CN108906657A - 一种果蔬分选台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种果蔬分选台，该分选台包括传动***、监测***、控制***和分选***；传动***包括前端传送带、中部传送带、后端传送带、传送带动力轴、传送带隔板、上部设备罩和下部设备罩；前端传送带、中部传送带和后端传送带均独立套设在两个传送带动力轴上，且前端传动带、中部传送带和后端传送带在垂直方向上高度依次降低，依次形成三个由高到低的独立传送区域便于果蔬样品传输；前端传送带、中部传送带和后端传送带上均间隔设置若干传送带隔板，监测***设置在传动***上用于采集果蔬样品信息；控制***控制传送***的运动，接收监测***采集的果蔬样品信息并将果蔬样品信息处理后形成分级指令发送到分选***对果蔬样品进行分级。

Description

一种果蔬分选台

技术领域

本发明是关于一种果蔬深加工设备，特别是关于一种果蔬分选台，涉及机械加工技术领域。

背景技术

果蔬分级的目的在于满足消费者对果蔬产品的需求，因而根据消费者对果蔬产品的需求不同，分级的标准是多样化的，分级标准包括根据果蔬的糖度、营养成分、酸度、脆度、颜色、尺寸、成熟度、清洁度和损伤程度等进行分级。分级后，果蔬糖度一致、或营养成分含量一致、或颜色一致、或尺寸一致、或成熟度一致、或清洁程度一致、或损失程度一致、或糖度和尺寸一致、或营养成分含量和成熟度一致等，为产品的产、供、销环节提供统一的标准，便于果蔬产品定价和异地交易，是市场规范管理、现代化管理的重要标志。

目前，果蔬分级主要是根据产品的尺寸和颜色进行。以尺寸为分选标准的设备是通过特定模具或图像识别技术使产品根据尺寸的大小进入不同的通道，实现果蔬的尺寸分选；以颜色为分选标准的设备是通过图像识别技术分别果蔬颜色级别，使产品根据颜色级别进入不同的通道，实现果蔬的颜色分选。随着消费者对果蔬产品需求的提高，果蔬中的糖分含量、功能性成分含量(如花青素含量、叶黄素含量、番茄红素含量等)、酸度、脆度等均会成为果蔬分级的标准指标。目前对果蔬中糖分含量已经可以使用近红外光谱的方法进行分选，该方法首先建立果蔬近红外光谱与果蔬糖分含量的关系，通过获取果蔬的近红外光谱，从而预测果实中的糖分含量，再通过机械的方式对果蔬进行分选。但是近红外光谱的穿透性弱，对于果皮大于3mm的产品，例如西瓜、哈密瓜、菠萝、柚子、柠檬等，难以获得内部的糖分含量。同时，功能性成分含量(例如花青素含量、叶黄素含量、番茄红素含量等)、酸度、脆度等的检测和分级技术还未有合适的解决方案。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够测量果蔬糖分、营养成分含量(例如花青素含量、叶黄素含量、番茄红素含量等)、酸度、脆度等指标的果蔬分选台。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种果蔬分选台，该分选台包括传动***、监测***、控制***和分选***；所述传动***包括前端传送带、中部传送带、后端传送带、传送带动力轴、传送带隔板、上部设备罩和下部设备罩；所述前端传送带、中部传送带和后端传送带均独立套设在两个所述传送带动力轴上，且所述前端传动带、中部传送带和后端传送带在垂直方向上高度依次降低，依次形成三个由高到低的独立传送区域便于果蔬样品传输；所述前端传送带、中部传送带和后端传送带上均间隔设置若干传送带隔板，所述传动***两侧垂向设置所述上部设备罩和下部设备罩；所述监测***设置在所述传动***上用于采集果蔬样品信息；所述控制***电连接所述传动***、监测***和分选***，所述控制***控制所述传送***的运动，接收所述监测***采集的果蔬样品信息并将果蔬样品信息处理后形成分级指令发送到所述分选***对果蔬样品进行分级。

进一步地，所述监测***包括两磁场控制器、两射频振荡器和两射频接收器，两所述磁场控制器采用永磁铁或电磁铁的方式形成稳定的磁场，所述射频振荡器和射频接收器相应固定设置在所述上部设备罩或下部设备罩上，且所述上部设备罩和下部设备罩上均固定设置一所述磁场控制器，所述射频接收器检测果蔬样品在传送过程中的射频信号并发送到所述控制***，所述控制***根据弛豫时间数值和相对含量，推算果蔬样品中糖分含量并发送信号到所述分选***对果蔬样品进行分级。

进一步地，所述监测***包括两激发电极、两接收电极和两电场控制器，所述激发电极和接收电极相应固定设置在所述上部设备罩或下部设备罩上，且所述上部设备罩和下部设备罩上均固定设置一所述电场控制器，所述接收电极检测果蔬样品在传送过程中的电信号并发送到所述控制***，所述控制***根据信号反演果蔬样品的阻抗推算果蔬中糖分含量并发送到所述分选***，对果蔬样品进行分级。

进一步地，所述监测***包括重量传感器和多轴陀螺仪传感器，所述重力加速度传感器和多轴陀螺仪固定设置在任一传送带上用于监测果蔬样品在传送带上的振动和角速度变化并将采集的数据发送到所述控制***，所述控制***通过接收果蔬样品在传送带的角速度和振动情况，根据果蔬样品的振动频率和旋转频率发送指令到所述分选***，对果蔬样品进行分级。

进一步地，所述监测***包括两个光谱发射器和两光谱接收器，所述光谱发射器和光谱接收器相应固定设置在所述上部设备罩或下部设备罩，所述光谱接收器检测果蔬样品在传送区域运输过程中的反射光谱信息发送到所述控制***，所述控制***对反射光谱信息进行处理发送指令到所述分选***，对果蔬样品进行分级。

进一步地，所述监测***还包括两个LED脉冲光源和两个图像传感器，所述图像传感器采集果蔬样品在传送带运输过程中的图像信息并发送到所述控制***，所述控制***对果蔬样品的RGB色彩通道进行分析根据产品色彩信息计算产品中糖分含量并发送到分选***，对果蔬样品尽进行分级。

进一步地，所述前端传送带在垂直方向比所述中部传送带高2～8cm，所述中部传送带在垂直方向比所述后端传送带高0～3cm，且所述中部传送带以靠近所述前端传动带的传送带动力轴为轴，在顺时针方向与水平面有0.5～10°的夹角。

进一步地，所述监测***的信号接收器与水平面夹角为所述中部传送带与水平面夹角的2倍，设置为1～20°。

进一步地，所述前端传送带、中部传送带和后端传送带的传送速度为0.2～25m/s；所述前端传送带、中部传送带和后端传送带的材料采用聚氨基甲酸酯食品级输送带或特氟龙食品级输送带，厚度为0.2～1.0cm。

进一步地，每一所述传送带隔板的横截面为长方形或倒梯形，宽度不超过3cm，高度不高于3cm。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明由控制***、传动***、监测***和分选***组成，其中，控制***控制传动***的运转，并实时接收传动***的运转数据；控制***控制监测***发出信号，并实时接收监测***的果蔬样品信号，并对果蔬样品信号进行处理获得果蔬样品的某品质特性；控制***将果蔬样品品质特性信号传送至分选***，分选***依据产品标准对产品进行定级，按照定级结果对果蔬样品进行分选的操作，本发明能够对各种果蔬检测内部糖分含量进行检测，还能够检测果蔬中部分功能性成分含量(例如花青素含量、叶黄素含量、番茄红素含量等)、酸度、脆度等，因此本发明能够实现工业化在线分选，可以广泛应用于芦笋、香蕉、苹果、哈密瓜、椰子、西瓜、牛油果、菠萝、猕猴桃等果蔬的分选中。

附图说明

图1是本发明的果蔬分选台原理示意图；

图2是本发明的果蔬分选台结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1、图2所示，本发明提供的果蔬分选台包括传动***1、监测***2、控制***3和分选***4。

传动***1用于传送果蔬样品，包括前端传送带11、中部传送带12、后端传送带13、传送带动力轴14和传送带隔板15。其中，前端传送带11、中部传送带12和后端传送带13均独立套设在两个传送带动力轴14上，且前端传动带11、中部传送带12和后端传送带13在垂直方向上高度依次降低，依次形成三个由高到低的独立传送区域；另外，前端传送带11、中部传送带12和后端传送带13上均间隔设置若干传送带隔板15；传动***1的上方和下方均垂向设置有上部设备罩16和下部设备罩17。使用时，传送***1可以通过外部底架进行支撑固定，并通过外部驱动机构驱动各传送带动力轴14运动，在此不再赘述。

监测***2用于采集果蔬样品信息，为了便于果蔬样品信息的采集，监测***2可以设置在上部设备罩5、下部设备罩6和/或传送带上。监测***2的电场、磁场或光场的信号发射器与水平面平行，信号接收器与水平面保持有1～20°的夹角。

控制***3电连接传动***1、监测***2和分选***4，控制***3用于控制传送***1的运动，控制***接3接收监测***2采集的果蔬样品信息，并将果蔬样品信息处理后形成分级指令发送到分选***4，分选***4依据特定标准将果蔬样品通过机械性的方式进行分级，分选***4采用现有的机械式分选结构，具体结构不再赘述。

在一个优选的实施例中，前端传送带11在垂直方向比中部传送带12高2～8cm，中部传送带12以靠近前端传动带的传动带动力轴为轴，在顺时针方向与水平面有0.5～10°的夹角，该夹角为信号接收器与水平面夹角的一半。中部传送带12在垂直方向比后端传送带13高0～3cm。

在一个优选的实施例中，前端传送带11、中部传送带12和后端传送带13的传送速度为0.2～25m/s；前端传送带11、中部传送带12和后端传送带13的材料可以采用聚氨基甲酸酯食品级输送带或特氟龙食品级输送带，厚度为0.2～1.0cm。

在一个优选的实施例中，每一传送带隔板15的横截面为长方形或倒梯形，宽度不超过3cm，高度不高于3cm。

在一个优选的实施例中，监测***2可以基于磁场、电场、旋转振动或光场以及颜色进行实现。

下面通过具体实施例详细说明本发明果蔬分选台基于不同监测***的实现过程：

实施例1：

如图2所示，本实施例的监测***2基于磁场实现，包括两信号发射器21、两信号接收器22和两磁场控制器23，两信号发射器21均采用射频振荡器，两信号接收器22均采用射频接收器，两磁场控制器23采用永磁铁或电磁铁的方式形成稳定的磁场，第一信号发射器21A和第一信号接收器22A分别固定设置在上部设备罩5上，第二信号发射器21B和第二信号接收器22B分别固定在下部设备罩6上，且上部设备罩5和下部设备罩6上均固定设置一磁场控制器23。两个信号接收器22检测果蔬样品在传送区域过程中的射频信号并发送到控制***3，控制***3将果蔬样品的弛豫时间根据Carr–Purcell–Meiboom–Gill(CPLG)脉冲序列进行反演，根据弛豫时间数值和相对含量，推算果蔬样品中糖分含量并发送信号到分选***4对果蔬样品进行分级，具体过程为：控制***3控制两个磁场控制器23形成一个稳定的磁场，磁场强度在0.05～4T，当果蔬样品在传动***1中传送至各传送带时，控制***3控制信号发射器21发射出0.1～300MHz频率的射频电磁波，峰值能量高于200W，同时控制***3通过信号接收器22采集果蔬样品的共振信息，采集最大采样带宽为666KHz，采集果蔬样品t1和t2弛豫信息，使用CPMG脉冲序列，SF(MHz)＝18.398,P90(us)＝8,P180(us)＝15,TD＝249502,SW(KHz)＝100,TW(ms)＝500,RG1＝20,RG2＝3,NS＝8,NECH＝5000，TE(ms)＝0.5，使用迭代寻优的方法将采集到的t1和t2衰减曲线代入弛豫模型中拟合并反演可以得到果蔬样品的t1和t2弛豫信息，包括弛豫时间及其对应的弛豫信号分量，横坐标为范围从0ms到10000ms对数分布的100个横向弛豫时间分量t1和t2，纵坐标为各弛豫时间对应的信号分量A1i和A2i，当A2i占A1i与A2i之和的比例大于36％时，果蔬样品中糖分含量高于10％，控制***3发送分级指令至分选***4，分选***4将果蔬样品依据糖分含量10％进行分选，以此为例，不限于此。

实施例2：

本实施例的监测***与实施例1的设置基本相同，不同的是本实施例是基于电场进行实现，两信号发射器均采用激发电极，可以施加交变电动势，两信号接收器均采用接收电极，且上部设备罩5和下部设备罩6上均固定设置一电场控制器，两个电场控制器形成稳定的电场，电场的强度在50～1000V/米。信号接收器检测果蔬样品在传送区域运输过程中的电信号并发送到控制***3，控制***3根据信号反演果蔬样品的阻抗推算果蔬中糖分含量并发送到分选***4，对果蔬样品进行分级，具体过程为：控制***3控制电场磁场控制器形成一个稳定的电场，电场强度在200～4000V/米，当果蔬样品被传送至传送带时，控制***3通过信号发射器发射出400～10000MHz频率的连续的射频电磁波，间隔为50MHz，电磁波峰值能量高于400W，同时控制***3通过信号接收器采集果蔬样品的电流信号，对采集的数进行平滑和降噪，采用多元线性回归分析，获得果蔬样品的阻抗，当阻抗小于6000欧姆，果蔬样品的糖分含量高于10％，控制***3发送指令至分选***4，分选***4将果实依据糖分含量10％进行分选，以此为例，不限于此。另外，本实施例可以单独实现果蔬样品的分选，本实施例还可以与实施例1叠加使用，更加准确地完成果蔬样品的分选。

实施例3：

本实施例的监测***基于果蔬样品的旋转振动实现，监测果蔬样品在传送过程的质量、旋转和加速度状态，旋转振动传感器24包括重量传感器和多轴陀螺仪传感器，前端传送带11和后端传送带13的传输速度相同，为0.1～5米/秒，中部传送带13为脉冲式的传送带，传输速率与前端传送带11和后端传送带13一致，脉冲的频率0.8～100Hz，保证在传送带上完成50次以上脉冲。重力加速度传感器和多轴陀螺仪可以各为两个，分别固定在传送带的固定框架两端，多轴陀螺仪的z轴与水平面垂直，监测果蔬样品在传送带上的振动和角速度变化并将采集的数据发送到控制***3，控制***3通过传动***1中的脉冲电机控制传送带按照脉冲的频率0.8～20Hz传送果蔬样品，重量传感器和多轴陀螺仪传感器接收果蔬样品在传送带的角速度和振动情况，控制***3对采集数据首先比对处理，筛选出样品振动波，再进行滤波处理，去除低于0.001g和高于3g的振动，再进行傅里叶转换，获得果蔬样品的振动频率和旋转频率，当果实的振动频率高于18.5Hz，旋转频率大于0.006Hz时，果蔬的脆度可以达到消费者预期，控制***3发送指令至分选***4，分选***4将果蔬的脆度可以达到消费者预期为标准进行分选，以此为例，不限于此。另外，本实施例可以单独实现果蔬样品的分选，本实施例还可以与实施例1和/或实施例2叠加使用，更加准确地完成果蔬样品的分选。

实施例4：

本实施例的监测***基于光场进行实现，包括2～6个信号发射器和两个信号接收器，信号发射器采用氙灯，功率为30～120w，光照强度80～4500lux，其中，2个信号发射器将分别位于中部传送带的两端中部，其他4个信号发射器将分别位于中部传送带两端的两边或6个信号发射器将分别位于中部传送带的两端的两边和中部的两边，两个信号接收器采用光谱接收器。第一信号发射器和第一信号接收器分别固定设置在上部设备罩5上，且第二信号发射器和第二信号接收器分别固定在下部设备罩6上，两个信号接收器监测果蔬样品在传送区域运输过程中的反射光谱信息发送到控制***3，控制***3对反射光谱信息进行小波分析，将信号转化通过2个互补对称滤波器进行多层分解，转化为小波基的线性叠加，获得通过小波系数叠加的函数，控制***3根据函数数值运算获得果蔬样品中花色苷含量，当花色苷含量高于0.8％，控制***3发送指令至分选***4，分选***4将果蔬样品依据花色苷含量0.8％进行分选，以此为例，不限于此。另外，本实施例可以单独实现果蔬样品的分选，本实施例还可以与实施例1、实施例2和/或实施例3叠加使用，更加准确地完成果蔬样品的分选。

实施例5：

本发明的监测***还可以在实施例1到实施例4的基础上结合颜色分选进行实现，即可以增加两个信号发射器和两个信号接收器，两个信号发射器为LED脉冲光源，频率控制在30～200Hz，两个信号接收器均为图像传感器，两个信号接收器监测果蔬样品在传送带运输过程中的图像信息并发送到控制***3，控制***3对果蔬样品的RGB色彩通道进行分析根据产品色彩信息计算产品中糖分含量并发送到分选***，对产品进行分选。

综上所述，监测***2可以根据果蔬样品的糖度对果蔬样品进行分级，监测***2可以根据果蔬样品中的糖度和旋转振动两个指标多果蔬样品进行分级，监测***2可以根据果蔬样品中的糖度及特定色素含量两个指标对果蔬进行分级，监测***2可以根据产品颜色、特定组分含量和糖度三个指标对果蔬进行分级，监测***2可以采用四种或更多种的指标对果蔬进行分级，分级结果更为准确。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种果蔬分选台，其特征在于，该分选台包括传动***、监测***、控制***和分选***；

所述传动***包括前端传送带、中部传送带、后端传送带、传送带动力轴、传送带隔板、上部设备罩和下部设备罩；所述前端传送带、中部传送带和后端传送带均独立套设在两个所述传送带动力轴上，且所述前端传动带、中部传送带和后端传送带在垂直方向上高度依次降低，依次形成三个由高到低的独立传送区域便于果蔬样品传输；所述前端传送带、中部传送带和后端传送带上均间隔设置若干传送带隔板，所述传动***两侧垂向设置所述上部设备罩和下部设备罩；

所述监测***设置在所述传动***上用于采集果蔬样品信息；

所述控制***连接所述传动***、监测***和分选***，所述控制***控制所述传送***的运动，接收所述监测***采集的果蔬样品信息并将果蔬样品信息处理后形成分级指令发送到所述分选***对果蔬样品进行分级。

2.根据权利要求1所述的果蔬分选台，其特征在于，所述监测***包括两磁场控制器、两射频振荡器和两射频接收器，两所述磁场控制器采用永磁铁或电磁铁的方式形成稳定的磁场，所述射频振荡器和射频接收器相应固定设置在所述上部设备罩或下部设备罩上，且所述上部设备罩和下部设备罩上均固定设置一所述磁场控制器，所述射频接收器检测果蔬样品在传送过程中的射频信号并发送到所述控制***，所述控制***根据弛豫时间数值和相对含量，推算果蔬样品中糖分含量并发送信号到所述分选***对果蔬样品进行分级。

3.根据权利要求1所述的果蔬分选台，其特征在于，所述监测***包括两激发电极、两接收电极和两电场控制器，所述激发电极和接收电极相应固定设置在所述上部设备罩或下部设备罩上，且所述上部设备罩和下部设备罩上均固定设置一所述电场控制器，所述接收电极检测果蔬样品在传送过程中的电信号并发送到所述控制***，所述控制***根据信号反演果蔬样品的阻抗推算果蔬中糖分含量并发送到所述分选***，对果蔬样品进行分级。

4.根据权利要求1或2或3所述的果蔬分选台，其特征在于，所述监测***包括重量传感器和多轴陀螺仪传感器，所述重力加速度传感器和多轴陀螺仪用于监测果蔬样品在传送带上的振动和角速度变化并将采集的数据发送到所述控制***，所述控制***通过接收果蔬样品在传送带的角速度和振动情况，根据果蔬样品的振动频率和旋转频率发送指令到所述分选***，对果蔬样品进行分级。

5.根据权利要求1或2或3所述的果蔬分选台，其特征在于，所述监测***包括两个光谱发射器和两光谱接收器，所述光谱发射器和光谱接收器相应固定设置在所述上部设备罩或下部设备罩，所述光谱接收器检测果蔬样品在传送区域运输过程中的反射光谱信息发送到所述控制***，所述控制***对反射光谱信息进行处理发送指令到所述分选***，对果蔬样品进行分级。

6.根据权利要求1或2或3所述的果蔬分选台，其特征在于，所述监测***还包括两个LED脉冲光源和两个图像传感器，所述图像传感器采集果蔬样品在传送带运输过程中的图像信息并发送到所述控制***，所述控制***对果蔬样品的RGB色彩通道进行分析根据产品色彩信息计算产品中糖分含量并发送到分选***，对果蔬样品尽进行分级。

7.根据权利要求1或2或3所述的果蔬分选台，其特征在于，所述前端传送带在垂直方向比所述中部传送带高2～8cm，所述中部传送带在垂直方向比所述后端传送带高0～3cm，且所述中部传送带以靠近所述前端传动带的传送带动力轴为轴，在顺时针方向与水平面有0.5～10°的夹角。

8.根据权利要求7所述的果蔬分选台，其特征在于，所述监测***的信号接收器与水平面夹角为所述中部传送带与水平面夹角的2倍，设置为1～20°。

9.根据权利要求1或2或3所述的果蔬分选台，其特征在于，所述前端传送带、中部传送带和后端传送带的传送速度为0.2～25m/s；所述前端传送带、中部传送带和后端传送带的材料采用聚氨基甲酸酯食品级输送带或特氟龙食品级输送带，厚度为0.2～1.0cm。

10.根据权利要求1或2或3所述的果蔬分选台，其特征在于，每一所述传送带隔板的横截面为长方形或倒梯形，宽度不超过3cm，高度不高于3cm。