專利名稱：小麥硬度檢測儀及使用該儀器檢測小麥硬度的方法
技術領域：
本發明涉及糧食品質的檢驗，尤其是涉及一種小麥硬度檢測儀，本發明還涉及使用該儀器檢測小麥硬度的方法。
背景技術：
小麥籽粒質地的軟硬是評價小麥加工品質和食用品質的一項重要指標，是國內外小麥市場分類和定價的重要依據之一，也是各國育種家重要的育種目標之一。
國內外有關小麥硬度理論的研究持續了 100多年，測定小麥硬度的方法也有100 多種，根據測定原理，可以分為感官檢驗法、抗壓力法、研磨法、近紅外法等。感官檢驗法主要是檢驗小麥中部籽粒剖面的角質(玻璃質)或粉質比例，因此也稱角質率法。它是用肉眼觀察籽粒透光部分所占的比例，從而判斷其硬度，這類方法簡便易行，因而首先被廣泛采用，其指標迄今仍作為一些國家谷物分類的標準。感官檢驗法最大的缺點是檢驗前需要去除小麥中的不完善粒，即使有經驗的、操作熟練的檢驗人員也需要20多分鐘，滿足不了收購現場的快速檢測要求；它的另外一個缺點是主觀分級誤差難以消除，在實際操作中不宜準確判斷。抗壓力法的意義比較明確，認可程度較高，但需要在大樣品量測定、統計分析的基礎上才能得出正確結果。研磨法是對一定質量的小麥進行測定的，這種方法測定的硬度指標分辨率較好，比較適合制粉行業使用，但測定時間較長，儀器使用成本較高。近紅外法是利用小麥在近紅外廣譜區內的光學特性測定其硬度的一種新方法。近紅外法的優點是可以實現小麥硬度的無損檢測，測定速度快、測定成本低、重現性好，同一批次樣品可比性強， 樣品用量少，還可同時測幾個性狀；缺點是儀器價格過于昂貴，難以推廣普及。發明內容
本發明的目的在于提供一種結構簡單、測試方便、成本低廉的小麥硬度檢測儀；本發明還提供使用該儀器快速、準確、接近無損的檢測小麥硬度的方法。
為實現上述目的，本發明可采取下述技術方案本發明所述的小麥硬度檢測儀，它包括測量平臺以及垂直設置在所述測量平臺上的支架，設置在支架上端的伺服電機帶動的工作絲桿上旋擰有上下移動的滑塊，水平固連在所述滑塊上的橫桿端部設置有垂直向下的壓桿，靠近壓桿的橫桿上設置有壓力傳感器；在所述測量平臺上活動放置有盛麥容器，旋擰在盛麥容器上的壓蓋中心位置開設有測孔，所述壓桿自測孔插入盛麥容器內腔中。
所述工作絲桿外部設置有護罩；固連在滑塊上的橫桿沿護罩上開設的縱向通槽上下移動。在伺服電機上方安裝有位移編碼器。
使用本發明的小麥硬度檢測儀檢測小麥硬度的方法，包括下述步驟第一步，選待測試小麥樣品，稱重后裝入盛麥容器中，經振動旋緊壓蓋；初始化扣緊壓蓋，加INm力，使盛麥容器受力一致，確定初始位置；根據測量要求，繼續旋擰壓蓋，當達到預定力矩時停止，記錄旋轉角度；第二步，將盛麥容器放在測量平臺上，壓桿對準盛麥容器壓蓋中心的測孔，準備測量； 第三步，打開上位機的硬度測定程序，啟動伺服電機，工作絲桿轉動使滑塊向下，帶動壓桿向下自壓蓋的測孔中插入盛麥容器中，根據壓入盛麥容器中的深度與壓力的關系以及測試小麥的重量數據，微處理器自動計算出小麥硬度并在顯示屏上顯示出來，測量后滑塊復位，等待下次測量。
本發明的優點在于通過構建小麥沖擊破碎過程的數學模型，確定小麥硬度與其受力壓縮乃至破碎過程中的壓桿受力、位移和做功的數學關系，從而構建硬度與關鍵參數之間的數學模型，采用本發明的檢測儀實現通過檢測關鍵參數快速確定小麥硬度的目的。
本發明小麥硬度的測定方法國外常用的小麥硬度測定方法具有顯著的線性相關性，無需粉碎小麥顆粒一次壓力浸入，減少了破碎工藝的流程，縮短了測定時間，實現了測定方法與測定儀器的標準化；與顆粒指數法相比，該方法具有較高的分辨率、重復性和再現性；同時測定簡單、快速、分辨率高，檢測儀價格低，易于推廣普及。
圖1是本發明的結構示意圖。
圖2是本發明控制系統的原理框圖。
具體實施方式
如圖1所示，本發明所述的小麥硬度檢測儀，包括測量平臺1以及垂直設置在測量平臺1上的支架2，設置在支架上端的伺服電機3帶動的工作絲桿4上旋擰有上下移動的滑塊5，水平固連在滑塊5上的橫桿6端部設置有垂直向下的壓桿7，靠近壓桿7的橫桿6上設置有壓力傳感器8 ；在測量平臺1上活動放置有盛麥容器9，旋擰在盛麥容器9上的壓蓋 10中心位置開設有測孔，壓桿7自測孔插入盛麥容器9內腔中；工作絲桿4外部設置有護罩11 ；固連在滑塊5上的橫桿6沿護罩11上開設的縱向通槽上下移動；在伺服電機3上方安裝有位移編碼器12。
使用本發明的小麥硬度檢測儀檢測小麥硬度的方法，包括下述步驟第一步，選待測試小麥樣品，在電子天平上稱重40g后裝入盛麥容器9中，晃動均勻，后旋緊壓蓋10 ；初始化用扭矩扳手扣緊壓蓋10，加INm力，使盛麥容器9受力一致，確定初始位置；根據測量要求，再用扭矩扳手緩慢增加力，繼續旋擰壓蓋10，當達到預定的力矩時停止，記錄旋轉角度；第二步，將裝有小麥的盛麥容器9放在測量平臺1上，壓桿7對準盛麥容器壓蓋10中心的測孔，準備測量；第三步，打開上位機的硬度測定程序，此應用軟件主要具備5大功能數據采集、硬度分析、報表輸出、系統設置和退出，用戶可以根據需要使用相應功能；啟動伺服電機3，工作絲桿4轉動使滑塊5向下，帶動壓桿7向下自壓蓋10的測孔中插入盛麥容器9中，根據壓桿7壓入盛麥容器9中的深度與壓力的關系以及電子天平的重量數據，微處理器自動計算出小麥硬度并在液晶顯示屏上顯示出來，測量后滑塊5自動復位，方便連續測量。
本發明檢測儀控制系統框圖如圖2所示。
在盛麥容器中裝入小麥并壓實，操作人員通過鍵盤按鍵經嵌入式核心控制器和伺服電機控制單元啟動伺服電機，伺服電機帶動工作絲桿驅動壓桿壓入小麥中；壓桿壓入時壓力傳感器上的受力開始變化經嵌入式核心控制器控制伺服電機、編碼器控制壓桿的壓入深度，壓桿上的壓力傳感器接受壓桿的受力變化信號并傳輸到嵌入式核心控制器，信號進行處理輸出到液晶顯示屏上，直接讀出結果。檢測小麥重量的讀數經電子天平，盛裝小麥容器壓蓋旋轉的角度、扭矩、盛裝小麥容器的直徑、壓蓋螺紋的螺距等數據信號一起進入嵌入式核心控制器被同步處理。
本發明是將小麥作為散粒體進行研究，根據散粒體在受到外界載荷時的整體特性來研究小麥散粒體硬度的特性。而傳統的小麥硬度檢測是通過將一個或多個小麥顆粒樣本采用物理方法進行剪切或擠壓破碎，通過對小麥破損率進行統計分析得到該批次小麥的硬度值，因為需要多個測量工序，工作量大、效率低，對小麥破碎之后的重量稱量精度要求較高。與傳統測量方法相比，本發明檢測方法作用于群體顆粒樣本，測量步驟簡單，測量一致性較高，并可通過檢測散粒體的整體性直接反映小麥的硬度特性，可實現小麥的近無損檢測，即在檢測過程中極大地減小了對小麥顆粒的破損，可實現對同批次的小麥樣本進行重復試驗。
為驗證本發明檢測儀的檢測效果，選擇10各小麥樣品分別測其硬度，并與采用現有國標JYDB100-40測量的硬度結果進行比較，具體數據如下表
權利要求
1.一種小麥硬度檢測儀，其特征在于它包括測量平臺(1)以及垂直設置在所述測量平臺(1)上的支架(2)，設置在支架上端的伺服電機(3)帶動的工作絲桿(4)上旋擰有上下移動的滑塊(5)，水平固連在所述滑塊(5)上的橫桿(6)端部設置有垂直向下的壓桿(7)，靠近壓桿(7 )的橫桿(6 )上設置有壓力傳感器(8 )；在所述測量平臺(1)上活動放置有盛麥容器(9)，旋擰在盛麥容器(9)上的壓蓋(10)中心位置開設有測孔，所述壓桿(7)自測孔插入盛麥容器(9)內腔中。
2.根據權利要求1所述的沖擊式小麥硬度檢測儀，其特征在于所述工作絲桿(4)外部設置有護罩(11)；固連在滑塊(5)上的橫桿(6)沿護罩(11)上開設的縱向通槽上下移動。
3.根據權利要求1所述的沖擊式小麥硬度檢測儀，其特征在于所述伺服電機(3)上方設置有位移編碼器(12)。
4.使用權利要求1所述的儀器檢測小麥硬度的方法，它包括下述步驟第一步，選待測試小麥樣品，稱重后裝入盛麥容器(9)中，經振動旋緊壓蓋(10)；初始化扣緊壓蓋(10)，加INm力，使盛麥容器(9)受力一致，確定初始位置；根據測量要求，繼續旋擰壓蓋(10)，當達到預定力矩時停止，記錄旋轉角度；第二步，將盛麥容器(9)放在測量平臺(1)上，壓桿(7)對準盛麥容器壓蓋(10)中心的測孔，準備測量；第三步，打開上位機的硬度測定程序，啟動伺服電機(3)，工作絲桿(4)轉動使滑塊(5) 向下，帶動壓桿(7)向下自壓蓋(10)的測孔中插入盛麥容器(9)中，根據壓入盛麥容器(9) 中的深度與壓力的關系以及測試小麥的重量數據，微處理器自動計算出小麥硬度并在顯示屏上顯示出來，測量后滑塊(5)復位，等待下次測量。
全文摘要
本發明公開了一種小麥硬度檢測儀，它包括測量平臺及支架，設置在支架上端的電機帶動的絲桿上旋擰有滑塊，水平固連在滑塊上的橫桿端部連接有向下的壓桿，在橫桿上設置有壓力傳感器；測量平臺上活動放有盛麥容器，在盛麥容器的壓蓋上開有測孔，壓桿自測孔插入盛麥容器中。使用該檢測儀檢測小麥硬度的方法為將小麥樣品稱重后裝入容器放在測量平臺上，壓桿對準容器壓蓋中心的測孔，打開上位機的硬度測定程序，啟動電機，絲桿轉動滑塊向下，帶動壓桿向下自壓蓋測孔中插入容器中，根據壓入容器中的深度與壓力的關系測試，計算出小麥硬度并顯示出來。本發明的優點在于通過構建小麥沖擊破碎的數學模型，實現通過檢測關鍵參數快速確定小麥硬度的目的。
文檔編號G01N3/40GK102519815SQ20111041727
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月14日 優先權日2011年12月14日
發明者于心俊, 周杰, 曹毅, 李秀娟, 臧義 申請人:河南工業大學