基于近紅外光譜檢測的農產品內部品質檢測分級設備的制作方法

本實用新型涉及農產品農產品智能無損檢測設備，特別涉及基于近紅外光譜檢測的農產品內部品質檢測分級設備。

背景技術：

分級是農產品采摘后商品化處理的重要手段之一，對增強農產品商品市場競爭力，提高經濟效益的具有重要意義。

無損檢測是在不破壞或損壞被監測對象的前提下，利用農產品內部結構異常或缺陷存在所引起的對聲、光、電、熱、磁等信號反應的變化，來探測農產品內部和表面的缺陷，并對缺陷的類型、性質、數量、形狀、位置、尺寸以及分布等做出判斷和評價。由于無損檢測是非破壞性的，檢測過程對農產品幾乎無破壞，這對農產品的內部品質檢測和分級具有重要的意義。

目前的無損檢測方法主要有利用光學特性、聲學特性、振動特性、X-射線以及核磁共振等特性進行檢測，其中利用近紅外光譜進行檢測的原理是：樣品中不同的有機組分在近紅外光譜區的最強吸收波長不同，其吸收的強度與有機成分呈線性關系。農產品內部組分大多含有氨基酸、蛋白質、多糖等都含有各種含氫基團，通過對農產品的近紅外光譜分析，并結合相應的化學計量學方法，可以對農產品的內部品質理化指標進行評價。

石吉勇將近紅外光譜技術運用于草莓內部品質的快速檢測，優化了草莓內部品質指標的特征波段。【石吉勇.基于近紅外光譜特征譜區優選方法的草莓內部品質檢測研究[D].江蘇大學，2010.】

現有技術的不足之處在于，現有的基于近紅外光譜檢測的農產品內部品質檢測研究，受環境振動、光線等影響很大，所以絕大部分的光譜檢測技術都是基于實驗平臺的人工靜態檢測，而非應用于實際生產的在線檢測工廠設備。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種基于近紅外光譜檢測的農產品內部品質檢測分級設備，適用于農產品內部品質的在線檢測。

本實用新型的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

基于近紅外光譜檢測的農產品內部品質檢測分級設備，包括輸送部、檢測部和分選部和控制器，其特征是：所述輸送部包括輸送臺、設于輸送臺上的第一輸送帶以及用于驅動第一輸送帶的輸送電機；所述檢測部包括檢測臺、橫跨于檢測臺上的檢測箱、設于檢測臺上的第二輸送帶以及用于驅動第二輸送帶的步進電機；所述檢測箱內設置有近紅外檢測裝置，所述近紅外檢測裝置包括設于檢測箱頂壁上的近紅外光發射裝置和近紅外光接收處理裝置；所述分選部包括主通道和設于主通道兩側的若干分級通道，所述主通道和分級通道上均設有分選輸送帶和用于驅動分選輸送帶的分選電機；所述輸送臺、檢測臺和主通道之間互相獨立并依次靠近連接；所述輸送臺上設有用于放置農產品的輸送盒，所述輸送臺靠近檢測臺的一端設有用于阻擋和推動輸送盒的限位盤；所述限位盤連接至限位電機；所述主通道與分級通道的連接處設有用于將輸送盒從主通道分撥至分級通道的分撥機構，所述分撥機構由分撥電機控制；所述檢測箱上設有使輸送盒從中通過的門洞，所述門洞上設有遮光簾，所述檢測箱采用遮光材料制成；所述輸送電機、步進電機、近紅外光接收處理裝置、分選電機、限位電機、分撥電機連接控制器。

采用上述結構，將待測的農產品放置在輸送盒上，將輸送盒放置在輸送臺上，輸送電機驅動第一輸送帶轉動從而將輸送盒輸送至限位盤處，限位盤由限位電機驅動從而阻擋輸送盒或者推動輸送盒至檢測臺，限位電機受控于控制器并可通過控制器實現將輸送盒依次傳送至檢測臺。輸送盒連同待檢測的農產品被傳送至檢測臺后，步進電機驅動第二輸送帶從而將輸送盒通過門洞輸送至檢測箱內，門洞上的遮光簾起到遮光作用，同時檢測箱采用隔音材料制成，兩者共同構成一個相對的黑暗空間，從而減少外界的光照對檢測箱內部的檢測環境的影響。農產品在檢測箱內受近紅外光發射裝置的紅外光照射，近紅外光接收處理裝置接收檢測信號并進行處理，判斷產品等級。檢測完畢，將等級信號傳送至控制器，控制器控制步進電機啟動，將輸送盒連同待檢測農產品一起輸送至分選部的主通道。啟動產品等級判斷完成的同時，對應的分級通道上的分選機構啟動，輸送盒輸送到分選機構處，即在分選機構的推動作用下進入對應的分級通道，完成對農產品的內部品質分級。

進一步優選為：近紅外光接收處理裝置包括近紅外光接收器和近紅外光譜信號處理器，近紅外光譜信號處理器連接控制器。

采用上述結構，近紅外光接收器接收待測農產品表面反射的近紅外光譜信號，通過近紅外光譜信號處理器進行處理，從而判斷產品等級。

進一步優選為：遮光簾由柔性布料制成，遮光簾的頂部固定在門洞上方。

采用上述結構，輸送盒能夠直接從門洞中通過而不需將遮光簾掀開，輸送盒進入檢測箱內部后，遮光簾能夠自然垂落，從而形成黑暗空間，結構簡單，操作方便。

進一步優選為：檢測臺上靠近輸送臺的一端設有壓力傳感器，所述壓力傳感器連接至控制器。

采用上述結構，輸送盒被輸送至檢測臺，壓力傳感器接收信號并將信號傳遞至控制器，控制步進電機的啟動，完成對輸送盒的輸送。

進一步優選為：輸送盒的外形為圓柱形，限位盤的外緣周向上設有若干弧形槽，相鄰兩個弧形槽之間形成用于阻擋輸送盒的阻擋部，弧形槽與輸送盒的外壁相匹配，限位盤由限位電機驅動轉動。

采用上述結構，輸送盒在第一輸送帶上輸送，到達限位盤后，受到阻擋部的限位作用，不再向前輸送。控制器控制限位電機轉動一定角度，將輸送盒輸送至檢測臺，下一個輸送盒在下一個阻擋部的限位作用下停留在輸送臺上，從而實現將輸送盒依次傳送到檢測臺上。

進一步優選為：分級通道與主通道的前進側之間形成的夾角小于90°，分撥機構包括一個設于分級通道上輸送和前進方向一側的阻擋片，阻擋片通過分撥電機推動至主通道上從而引導輸送盒向分級通道上移動。

采用上述結構，輸送盒在分選輸送帶上輸送，到達相應的分撥機構后，受到阻擋片的阻擋作用，從而在阻擋片的引導作用下輸送至相應的分級通道中。

進一步優選為：輸送盒包括空心的輸送盒本體，輸送盒本體上方設有圓孔，圓孔上依次層疊設置有若干置物環，從下至上置物環的內徑依次減小。

采用上述結構，通過在圓孔上放置不同大小置物環，在不需要改變輸送盒外部形狀的大小的情況下實現對不同尺寸的農產品的檢測，適用范圍廣。

進一步優選為：置物環包括向上突出的凸環和向下凹陷的凹環，凸環置于凹環的外部，互相搭接的兩個置物環中，位于上方的置物環的凸環下表面與位于下方的置物環的凹環上表面配合。

采用上述結構，較小的置物環的凸環下表面與較大的置物環的凹環上表面配合，使位于下方的置物環的凸環對位于上方的置物環起到限位作用，兩個置物環之間不易滑動，使得農產品在置物環上放置更加穩定。

進一步優選為：置物環的內緣上設有橡膠墊圈。

采用上述結構，橡膠墊圈有利于保護農產品，減少置物環的邊緣對農產品的磕碰與破壞。

綜上所述，本實用新型具有以下有益效果：

1、通過輸送部、檢測部和分選部的依次配合，采用農產品的光學特性實現對農產品內部品質的在線檢測和分級；

2、遮光簾和遮光材料制成的檢測箱幫助形成一個相對黑暗的環境，減少外部光照對檢測精確度的影響；

3、輸送盒上不同大小的置物環的設置一方面使得農產品在置物環上放置更加穩定，另一方面使得在不需要改變輸送盒外部形狀的大小的情況下實現對不同尺寸的農產品的檢測，適用范圍廣。

附圖說明

圖1是實施例的整體結構示意圖；

圖2是實施例的輸送盒結構示意圖；

圖3是實施例的輸送部結構示意圖；

圖4是實施例的檢測部簡示圖；

圖5是實施例的分選部示意圖。

圖中，11、輸送臺；12、第一輸送帶；13、輸送電機；14、限位盤；141、弧形槽；142、阻擋部；15、限位電機；21、檢測臺；22、檢測箱；221、門洞；222、遮光簾；23、第二輸送帶；24、步進電機；25、壓力傳感器；26、近紅外光發射裝置；27、近紅外光接收處理裝置；271、近紅外光接收器；272、近紅外光譜信號處理器；31、主通道；32、分級通道；33、分選輸送帶；34、分選電機；35、分撥氣缸；36、阻擋片；4、輸送盒；41、輸送盒本體；42、圓孔；43、置物環；431、凸環；432、凹環；44、橡膠墊圈。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。

本具體實施例僅僅是對本實用新型的解釋，其并不是對本實用新型的限制，本領域技術人員在閱讀完本說明書后可以根據需要對本實施例做出沒有創造性貢獻的修改，但只要在本實用新型的保護范圍內都受到專利法的保護。

基于近紅外光譜檢測的農產品內部品質檢測分級設備，如圖1所示，包括互相獨立又依次靠近設置的輸送部、檢測部和分選部，還包括用于信號和數據處理及發送指令的控制器。

輸送部包括輸送臺11、設于輸送臺11上的第一輸送帶12以及用于驅動第一輸送帶12的輸送電機13。檢測部包括檢測臺21、橫跨于檢測臺21上的檢測箱22、設于檢測臺21上的第二輸送帶23以及用于驅動第二輸送帶23的步進電機24，檢測箱22內設置有近紅外檢測裝置。分選部包括主通道31和設于主通道31兩側的若干分級通道32，主通道31和分級通道32上均設有分選輸送帶33和用于驅動分選輸送帶33的分選電機34。輸送臺11、檢測臺21和主通道31之間互相獨立并依次靠近連接。輸送臺11上設有用于放置農產品的輸送盒4，輸送臺11靠近檢測臺21的一端設有用于阻擋輸送盒4或推動輸送盒4至檢測臺21的限位盤14，限位盤14由限位電機15驅動。主通道31與分級通道32的連接處設有用于將輸送盒4從主通道31分撥至分級通道32的分撥機構，分撥機構由分撥氣缸35驅動。

其工作原理是：待檢測農產品放置在輸送盒4上，并在輸送臺11上輸送，限位盤14將輸送盒4連同待檢測農產品依次傳送至檢測臺21，步進電機24控制第二輸送帶23將輸送盒4輸送至檢測箱22內，在檢測箱22內經近紅外檢測裝置檢測并判斷農產品的內部品質等級。檢測完畢，再啟動步進電機24，將輸送盒4輸送至主通道31。檢測完畢的同時，農產品等級信號傳遞至分撥機構，對應等級的分級通道32上的分撥機構將輸送盒4連同農產品輸送至分級通道32，從而實現農產品內部品質的分級。

具體地，如圖2所示，輸送盒4包括空心結構的輸送盒本體41，輸送盒本體41的外部輪廓為圓柱形，輸送盒本體41的頂部設有圓孔42，圓孔42上從下到上設有若干內徑依次減小的置物環43。置物環43包括向上突出的凸環431和向下凹陷的凹環432，凸環431置于凹環432的外部。互相搭接的兩個置物環43中，位于上方的置物環43的凸環431下表面與位于下方的置物環43的凹環432上表面配合。圓孔42的內緣和置物環43的內緣上均設有橡膠墊圈44。

輸送部：如圖3所示，限位盤14設于輸送臺11的一側，限位電機15設于限位盤14的中心處底部。限位盤14為圓盤狀，限位盤14的外緣周向上設有四個弧形槽141，兩個弧形槽141之間形成用于阻擋輸送盒4的阻擋部142。限位盤14停止時其中一個阻擋部142橫跨輸送臺11且正好位于輸送臺11和檢測臺21的連接處上方，弧形槽141與輸送盒4的外部輪廓相匹配，從而限制輸送盒4向前輸送。限位電機15控制限位盤14每次轉動90°，從而將其中一個輸送盒4向檢測臺21推送，后面的輸送盒4被下一個阻擋部142阻擋從而停留在輸送臺11上等待下一次傳送。

檢測部：參見圖3，檢測臺21上靠近輸送臺11的一端設有壓力傳感器25，壓力傳感器25設于第二輸送帶23的下方。

結合圖1和圖4，檢測箱22采用遮光材料制成，檢測箱22上開設有兩個使輸送盒4從中通過的門洞221，兩個門洞221外均設有遮光簾222，遮光簾由柔性布料制成，遮光簾222的頂部固定在門洞221上方。

近紅外檢測裝置包括設于檢測箱頂壁上的近紅外光發射裝置26和近紅外光接收處理裝置272。近紅外光接收處理裝置包括依次連接的近紅外光接收器271和近紅外光譜信號處理器。

檢測部的工作原理是：輸送盒4被輸送到輸送臺11上，壓力傳感器25檢測到壓力信號，并將該壓力信號傳送到控制器，控制器控制步進電機24啟動并移動一定距離，從而將輸送盒4通過門洞221送至檢測箱22內并使其靜止在檢測箱22內。其中輸送盒4經過門洞221時，由于遮光簾222是柔性的，因此輸送盒4能直接進入檢測箱22內部，輸送盒4進入檢測箱22內部后，遮光簾222自動垂落，從而形成相對的黑暗空間。在檢測箱22內，近紅外光發射裝置26發射近紅外光信號，在待測農產品表面反射后被近紅外光接收器271接收，并傳遞到近紅外光譜信號處理器272進行處理，從而得出農產品內部品質等級信息。檢測完畢，步進電機24打開，輸送盒4被輸送到檢測箱22外。

分選部：如圖5所示，分級通道32根據等級的數量設置，本實施例中為兩個，相錯設于主通道31的兩側。分級通道32的中軸線與主通道31的中軸線的前進側之間形成的夾角為30°。分撥機構包括一個設于分級通道32上輸送盒4前進方向一側的阻擋片36，阻擋片36與分級通道32的中軸線平行。阻擋片36連接至一個分撥氣缸35，并通過分撥氣缸35推動至主通道31上從而引導輸送盒4向分級通道32上移動。

分選部的工作原理是：當農產品內部品質等級確定后，控制器控制對應的分級通道32上的分撥氣缸35推動阻擋片36向主通道31的方向上移動并斜跨于主通道31上，阻擋輸送盒4向前移動，并引導輸送盒4向對應的分級通道32輸送，從而完成農產品的分級。

上述輸送電機13、步進電機24、近紅外光接收處理裝置272、分選電機34、限位電機15、分撥氣缸35、壓力傳感器25均連接控制器。