CN108284076A - 一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法，包括机械传送装置、可见近红外光谱检测装置、分选控制装置，机械输送装置输送水果进入可见近红外光谱检测装置，采用垂直光束照射到待检测的水果上，并通过漫反射光学原理将照射到水果上的光束反射出来，可见近红外光谱检测装利用水果可见近红外漫反射光谱对水果内部糖、酸度进行在线检测与分级,通过脉冲信号传递给分选控制装置，通过果盘的翻转来实现分选；通过采集水果在300nm‑1100nm波段范围内的可见近红外漫透射光谱，并利用预先建立的水果糖、酸度预测模型预测，计算出水果内部的糖、酸度含量，结合自动控制***，实现水果内部糖、酸度的在线检测与自动分选。

Description

一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法

技术领域

本发明涉及水果内部糖酸度在线检测与分选，属水果在线无损检测及分选技术领域，尤其涉及一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法。

背景技术

随着今年我国经济的发展，消费者生活水平的提高，以及消费者饮食观念的改变,人们在选购水果时不再单一地注重外观形状、大小、颜色等外部品质,而且将水果的内部品质也作为参考标准,如糖度、酸度、维生素含量等指标。目前，国外一些发达国家，将水果采摘后依据内部品质和外部品质即时进行分选，如日本,美国等一些知名水果生产公司就以水果除具大小、外观等最佳品质外,更具有最佳内部营养品质作为自己的品牌文化。近红外光谱技术相对于传统化学破坏检测法的成本高、操作过程复杂、消耗时间长、可产生二次污染等缺点，以其安全高效、快速准确、成本造价低、应用范围广等优点而获得广发认可，也符合发展绿色农业的理念。近红外光谱无损检测技术作为既能检测水果内部品质，又不破坏水果的新技术,已经投入到农产品产后处理和加工过程中,并相关装置一直处在研发和功能升级中。如日本开发了可见近红外光谱检测梨、苹果成熟度的传感器,又研制了快速判别柑桔类水果成熟度和色泽的选果装置,并将此技术用于自动化选果线上,把成熟度和色彩传感器与自动化分选,包装线集成在一起,率先实现了柑桔类水果实时检测。比利时利用可见近红外光谱技术,研制了用于苹果糖度、酸度和维生素C含量等内部品质的在线检测装置。水果内部品质检测技术在国外已经日趋成熟，而在国内却鲜有报道，任然属于技术空白，进口国外设备又十分昂贵，因此加速开发能快速无损检测水果内部品质，满足国内市场需求和消费者需求的无损检测装置显得尤为重要。

公告号2555109、2555110的中国专利公开了一种基于水果机器视觉的生产分选装置,该装置通过图像处理技术，依据水果大小、形状、表皮光滑度、色泽等外部品质进行分选,但均采单片机实现自动控制,容易受到逻辑器件的干扰,造成控制的紊乱。公开号101158651的中国专利公开了一种基于激光图像分析检测水果内部品质的装置，该装置融合了计算机机器视觉技术和激光图像分析技术，依据图像处理技术将采集到的图像与测得的水果储藏期的理化指标作对比，来检测水果的硬度、色泽、表面缺陷和糖酸比，但该装置没有涉及到在线高速分选，图像采集要在暗室内进行，不适合生产环境较差的现场实时作业。公开号101021478的中国专利公开了一种水果品质的激光诱导荧光高光谱图像检测方法和装置，该装置可以用来快速检测水果表面缺陷和损伤、颜色、糖度、酸度和内部营养物质，但该装置在分选水果时采用高压吹气式果杯，极易造成伤果，而且在分选较重的水果时易出现吹不动的现象。美国专利No.4883953、No.5089701分别介绍了运用不同的光谱波段进行不同的水果内部品质检测装置的开发，如：苹果、柑桔、甜瓜等，但没有充分考虑外部信号和逻辑器件对水果检测控制的干扰。公开号1394699的中国专利公开了水果品质实时检测和分级机器人***。该装置依据计算机视觉识别技术，可对水果的果形、大小、色泽、表皮光滑度、果面机械损伤等外部指标进行检测和分选，该装置只能对水果的外部品质进行检测，而不能检查水果的内部品质，采用单片机控制，在噪声大的环境中，逻辑单元易被干扰。

国外已经广泛使用近红外光谱进行农产品内外部品质的检测，经过分级的果蔬等农产品已经出现在各大超市和卖场，分选机械的生产也已经初具规模。反观国内，使用近红外光谱在农产品品质检测方面主要集中在实验室研究阶段，可以对果蔬进行糖度、酸度、产地等分选的动态在线无损检测装置更是鲜有报道，大部分高精密度的实验室仪器又具有检测成本高、使用环境要求高、检测耗时长的缺点，不仅不适合高速作业线生产、更无法进行大产量果蔬的分选生产，此外设备昂贵的价格也另众多果农不堪重负。随着三农政策的深入，农业精确化、标准化作业要求的提出，及时地开发出快速判断果蔬内部品质，确保水果品质无损检测大规模化、商品化的在线监测装置是水果生产链中的重要一环。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法，针对现有的水果内部糖、酸度在线检测和分选技术中的不足,本发明综合应用近红外光谱科学,机械电子技术,自动控制理论和化学计量学等多门学科技术,采用垂直光束照射到待检测的水果上，并通过漫反射光学原理将光束反射到光纤探头，利用水果可见近红外漫反射光谱对水果内部糖、酸度进行在线检测与分级,并利用分选控制装置进行水果队列动态配准,采用整体翻转式果盘及分选执行机构,实现快速智能化水果内部糖、酸度动态在线检测与分选。本发明提供一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法，可以实现水果的成列、高速输送，实时、准确、有效、全面地采集反应水果内外部品质特征的光谱信息，实现水果虚拟队列动态配准，准确无误地旋转传送带，使得果盘翻转，实现高速分选的协调控制。多次实验表明，一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法，能有效地去除高速运动的水果表面以及输送线零部件反射的杂散光，直接提高检测精度。

为实现上述目的，本发明提供的一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法是这样实现的：

一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法，特征是：包括机械传送装置、可见近红外光谱检测装置、分选控制装置，机械输送装置输送水果进入可见近红外光谱检测装置，采用垂直光束照射到待检测的水果上，并通过漫反射光学原理将照射到水果上的光束反射出来，可见近红外光谱检测装置利用水果可见近红外漫反射光谱对水果内部糖、酸度进行在线检测与分级,通过脉冲信号传递给分选控制装置，通过果盘的翻转来实现分选。

本发明的机械输送装置由传送架、传送带、果盘、第一直齿轮、第一交错轴斜齿轮、电源开关、控制箱、步进电机、齿轮组、滚筒、收纳台组成，在传送架上均匀布置上下两排滚筒，便于传送带在传送架上顺畅的循环运动，传送带铺设在滚筒上，随着滚筒做循环运动，果盘固定在传送带上，用于装待测水果，第一直齿轮与传送架右端的上排滚筒连接，控制箱安装在传送架的右端，步进电机安装在控制箱中，由于步进电机的可控性强，使其在数控机床传送控制等自动控制领域中得到了广泛的应用，固采用步进电机间接对滚筒传动，第一交错轴斜齿轮固定在步进电机的转动轴上，齿轮组安装在传送架右端的外表面，由步进电机带动第一交错轴斜齿轮转动，从而向齿轮组传动，间接为第一直齿轮传动，第一直齿轮传动带动滚筒转动，进而带动果盘在传送带上移动，电源开关安装在控制箱的表面，用于控制称重分选线改造分糖装置的电源通断，收纳台固定在传送架的右端，用于对检测过的水果进行归纳，使得检测过水果能分开放置。

本发明的果盘上方采用零度反射机构，在光源和水果之间设置遮光圆柱，在水果表面形成暗场，光垂直照射至水果表面非暗场区域，光经水果漫反射进入暗场区域，暗场区域的光进入遮光圆柱，经45度反射镜进入光纤探头。

本发明的齿轮组由第二交错轴斜齿轮、马鞍卡、轴承、联轴器、第二直齿轮、第三直齿轮组成，使用齿轮组传动的方式，能有效的将竖直方向上的步进电机的转动传递给滚筒，轴承安装在马鞍卡内，马鞍卡固定在传送架右端的外表面，用于固定联轴器，轴承固定在联轴器的中部，联轴器两端分别连接第二交错轴斜齿轮、第二直齿轮、第三直齿轮，第二交错轴斜齿轮与第一交错轴斜齿轮啮合，第一直齿轮与第二直齿轮啮合，步进电机带动第一交错轴斜齿轮转动，第一交错轴斜齿轮转动对第二交错轴斜齿轮传动，第二交错轴斜齿轮带动联轴器转动，从而带动第二直齿轮转动，第二直齿轮转动向第一直齿轮传动，进而带动滚筒转动，第三直齿轮焊接在第二直齿轮表面，且第三直齿轮与第二直齿轮同轴，第二直齿轮上有68个轮齿，第三直齿轮上有17个轮齿，使得第二直齿轮转过4个轮齿时，第三直齿轮转过1个轮齿。

本发明的可见近红外光谱检测装置由光照箱、光纤探头、光纤、凸透镜、准直镜、卤素灯、凹面镜、光纤光谱仪组成，光纤探头、凸透镜、准直镜、卤素灯、凹面镜均用铝条固定在光照箱内部，光纤连接在达光纤探头与光纤光谱仪之间，用于将光纤探头检测到的信息传输给光纤光谱仪分析，当水果随机械输送装置进入可见近红外光谱检测装置工位，卤素灯射出的光线照射到凹面镜上反射为平行光，从而照射到待测水果上，使得卤素灯的光束能平行照射到水果上，光束进入待测水果后发生漫反射，该漫反射光经凸透镜汇聚到准直镜后发射到达光纤探头，能有效的去除杂散光，由主控板对光纤光谱仪外部触发后，通过光纤传输给光纤光谱仪，经分光及A/D转换后进入计算机，计算机软件自动将水果吸光度光谱代入已建立的水果糖酸度预测模型，计算并显示出水果糖酸度含量的大小，分段划分水果糖酸度等级。

本发明的分选控制装置由主控板、继电器、红外接收器、红外发射器组成，主控板、继电器安装在控制箱内部，红外接收器安装在传送架右端的外表面，且靠近齿轮组，在第三直齿轮的每个轮齿上分别安装红外发射器，当步进电机传动第二直齿轮转动4个轮齿时，第三直齿轮的其中一个轮齿上的红外发射器发射出来的红外线刚好被红外接收器接收到，此时，传送带上的果盘刚好进入可见近红外光谱检测装置工位，红外接收器将接收到红外线的信息传输给主控板，主控板控制继电器工作，间接触发光纤光谱仪，同时间接控制步进电机暂停转动，计算机对光纤光谱仪的传来的数据进行分析，自动将水果吸光度光谱代入计算机已建立的水果糖酸度预测模型，计算并显示出水果糖酸度含量的大小，分段划分水果糖酸度等级后，向主控板发送指令，允许下一个果盘进入可见近红外光谱检测装置工位检测，实现快速智能化水果内部糖、酸度动态在线检测与分选。

本发明的技术方案是：由本发明提供一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法，通过采集水果在300nm-1100nm波段范围内的可见近红外漫透射光谱，并利用预先建立的水果糖、酸度预测模型预测，计算出水果内部的糖、酸度含量，结合自动控制***，实现水果内部糖、酸度的在线检测与自动分选。

由于本发明采用机械输送装置输送水果进入可见近红外光谱检测装置，可见近红外光谱检测装置把检测的结果进行处理，并通过脉冲信号传递给分选控制装置，通过果盘的翻转来实现分选的结构，从而可以得到以下有益效果：

1.本发明综合应用近红外光谱科学,机械电子技术,自动控制理论和化学计量学等多门学科技术,采用垂直光束照射到待检测的水果上，并通过漫反射光学原理将光束反射到光纤探头，能有效地去除高速运动的水果表面以及输送线零部件反射的杂散光，直接提高检测精度。

2.利用水果可见近红外漫反射光谱对水果内部糖、酸度进行在线检测与分级,能实时、准确、有效、全面地采集反应水果内外部品质特征的光谱信息，

3.利用分选控制装置进行水果队列动态配准,采用整体翻转式果盘及分选执行机构,实现水果虚拟队列动态配准，准确无误地旋转传送带，使得果盘翻转，实现高速分选的协调控制。

附图说明

图1为本发明一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法的安装结构示意图；

图2为本发明一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法的第一直齿轮、第一交错轴斜齿轮、齿轮组传动示意图；

图3为本发明一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法的工作原理图；

图4为本发明一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法的苹果可溶性固形物(糖度)实测值与预测值的相关关系图。

主要元件符号说明。

机械传送装置	1	可见近红外光谱检测装置	2
				分选控制装置	3	传送架	4
传送带	5	果盘	6
				第一直齿轮	7	第一交错轴斜齿轮	8
电源开关	9	控制箱	10
				步进电机	11	齿轮组	12
滚筒	13	收纳台	14
				第二交错轴斜齿轮	15	马鞍卡	16
轴承	17	联轴器	18
				第二直齿轮	19	第三直齿轮	20
光照箱	21	光纤探头	22
				光纤	23	凸透镜	24
准直镜	25	卤素灯	26
				凹面镜	27	光纤光谱仪	28
主控板	29	继电器	30
				红外接收器	31	红外发射器	32
水果	33

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。

请参阅图1至4，所示为本发明第一实施例中的一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法，包括机械传送装置1、可见近红外光谱检测装置2、分选控制装置3。

如图1所示，所述的机械输送装置1输送水果33进入可见近红外光谱检测装置2，采用垂直光束照射到待检测的水果33上，并通过漫反射光学原理将照射到水果33上的光束反射出来，可见近红外光谱检测装置2利用水果33可见近红外漫反射光谱对水果33内部糖、酸度进行在线检测与分级,通过脉冲信号传递给分选控制装置3，通过果盘6的翻转来实现分选。

所述的机械输送装置1由传送架4、传送带5、果盘6、第一直齿轮7、第一交错轴斜齿轮8、电源开关9、控制箱10、步进电机11、齿轮组12、滚筒13、收纳台14组成，在传送架4上均匀布置上下两排滚筒13，便于传送带5在传送架4上顺畅的循环运动，传送带5铺设在滚筒13上，随着滚筒13做循环运动，果盘6固定在传送带5上，随着传送带5移动，用于装待测水果，第一直齿轮7与传送架4右端的上排滚筒13连接，控制箱10安装在传送架4的右端，步进电机11安装在控制箱10中，由于步进电机11的可控性强，使其在数控机床传送控制等自动控制领域中得到了广泛的应用，固采用步进电机11间接对滚筒13传动，第一交错轴斜齿轮8固定在步进电机11的转动轴上，齿轮组12安装在传送架4右端的外表面，由步进电机11带动第一交错轴斜齿轮8转动，从而向齿轮组12传动，间接为第一直齿轮7传动，第一直齿轮7传动带动滚筒13转动，进而带动果盘6在传送带5上移动，传送带5在上排滚筒13上移动，带动固定在传送带5上的果盘6运动，当检测过的装有水果33的果盘6到达收纳台14处时，果盘6会随着传送带5的移动发生翻转，使得检测过的水果33进入收纳台14，此时，空置的果盘6随着传动带5移动到下方，由下排的滚筒13带动传送带5将空置的果盘6移动至上方，电源开关9安装在控制箱10的表面，用于控制称重分选线改造分糖装置的电源通断，收纳台14固定在传送架4的右端，用于对检测过的水果33进行归纳，使得检测过水果33能分开放置。

所述的果盘6上方采用零度反射机构，在光源和水果之间设置遮光圆柱，在水果表面形成暗场，光垂直照射至水果表面非暗场区域，光经水果漫反射进入暗场区域，暗场区域的光进入遮光圆柱，经45度反射镜进入光纤探头22。

如图2所示，所述的齿轮组12由第二交错轴斜齿轮15、马鞍卡16、轴承17、联轴器18、第二直齿轮19、第三直齿轮20组成，使用齿轮组12传动的方式，能有效的将竖直方向上的步进电机11的转动传递给滚筒13，轴承17安装在马鞍卡16内，便于联轴器18转动，马鞍卡16固定在传送架4右端的外表面，用于固定联轴器18，轴承17固定在联轴器18的中部，防止齿轮组12在传动的过程中脱落，联轴器18两端分别连接第二交错轴斜齿轮15、第二直齿轮19、第三直齿轮20，第二交错轴斜齿轮15与第一交错轴斜齿轮8啮合，第一直齿轮7与第二直齿轮19啮合，步进电机11带动第一交错轴斜齿轮8转动，第一交错轴斜齿轮8转动对第二交错轴斜齿轮15传动，第二交错轴斜齿轮15带动联轴器18转动，从而带动第二直齿轮19转动，第二直齿轮19转动向第一直齿轮7传动，进而带动滚筒13转动，第三直齿轮20焊接在第二直齿轮19表面，且第三直齿轮20与第二直齿轮19同轴，第二直齿轮19上有68个轮齿，第三直齿轮20上有17个轮齿，使得第二直齿轮19转过4个轮齿时，第三直齿轮20转过1个轮齿。

所述的可见近红外光谱检测装置2由光照箱21、光纤探头22、光纤23、凸透镜24、准直镜25、卤素灯26、凹面镜27、光纤光谱仪28组成，光纤探头22、凸透镜24、准直镜25、卤素灯26、凹面镜27均用铝条固定在光照箱21内部，光纤23连接在达光纤探头22与光纤光谱仪28之间，用于将光纤探头22检测到的信息传输给光纤光谱仪28分析，当水果33随机械输送装置1进入可见近红外光谱检测装置2工位，卤素灯26射出的光线照射到凹面镜27上反射为平行光，从而照射到待测水果33上，使得卤素灯26的光束能平行照射到水果33上，光束进入待测水果33后发生漫反射，该漫反射光经凸透镜24汇聚到准直镜25后发射到达光纤探头22，能有效的去除杂散光，由主控板29对光纤光谱仪28外部触发后，通过光纤23传输给光纤光谱仪28，经分光及A/D转换后进入计算机，计算机软件自动将水果33吸光度光谱代入已建立的水果糖酸度预测模型，计算并显示出水果糖酸度含量的大小，分段划分水果糖酸度等级。

所述的分选控制装置3由主控板29、继电器30、红外接收器31、红外发射器32组成，主控板29、继电器30安装在控制箱10内部，红外接收器31安装在传送架4右端的外表面，且靠近齿轮组12，在第三直齿轮20的每个轮齿上分别安装红外发射器32，当步进电机11传动第二直齿轮19转动4个轮齿时，第三直齿轮20的其中一个轮齿上的红外发射器32发射出来的红外线刚好被红外接收器31接收到，此时，传送带5上的果盘6刚好进入可见近红外光谱检测装置2工位，红外发射器32将接收到红外线的信息传输给主控板29，主控板29控制继电器30工作，间接触发光纤光谱仪28，同时间接控制步进电机11暂停转动，计算机对光纤光谱仪28的传来的数据进行分析，自动将水果33吸光度光谱代入计算机已建立的水果33糖酸度预测模型，计算并显示出水果33糖酸度含量的大小，分段划分水果33糖酸度等级后，向主控板29发送指令，允许下一个果盘6进入可见近红外光谱检测装置2工位检测，实现快速智能化水果33内部糖、酸度动态在线检测与分选。

所述的果盘6在传送带5上的间距为传送带5在第二直齿轮19的第一个轮齿上的红外发射器32发出的光对准红外接收器31后转到第二直齿轮19的第二个轮齿上的红外发射器32发出的光对准红外接收器31时传送的距离，在机械传送装置1对水果33进行传输之前，驱动传送带5上的任意一个果盘6刚好到达可见近红外光谱检测装置2工位，调节第二直齿轮19，使得第二直齿轮19的任意一个轮齿上的红外发射器32发出的光对准红外接收器31。

本发明的技术方案是：由本发明提供一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法，通过采集水果33在300nm-1100nm波段范围内的可见近红外漫透射光谱，并利用预先建立的水果糖、酸度预测模型预测，计算出水果33内部的糖、酸度含量，结合自动控制***，实现水果33内部糖、酸度的在线检测与自动分选。

如图4所示，一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法用于检测苹果可溶性固形物(糖度)实测值与预测值的相关关系，根据苹果可溶性固形物(糖度)的预测集样本实测值(散点),可建立预测值(斜线)的数学模型,并可将糖度预测含量分级。

本发明的工作原理与工作过程如下：

如图3所示，传送带5上的果盘6刚好进入可见近红外光谱检测装置2工位时，红外接收器31将接收到红外线的信息传输给主控板29，主控板29控制继电器30工作，间接触发光纤光谱仪28，同时间接控制步进电机11暂停转动，入射到水果33中的可见红外光发生漫反射后进入光纤探头22，通过光纤23传输给光纤光谱仪28，经分光及A/D转换后进入计算机，计算机软件自动将水果33吸光度光谱代入已建立的水果糖酸度预测模型，计算并显示出水果糖酸度含量的大小，分段划分水果糖酸度等级后，向主控板29发送指令，允许下一个果盘6进入可见近红外光谱检测装置2工位检测，实现快速智能化水果33内部糖、酸度动态在线检测与分选。

本发明还包括以下内容：

A1.一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法，特征是：包括机械传送装置、可见近红外光谱检测装置、分选控制装置，机械输送装置输送水果进入可见近红外光谱检测装置，采用垂直光束照射到待检测的水果上，并通过漫反射光学原理将照射到水果上的光束反射出来，可见近红外光谱检测装置利用水果可见近红外漫反射光谱对水果内部糖、酸度进行在线检测与分级,通过脉冲信号传递给分选控制装置，通过果盘的翻转来实现分选。

A2.根据A1所述的一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法，其特征在于：所述机械输送装置由传送架、传送带、果盘、第一直齿轮、第一交错轴斜齿轮、电源开关、控制箱、步进电机、齿轮组、滚筒、收纳台组成，在传送架上均匀布置上下两排滚筒，便于传送带在传送架上顺畅的循环运动，传送带铺设在滚筒上，随着滚筒做循环运动，果盘固定在传送带上，用于装待测水果，第一直齿轮与传送架右端的上排滚筒连接，控制箱安装在传送架的右端，步进电机安装在控制箱中，由于步进电机的可控性强，使其在数控机床传送控制等自动控制领域中得到了广泛的应用，固采用步进电机间接对滚筒传动，第一交错轴斜齿轮固定在步进电机的转动轴上，齿轮组安装在传送架右端的外表面，由步进电机带动第一交错轴斜齿轮转动，从而向齿轮组传动，间接为第一直齿轮传动，第一直齿轮传动带动滚筒转动，进而带动果盘在传送带上移动，电源开关安装在控制箱的表面，用于控制称重分选线改造分糖装置的电源通断，收纳台固定在传送架的右端，用于对检测过的水果进行归纳，使得检测过水果能分开放置。

A3.根据A1所述的一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法，其特征在于：所述果盘上方采用零度反射机构，在光源和水果之间设置遮光圆柱，在水果表面形成暗场，光垂直照射至水果表面非暗场区域，光经水果漫反射进入暗场区域，暗场区域的光进入遮光圆柱，经45度反射镜进入光纤探头。

A4.根据A2所述的一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法，其特征在于：所述齿轮组由第二交错轴斜齿轮、马鞍卡、轴承、联轴器、第二直齿轮、第三直齿轮组成，使用齿轮组传动的方式，能有效的将竖直方向上的步进电机的转动传递给滚筒，轴承安装在马鞍卡内，马鞍卡固定在传送架右端的外表面，用于固定联轴器，轴承固定在联轴器的中部，联轴器两端分别连接第二交错轴斜齿轮、第二直齿轮、第三直齿轮，第二交错轴斜齿轮与第一交错轴斜齿轮啮合，第一直齿轮与第二直齿轮啮合，步进电机带动第一交错轴斜齿轮转动，第一交错轴斜齿轮转动对第二交错轴斜齿轮传动，第二交错轴斜齿轮带动联轴器转动，从而带动第二直齿轮转动，第二直齿轮转动向第一直齿轮传动，进而带动滚筒转动，第三直齿轮焊接在第二直齿轮表面，且第三直齿轮与第二直齿轮同轴，第二直齿轮上有68个轮齿，第三直齿轮上有17个轮齿，使得第二直齿轮转过4个轮齿时，第三直齿轮转过1个轮齿。

A5.根据A1所述的一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法，其特征在于：所述可见近红外光谱检测装置由光照箱、光纤探头、光纤、凸透镜、准直镜、卤素灯、凹面镜、光纤光谱仪组成，光纤探头、凸透镜、准直镜、卤素灯、凹面镜均用铝条固定在光照箱内部，光纤连接在达光纤探头与光纤光谱仪之间，用于将光纤探头检测到的信息传输给光纤光谱仪分析，当水果随机械输送装置进入可见近红外光谱检测装置工位，卤素灯射出的光线照射到凹面镜上反射为平行光，从而照射到待测水果上，使得卤素灯的光束能平行照射到水果上，光束进入待测水果后发生漫反射，该漫反射光经凸透镜汇聚到准直镜后发射到达光纤探头，能有效的去除杂散光，由主控板对光纤光谱仪外部触发后，通过光纤传输给光纤光谱仪，经分光及A/D转换后进入计算机，计算机软件自动将水果吸光度光谱代入已建立的水果糖酸度预测模型，计算并显示出水果糖酸度含量的大小，分段划分水果糖酸度等级。

A6.根据A1所述的一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法，其特征在于：所述分选控制装置由主控板、继电器、红外接收器、红外发射器组成，主控板、继电器安装在控制箱内部，红外接收器安装在传送架右端的外表面，且靠近齿轮组，在第三直齿轮的每个轮齿上分别安装红外发射器，当步进电机传动第二直齿轮转动4个轮齿时，第三直齿轮的其中一个轮齿上的红外发射器发射出来的红外线刚好被红外接收器接收到，此时，传送带上的果盘刚好进入可见近红外光谱检测装置工位，红外接收器将接收到红外线的信息传输给主控板，主控板控制继电器工作，间接触发光纤光谱仪，同时间接控制步进电机暂停转动，计算机对光纤光谱仪的传来的数据进行分析，自动将水果吸光度光谱代入计算机已建立的水果糖酸度预测模型，计算并显示出水果糖酸度含量的大小，分段划分水果糖酸度等级后，向主控板发送指令，允许下一个果盘进入可见近红外光谱检测装置工位检测，实现快速智能化水果内部糖、酸度动态在线检测与分选。

A7.根据A1、A2、A4、A5所述的一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法的技术方案是：由本发明提供一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法，通过采集水果在300nm-1100nm波段范围内的可见近红外漫透射光谱，并利用预先建立的水果糖、酸度预测模型预测，计算出水果内部的糖、酸度含量，结合自动控制***，实现水果内部糖、酸度的在线检测与自动分选。

Claims (7)

1.一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法，特征是：包括机械传送装置、可见近红外光谱检测装置、分选控制装置，机械输送装置输送水果进入可见近红外光谱检测装置，采用垂直光束照射到待检测的水果上，并通过漫反射光学原理将照射到水果上的光束反射出来，可见近红外光谱检测装置利用水果可见近红外漫反射光谱对水果内部糖、酸度进行在线检测与分级,通过脉冲信号传递给分选控制装置，通过果盘的翻转来实现分选。

2.根据权利要求1所述的一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法，其特征在于：所述机械输送装置由传送架、传送带、果盘、第一直齿轮、第一交错轴斜齿轮、电源开关、控制箱、步进电机、齿轮组、滚筒、收纳台组成，在传送架上均匀布置上下两排滚筒，便于传送带在传送架上顺畅的循环运动，传送带铺设在滚筒上，随着滚筒做循环运动，果盘固定在传送带上，用于装待测水果，第一直齿轮与传送架右端的上排滚筒连接，控制箱安装在传送架的右端，步进电机安装在控制箱中，由于步进电机的可控性强，使其在数控机床传送控制等自动控制领域中得到了广泛的应用，固采用步进电机间接对滚筒传动，第一交错轴斜齿轮固定在步进电机的转动轴上，齿轮组安装在传送架右端的外表面，由步进电机带动第一交错轴斜齿轮转动，从而向齿轮组传动，间接为第一直齿轮传动，第一直齿轮传动带动滚筒转动，进而带动果盘在传送带上移动，电源开关安装在控制箱的表面，用于控制称重分选线改造分糖装置的电源通断，收纳台固定在传送架的右端，用于对检测过的水果进行归纳，使得检测过水果能分开放置。

3.根据权利要求1所述的一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法，其特征在于：所述果盘上方采用零度反射机构，在光源和水果之间设置遮光圆柱，在水果表面形成暗场，光垂直照射至水果表面非暗场区域，光经水果漫反射进入暗场区域，暗场区域的光进入遮光圆柱，经45度反射镜进入光纤探头。

4.根据权利要求2所述的一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法，其特征在于：所述齿轮组由第二交错轴斜齿轮、马鞍卡、轴承、联轴器、第二直齿轮、第三直齿轮组成，使用齿轮组传动的方式，能有效的将竖直方向上的步进电机的转动传递给滚筒，轴承安装在马鞍卡内，马鞍卡固定在传送架右端的外表面，用于固定联轴器，轴承固定在联轴器的中部，联轴器两端分别连接第二交错轴斜齿轮、第二直齿轮、第三直齿轮，第二交错轴斜齿轮与第一交错轴斜齿轮啮合，第一直齿轮与第二直齿轮啮合，步进电机带动第一交错轴斜齿轮转动，第一交错轴斜齿轮转动对第二交错轴斜齿轮传动，第二交错轴斜齿轮带动联轴器转动，从而带动第二直齿轮转动，第二直齿轮转动向第一直齿轮传动，进而带动滚筒转动，第三直齿轮焊接在第二直齿轮表面，且第三直齿轮与第二直齿轮同轴，第二直齿轮上有68个轮齿，第三直齿轮上有17个轮齿，使得第二直齿轮转过4个轮齿时，第三直齿轮转过1个轮齿。

5.根据权利要求1所述的一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法，其特征在于：所述可见近红外光谱检测装置由光照箱、光纤探头、光纤、凸透镜、准直镜、卤素灯、凹面镜、光纤光谱仪组成，光纤探头、凸透镜、准直镜、卤素灯、凹面镜均用铝条固定在光照箱内部，光纤连接在达光纤探头与光纤光谱仪之间，用于将光纤探头检测到的信息传输给光纤光谱仪分析，当水果随机械输送装置进入可见近红外光谱检测装置工位，卤素灯射出的光线照射到凹面镜上反射为平行光，从而照射到待测水果上，使得卤素灯的光束能平行照射到水果上，光束进入待测水果后发生漫反射，该漫反射光经凸透镜汇聚到准直镜后发射到达光纤探头，能有效的去除杂散光，由主控板对光纤光谱仪外部触发后，通过光纤传输给光纤光谱仪，经分光及A/D转换后进入计算机，计算机软件自动将水果吸光度光谱代入已建立的水果糖酸度预测模型，计算并显示出水果糖酸度含量的大小，分段划分水果糖酸度等级。

6.根据权利要求1所述的一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法，其特征在于：所述分选控制装置由主控板、继电器、红外接收器、红外发射器组成，主控板、继电器安装在控制箱内部，红外接收器安装在传送架右端的外表面，且靠近齿轮组，在第三直齿轮的每个轮齿上分别安装红外发射器，当步进电机传动第二直齿轮转动4个轮齿时，第三直齿轮的其中一个轮齿上的红外发射器发射出来的红外线刚好被红外接收器接收到，此时，传送带上的果盘刚好进入可见近红外光谱检测装置工位，红外接收器将接收到红外线的信息传输给主控板，主控板控制继电器工作，间接触发光纤光谱仪，同时间接控制步进电机暂停转动，计算机对光纤光谱仪的传来的数据进行分析，自动将水果吸光度光谱代入计算机已建立的水果糖酸度预测模型，计算并显示出水果糖酸度含量的大小，分段划分水果糖酸度等级后，向主控板发送指令，允许下一个果盘进入可见近红外光谱检测装置工位检测，实现快速智能化水果内部糖、酸度动态在线检测与分选。

7.根据权利要求1、权利要求2、权利要求4、权利要求5所述的一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法的技术方案是：由本发明提供一种基于称重分选线改造的水果糖度分选装置与方法，通过采集水果在300nm-1100nm波段范围内的可见近红外漫透射光谱，并利用预先建立的水果糖、酸度预测模型预测，计算出水果内部的糖、酸度含量，结合自动控制***，实现水果内部糖、酸度的在线检测与自动分选。