CN109115883A - 一种台式果蔬内在品质超声无损检测设备及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种台式果蔬内在品质超声无损检测设备，使用时，将样品放在置物台上并调至合适的高度，通过自动化传动模块机构将超声探头与样品接触，然后通过超声探头采集透过样品的超声曲线并将所述超声曲线形成的超声信号传至超声仪，所述超声仪将超声信号转换为数字信号并传送至内置有超声信息与标准理化值的定量模型的处理器，最后将所述处理器分析处理所得的结果在显示屏上输出，实现果蔬内在品质指标的快速检测。本发明还公开了一种果蔬无损检测方法。
Description
技术领域
本发明涉及果蔬无损检测技术领域，尤其涉及果蔬无损检测设备及其检测方法。
背景技术
随着现在生活水平的提高，现代人健康的意识逐渐的增强，人们对果蔬品质的要求也不断的提高。而按照出口标准对果蔬品质进行分级是市场的难点。
果蔬分级是产后加工(清洗、打蜡、分级、包装)的关键环节，分级的核心是水果品质检测，它包括外表和内部品质检查两部分。目前，果蔬外部品质主要通过大小、质量、色泽等指标进行分级并评价质量等级，而内部品质主要依靠化学方法。传统的化学方法费时、费力、检测成本高且使用化学试剂，造成资源的严重浪费，无法满足果蔬生产、流通、控制等环节快速检测的需要。
为保证果蔬品质，提高国际竞争力，果蔬品质快速无损检测技术与设备亟待开发。因此如何提供一种台式果蔬内在品质超声无损检测设备，以实现成本低、无损快速便捷检测，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种台式果蔬内在品质超声无损检测设备，以实现无损快速便捷检测。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种台式果蔬内在品质超声无损检测设备，包括机壳、内置在所述机壳中的置物台、自动化传动模块机构、超声探头机构、信号处理装置，其中，所述自动化传动模块机构包括Y向传动装置、X向支撑传动装置和精密电动滑台，所述X向支撑传动装置和Y向支撑传动装置固定在所述机壳的内壁上，所述的精密电动滑台固定在滑动座和安装座上，并呈90度夹角；所述超声探头机构包括超声波探头、探头套环件、螺栓、感应器固定件、压力感应元件和弹簧；所述信号处理装置包括接收超声曲线形成的超声信号的超声仪、内置有超声信息与标准理化值的定量模型的处理器和用于显示分析处理结果的显示屏。
3、优选的，所述的Y向传动装置包括两个平行Y轴向的连杆，两个连杆各有两个同步带轮，位置相互对称并通过传动皮带同步联接传动，其中最靠近驱动电机的连杆的一端多装有主动带轮，与驱动电机的转轴通过同步皮带同步联接。
优选的，所述的X向支撑传动装置包括三个导向杆、导向杆固定座、两个滑动座和一个安装座，三个X轴方向的导向杆穿装在导向杆固定座上并分布在等腰直角三角形三点上固定在机壳内壁上，安装座滑动的穿装在下方直角点的导向杆上，两个滑动座分别滑动穿装在上方两个导向杆上并固定联接在传送皮带上。
优选的，所述的精密电动滑台包括线性导轨、伺服滑台、伺服电机、同步皮带和带轮，主动带轮同步联接在伺服电机的转轴上，并一起固定在线性导轨上，被动带轮固定在线性导轨另一端上并用同步皮带与主动带轮同步连接，伺服滑台滑动安装在线性导轨上并与同步皮带固定联接。
优选的，所述的超声探头机构与伺服滑台通过光杆固定连接，超声波探头滑动穿装与探头套环件中，感应器固定件一端与探头套环件通过两个螺栓连接固定，另一端固定压力感应元件并在压力感应元件的中心位置穿装一个螺栓使弹簧的压缩与释放限制方向，弹簧一端固定连接于超声波探头尾部，一端连接感应器固定件内表面。
本发明还提供一种果蔬内在品质超声无损检测方法，包括：
步骤1)将样品放在内置机壳中的置物台上，并调至合适的高度；步骤2)按下开关后驱动电机运转带动呈90度夹角的2个精密电动滑台在X轴方向运动并在样品的均匀3点位置分别停止，当驱动电机暂停时，伺服电机开始运转传动伺服滑台沿线性导轨移动并带动超声探头机构，直到超声探头与样品接触且压力感应元件检测到压力值一定时，伺服电机暂停，超声波探头开始发射与接收超声信号，一次信号收集后，伺服电机逆向转动使超声波探头离开样品一定位置，再次运转驱动电机，开始下一个位置的检测；步骤3)通过超声波探头采集透过样品的超声曲线并将所述超声曲线形成的超声信号传至超声仪，所述超声仪将超声信号转换为数字信号并传送至内置有超声信息与标准理化值的定量模型的处理器；步骤4)所述处理器将三次检测的数据进行分析处理并将所得的结果输出到显示屏上显示。
本发明的有益效果在于：
相比于与现有的技术，本发明提出一种台式果蔬内在品质超声无损检测设备及其检测方法，采用54KHz的指数探头，实现果蔬内在品质快速、高精度、智能化、无损检测。且使检测设备具有小型化、低成本、实用化和低功耗的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的台式果蔬内在品质超声无损检测设备的外部结构示意图；
图2为本发明实施例提供的台式果蔬内在品质超声无损检测设备的内部结构示意图；
图3为本发明实施例提供的自动化传动模块机构的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的精密电动滑台的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的超声探头机构的结构示意图。
上图1-5中：
机壳1、内置在所述机壳中的置物台2、滑动座3、安装座4、超声波探头5、探头套环件6、螺栓7、感应器固定件8、压力感应元件9、弹簧10、连杆11、主动带轮12、驱动电机13、同步皮带14、带轮15、传动皮带16、导向杆17、导向杆固定座18、线性导轨19、伺服滑台20、伺服电机21、超声仪22、处理器23、显示屏24、被动带轮25、操纵面板26。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1-图5，图1本发明实施例提供的台式果蔬内在品质超声无损检测设备的外部结构示意图；图2为本发明实施例提供的台式果蔬内在品质超声无损检测设备的内部结构示意图；图3为本发明实施例提供的自动化传动模块机构的结构示意图；图4为本发明实施例提供的精密电动滑台的结构示意图；图5为本发明实施例提供的超声探头机构的结构示意图。
本发明实施例提供的台式果蔬内在品质超声无损检测设备，自动化传动模块机构包括Y向传动装置、X向支撑传动装置和精密电动滑台，且两个精密电动滑台通过特备龙门连接的设计方式固定在X向的三个导向杆17上形成结构稳定的等腰直角三角形并进行滑动，在所述X向支撑传动装置和Y向支撑传动装置用螺钉固定在机壳1的内壁的压铆螺柱上，精密电动滑台采用拼插方式固定在滑动座3和安装座4上呈等边直角三角形；信号处理装置包括接收超声曲线形成的超声信号的超声仪22、内置有超声信息与标准理化值的定量模型的处理器23和用于显示分析处理结果的显示屏24，其中超声仪22与处理器23固定在机壳1背面的内壁上，固定位置不会与自动检测机构接触和干涉；操纵面板26安装在机壳1正面外面放置检测物进料口的正上方；其中包括显示屏24、开关键、设置键和散热孔。
上述的Y向传动装置包括两个平行的Y轴向的连杆11，两个连杆11各有两个同步带轮15，其中最靠近驱动电机14一个连杆11一端多装一个主动带轮12，通过同步皮带14与驱动电机13的转轴同步联接从而驱动两个传动皮带16运动，为了使两个传动皮带16达到精准稳定并同步的运动，选用两个连杆，使结构更加稳固，传动更加稳定。
上述的X向支撑传动装置包括三个导向杆17、导向杆固定座18、两个滑动座3和一个安装座4，三个X轴方向的导向杆17穿装在导向杆固定座18上并分布在等腰直角三角形三点上，通过螺丝与机壳1内壁上压铆螺柱固定，安装座4滑动的穿装在下方直角点的导向杆17上，两个滑动座3分别滑动穿装在上端两个导向杆17上，并分别与两个传送皮带16X向相同位置固定联接。
上述的精密电动滑台包括线性导轨19、伺服滑台20、伺服电机21、同步皮带14和带轮15，主动带轮12同步联接在伺服电机21的转轴上，并一起固定在线性导轨19上，被动带轮25固定在线性导轨19另一端上并用同步皮带14与主动带轮12同步连接，伺服滑台20滑动安装在线性导轨19上并与同步皮带14固定联接，并且这个精密电动滑台两端分别拼插固定在滑动座3和安装座4上，其中靠近伺服电机21的一端拼插于滑动座3上。
上述的超声探头机构与伺服滑台20通过光杆固定连接，其中伺服滑台20连接光杆的平面在装配情况下与地面平行，保证超声探头机构与光杆连接时，光杆呈垂直方向；超声波探头5穿装在探头套环件6中可以滑动状态，感应器固定件8一端与探头套环件6通过两个螺栓7连接完全固定，另一端固定一个压力感应元件9；这个压力感应元件9在中心感应桥孔上穿装一个螺栓7，并且在螺栓7上穿插一个弹簧10，使弹簧10的压缩与释放限制方向；弹簧10一端固定连接超声波探头5尾部，一端连接在感应器固定件8内表面。
下面以具体检查青萝卜为例，说明本发明的工作原理：
将被测青萝卜放在内置机壳中的置物台2中央上，通过旋转置物台装置的旋钮调节置物台面的高度，使青萝卜截面的中心位置与外壳指示标志的高度一致；步骤2)打开电源，使后台程序控制自动检测机构置于初始设定位置；按下开关后驱动电机13开始运转，通过同步皮带14和传送皮带16的传动，将两个精密电动滑台在X轴方向运动并在样品的根部、中部和头部均匀3点位置分别间歇停止，当驱动电机13暂停时，伺服电机21开始运转通过同步皮带14传动伺服滑台20，使其沿线性导轨19移动并通过固定光杆带动超声探头机构沿相同方向运动，直到超声探头5与样品接触且压力感应元件8检测到的压力值一定时，通过处理器22接收压力感应元件8收集的数字信号并在程序处理后发出信号使伺服电机21暂停，超声探头5开始发射与接收超声信号进行无损检测；步骤3)通过超声探头5采集透过样品的超声曲线并将所述超声曲线形成的超声信号传至超声仪22，超声仪22将超声信号转换为数字信号并传送至内置有超声信息与标准理化值的定量模型的处理器23进行分析处理于记录，当一次信号采集结束后，驱动伺服电机21逆向转动使超声探头离开青萝一定距离后停止，然后驱动电机6再次启动使两个精密电动滑台在X轴方向再次运动到下一停止点，重复上述超声探头机构的运动与检测操作直到采集好三个设点点位置的超声信号数据；步骤4)在所有自动化检测操作完全结束后，所有机构回到初始设定位置，同时处理器23将三次检测的数据进行分析处理并将所得的结果输出到显示屏24上显示。
本发明实施例提供的果蔬内部品质无损检测方法可以利用透过样品的超声信息对果蔬内在品质进行分析，通过建立好超声信息与标准理化值的定量模型的处理器23，达到无损检测的目的。检测过程中，无需多余的人工操作，且对样品没有损伤，是一种迅速、高效、便捷的检测方法。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种台式果蔬内在品质超声无损检测设备，其特征在于：包括机壳、内置在所述机壳中的置物台、自动化传动模块机构、超声探头机构、信号处理装置，其中，
所述自动化传动模块机构包括Y向传动装置、X向支撑传动装置和精密电动滑台，所述X向支撑传动装置和Y向支撑传动装置固定在所述机壳的内壁上，所述的精密电动滑台固定在滑动座和安装座上，并呈90度夹角；
所述超声探头机构包括超声波探头、探头套环件、螺栓、感应器固定件、压力感应元件和弹簧；
所述信号处理装置包括接收超声曲线形成的超声信号的超声仪、内置有超声信息与标准理化值的定量模型的处理器和用于显示分析处理结果的显示屏。
2.根据权利要求1所述的台式果蔬内在品质超声无损检测设备，其特征在于：所述的Y向传动装置包括两个平行Y轴向的连杆，两个连杆各有两个同步带轮，位置相互对称并通过传动皮带同步联接传动，其中最靠近驱动电机的连杆的一端多装有主动带轮，与驱动电机的转轴通过同步皮带同步联接。
3.根据权利要求1所述的台式果蔬内在品质超声无损检测设备，其特征在于：所述的X向支撑传动装置包括三个导向杆、导向杆固定座、两个滑动座和一个安装座，三个X轴方向的导向杆穿装在导向杆固定座上并分布在等腰直角三角形三点上固定在机壳内壁上，安装座滑动的穿装在下方直角点的导向杆上，两个滑动座分别滑动穿装在上方两个导向杆上并固定联接在传送皮带上。
4.根据权利要求1所述的台式果蔬内在品质超声无损检测设备，其特征在于：所述的精密电动滑台包括线性导轨、伺服滑台、伺服电机、同步皮带和带轮，主动带轮同步联接在伺服电机的转轴上，并一起固定在线性导轨上，被动带轮固定在线性导轨另一端上并用同步皮带与主动带轮同步连接，伺服滑台滑动安装在线性导轨上并与同步皮带固定联接。
5.根据权利要求1所述的台式果蔬内在品质超声无损检测设备，其特征在于：所述的超声探头机构与伺服滑台通过光杆固定连接，超声波探头滑动穿装与探头套环件中，感应器固定件一端与探头套环件通过两个螺栓连接固定，另一端固定压力感应元件并在压力感应元件的中心位置穿装一个螺栓使弹簧的压缩与释放限制方向，弹簧一端固定连接于超声波探头尾部，一端连接感应器固定件内表面。
6.一种果蔬内在品质超声无损检测方法，其特征在于：包括：
步骤1)将样品放在内置机壳中的置物台上，并调至合适的高度；
步骤2)按下开关后驱动电机运转带动呈90度夹角的2个精密电动滑台在X轴方向运动并在样品的均匀3点位置分别停止，当驱动电机暂停时，伺服电机开始运转传动伺服滑台沿线性导轨移动并带动超声探头机构，直到超声探头与样品接触且压力感应元件检测到压力值一定时，伺服电机暂停，超声波探头开始发射与接收超声信号，一次信号收集后，伺服电机逆向转动使超声波探头离开样品一定位置，再次运转驱动电机，开始下一个位置的检测；
步骤3)通过超声波探头采集透过样品的超声曲线并将所述超声曲线形成的超声信号传至超声仪，所述超声仪将超声信号转换为数字信号并传送至内置有超声信息与标准理化值的定量模型的处理器；
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