸與電機(jī)的輸出軸相連;所述風(fēng)車包括6片扇葉，相鄰的兩片扇葉之間的夾角為60度，且每片扇葉上具有壓力傳感器，壓力傳感器與藍(lán)牙模塊相連;所述第一水平輸送系統(tǒng)包括第一電機(jī)和第一水平傳送帶、第二水平輸送系統(tǒng)包括第二電機(jī)和第二水平傳送帶;所述第一水平傳送帶、風(fēng)車、第二水平傳送帶依次安裝在機(jī)架上，且第一水平傳送帶、風(fēng)車的中心軸、第二水平傳送帶位于同一水平面上;所述激光多普勒測振儀和揚(yáng)聲器分別安裝在機(jī)架上，且位于風(fēng)車的兩側(cè)，激光多普勒測振儀和揚(yáng)聲器相對;所述麥克風(fēng)固定安裝在揚(yáng)聲器上;所述第一電機(jī)、第二電機(jī)、電機(jī)、藍(lán)牙模塊和控制器均固定在機(jī)架上，且麥克風(fēng)、第一電機(jī)、第二電機(jī)、電機(jī)、激光多普勒測振儀、揚(yáng)聲器、藍(lán)牙模塊分別與控制器相連。
[0007]進(jìn)一步地，所述第一水平輸送系統(tǒng)還包括第一傳動軸、第二傳動軸和第一傳送帶；第一傳動軸、第二傳動軸均安裝在機(jī)架上，第一水平傳送帶的兩端分別與第一傳動軸、第二傳動軸相連;第一電機(jī)的輸出軸通過第一傳送帶與第一傳動軸相連。
[0008]進(jìn)一步地，所述第二水平輸送系統(tǒng)還包括第三傳動軸、第四傳動軸和第二傳送帶；第三傳動軸、第四傳動軸均安裝在機(jī)架上，第二水平傳送帶的兩端分別與第三傳動軸、第四傳動軸相連;第二電機(jī)的輸出軸通過第二傳送帶與第三傳動軸相連。
[0009]進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括氣缸、滑道和三位二通電磁閥；氣缸和滑道分別安裝在機(jī)架上，且位于第二水平傳送帶的兩側(cè)，氣缸和滑道相對;三位二通電磁閥固定在機(jī)架上，一端與控制器相連，另一端與氣缸相連。
[0010]本實用新型的有益效果在于:本實用新型綜合了壓力傳感器、激光多普勒測振儀等部件，結(jié)合TMS320F2812DSP開發(fā)板(控制器)，是一個應(yīng)用激光多普勒原理的水果堅實度在線檢測系統(tǒng)，不易受環(huán)境噪聲的干擾，能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行現(xiàn)場檢測并根據(jù)水果品質(zhì)對其進(jìn)行分級。
【附圖說明】

[0011]圖1是本實用新型整體結(jié)構(gòu)三維圖；
[0012]圖2為第一水平輸送裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3是第二水平輸送裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖中，第一水平傳送帶1、風(fēng)車2、揚(yáng)聲器3、激光多普勒測振儀4、氣缸5、滑道6、第二水平傳送帶7、機(jī)架8、第四傳動軸71、第三傳動軸72、第二傳送帶73、第二電機(jī)74、第二傳動軸11、第一傳動軸12、第一傳送帶13、第一電機(jī)14。
【具體實施方式】
[0015]本系統(tǒng)綜合了壓力傳感器、激光多普勒測振儀4等，結(jié)合激光多普勒原理，實現(xiàn)了對水果堅實度的檢測，其中采用了水平輸送裝置、風(fēng)車2、氣缸5等部件實現(xiàn)了裝置的自動化;其中的控制器也是現(xiàn)有技術(shù)，例如可以采用TMS320F2812DSP開發(fā)板。
[0016]如圖1所示，一種水果堅實度信息在線采集系統(tǒng)，包括控制器、第一水平輸送系統(tǒng)、第二水平輸送系統(tǒng)、風(fēng)車系統(tǒng)、揚(yáng)聲器3、激光多普勒測振儀4、機(jī)架8和麥克風(fēng);所述風(fēng)車系統(tǒng)包括風(fēng)車2、電機(jī)和藍(lán)牙模塊，風(fēng)車2的中心軸與電機(jī)的輸出軸相連;所述風(fēng)車2包括6片扇葉，相鄰的兩片扇葉之間的夾角為60度，且每片扇葉上具有壓力傳感器，壓力傳感器與藍(lán)牙模塊相連;所述第一水平輸送系統(tǒng)包括第一電機(jī)14和第一水平傳送帶1、第二水平輸送系統(tǒng)包括第二電機(jī)74和第二水平傳送帶7;所述第一水平傳送帶1、風(fēng)車2、第二水平傳送帶7依次安裝在機(jī)架8上，且第一水平傳送帶1、風(fēng)車2的中心軸、第二水平傳送帶7位于同一水平面上;所述激光多普勒測振儀4和揚(yáng)聲器3分別安裝在機(jī)架8上，且位于風(fēng)車2的兩側(cè)，激光多普勒測振儀4和揚(yáng)聲器3相對;所述麥克風(fēng)固定安裝在揚(yáng)聲器上;所述第一電機(jī)14、第二電機(jī)74、電機(jī)和控制器均固定在機(jī)架8上，且麥克風(fēng)、第一電機(jī)14、第二電機(jī)74、電機(jī)、激光多普勒測振儀4、揚(yáng)聲器3、藍(lán)牙模塊分別與控制器相連。
[0017]如圖2和3所示，所述第一水平輸送系統(tǒng)還包括第一傳動軸12、第二傳動軸11和第一傳送帶13;第一傳動軸12、第二傳動軸11均安裝在機(jī)架8上，第一電機(jī)14的輸出軸通過第一傳送帶13與第一傳動軸12相連。所述第二水平輸送系統(tǒng)還包括第三傳動軸72、第四傳動軸71和第二傳送帶73;第三傳動軸72、第四傳動軸71均安裝在機(jī)架8上，第二電機(jī)74的輸出軸通過第二傳送帶73與第三傳動軸72相連。
[0018]上述系統(tǒng)檢測水果品質(zhì)的方法包括以下步驟:
[0019](I)調(diào)整風(fēng)車2的位置，使得其中兩扇葉與第一水平傳送帶1、第二水平傳送帶7平行，然后將被測水果置于第一水平傳送帶I上，被測水果被輸送到風(fēng)車2的扇葉中，壓力傳感器采集被測水果的質(zhì)量，并通過藍(lán)牙模塊將質(zhì)量信號發(fā)送到控制器；
[0020](2)控制器接收到重量信號后，通過電機(jī)控制風(fēng)車2逆時針旋轉(zhuǎn)60度，使被測水果位于揚(yáng)聲器3和激光多普勒測振儀4之間，并控制揚(yáng)聲器3和激光多普勒測振儀4工作，揚(yáng)聲器3發(fā)出聲波信號，激勵被測水果振動；同時，麥克風(fēng)米集由揚(yáng)聲器發(fā)出的激勵信號;激光多普勒測振儀4投射激光到振動的水果表面，采集被測水果的振動速度，并將測得的振動速度信息通過數(shù)據(jù)采集卡傳輸?shù)娇刂破髦小?br>[0021](3)控制器根據(jù)激光多普勒測振儀4采集的振動速度信息以及麥克風(fēng)采集的激勵信號，結(jié)合壓力傳感器采集的質(zhì)量信號，判斷該被測水果的成熟情況。其中，成熟度情況的判斷為本領(lǐng)域的公知常識。
[0022](4)控制器通過電機(jī)控制風(fēng)車2逆時針旋轉(zhuǎn)60度，使被測水果在慣性作用下進(jìn)入第二水平傳送帶7。
[0023]為合理對不同品質(zhì)水果進(jìn)行分級，本實用新型還可以包括氣缸5、滑道6和三位二通電磁閥；氣缸5和滑道6分別安裝在機(jī)架8上，且位于第二水平傳送帶7的兩側(cè)，氣缸5和滑道6相對;三位二通電磁閥固定在機(jī)架上，一端與控制器相連，另一端與氣缸5相連。若被測水果測得為過熟或者未熟，則在風(fēng)車葉片2轉(zhuǎn)動60度后，經(jīng)過L/v時間第二水平傳送帶與風(fēng)車接觸的一端到氣缸距離L，第二水平傳送帶7的傳送速度V，通過三位二通電磁閥控制氣缸5的活塞向前推動，以剔除過熟或者未熟的水果。
【主權(quán)項】
1.一種水果堅實度信息在線采集系統(tǒng)，其特征在于，包括控制器、第一水平輸送系統(tǒng)、第二水平輸送系統(tǒng)、風(fēng)車系統(tǒng)、揚(yáng)聲器(3)、激光多普勒測振儀(4)、機(jī)架(8)和麥克風(fēng);所述風(fēng)車系統(tǒng)包括風(fēng)車(2)、電機(jī)和藍(lán)牙模塊，風(fēng)車(2)的中心軸與電機(jī)的輸出軸相連;所述風(fēng)車(2)包括6片扇葉，相鄰的兩片扇葉之間的夾角為60度，且每片扇葉上具有壓力傳感器，壓力傳感器與藍(lán)牙模塊相連;所述第一水平輸送系統(tǒng)包括第一電機(jī)(14)和第一水平傳送帶(I)，第二水平輸送系統(tǒng)包括第二電機(jī)(74)和第二水平傳送帶(7);所述第一水平傳送帶(1)、風(fēng)車(2)、第二水平傳送帶(7)依次安裝在機(jī)架(8)上，且第一水平傳送帶(I)、風(fēng)車(2)的中心軸、第二水平傳送帶(7)位于同一水平面上;所述激光多普勒測振儀(4)和揚(yáng)聲器(3)分別安裝在機(jī)架(8)上，且位于風(fēng)車(2)的兩側(cè)，激光多普勒測振儀(4)和揚(yáng)聲器(3)相對;所述麥克風(fēng)固定安裝在揚(yáng)聲器(3)上;所述第一電機(jī)(14)、第二電機(jī)(74)、電機(jī)、藍(lán)牙模塊和控制器均固定在機(jī)架(8)上，且麥克風(fēng)、第一電機(jī)(14)、第二電機(jī)(74)、電機(jī)、激光多普勒測振儀(4)、揚(yáng)聲器(3)、藍(lán)牙模塊分別與控制器相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一水平輸送系統(tǒng)還包括第一傳動軸(12),第二傳動軸(11)和第一傳送帶(13);第一傳動軸(12)、第二傳動軸(11)均安裝在機(jī)架(8)上，第一水平傳送帶(I)的兩端分別與第一傳動軸(12)、第二傳動軸(II)相連;第一電機(jī)(14)的輸出軸通過第一傳送帶(13)與第一傳動軸(12)相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二水平輸送系統(tǒng)還包括第三傳動軸(72)、第四傳動軸(71)和第二傳送帶(73);第三傳動軸(72)、第四傳動軸(71)均安裝在機(jī)架(8)上，第二水平傳送帶(7)的兩端分別與第三傳動軸(72 )、第四傳動軸(71)相連;第二電機(jī)(74)的輸出軸通過第二傳送帶(73)與第三傳動軸(72)相連。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括氣缸(5)、滑道(6)和三位二通電磁閥；氣缸(5)和滑道(6)分別安裝在機(jī)架(8)上，且位于第二水平傳送帶(7)的兩側(cè)，氣缸(5)和滑道(6)相對;三位二通電磁閥固定在機(jī)架上，一端與控制器相連，另一端與氣缸(5)相連。
【文檔編號】G01N29/04GK205720101SQ201620312029
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月13日
【發(fā)明人】崔笛, 吳華林, 應(yīng)義斌, 張文, 任夢佳, 高宗梅
【申請人】浙江大學(xué)