一種臍橙糖度快速無損檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于果品品質(zhì)檢測領(lǐng)域，涉及一種臍橙糖度快速無損檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 臍橙營養(yǎng)豐富，果肉細嫩而脆、口感清甜，是深受人們歡迎的水果。隨著人們生活 水平的不斷提高，人們在選購臍橙時不僅關(guān)注其外觀品質(zhì)如大小、顏色、果形、表面缺陷等， 而且對臍橙的內(nèi)部品質(zhì)如糖度和酸度等也極為重視。
[0003] 近紅外光譜技術(shù)是一種快速、無損、綠色的現(xiàn)代分析技術(shù)。目前，近紅外光譜技術(shù) 對臍橙及其他水果的糖度快速無損檢測已有一些報道，如中國專利CN 101308086A公開了 一種基于近紅外光譜技術(shù)的水果內(nèi)部品質(zhì)在線檢測方法及裝置；中國專利CN 103487396A 公開了一種光照參數(shù)可調(diào)的近紅外水果糖度無損檢測裝置；中國專利CN 103940744A公開 了一種小型水果可見/近紅外光譜動態(tài)在線采集裝置。上述專利中，均未考慮水果大小及 果皮因素對糖度檢測精度的影響。實際檢測中，水果大小不一，相同糖度而大小不同的水果 由于對近紅外光的吸收程度不同，其近紅外光譜將存在差異，因此將對糖度檢測精度產(chǎn)生 較大影響。此外，水果糖度近紅外檢測屬于非破壞性檢測，在檢測過程中，采集的近紅外光 譜包含果皮和果肉信息，而我們所需要的是果肉的糖度光譜信息，果皮的光譜信息則屬于 干擾光譜信息，會影響糖度檢測精度，而果皮越厚則影響越大。臍橙屬于中厚型果皮，果皮 對糖度檢測的影響較大，而相對于朝向光源的入射側(cè)果皮，對應(yīng)近紅外光譜探頭一側(cè)的出 射側(cè)果皮對光譜信息干擾尤為大，由于初始光源的光線在經(jīng)過入射側(cè)果皮、果肉部分的衰 減后，本身光能就衰減到相對較低的程度，而且此時的果肉光譜信息量比較完整，此時再經(jīng) 過一層果皮衰減，果肉近紅外光譜信息會受到很大的干擾。針對現(xiàn)有水果糖度近紅外檢測 的缺陷，本實用新型提出一種臍橙糖度快速無損檢測方法和裝置，校正和消除水果大小及 果皮對糖度檢測的影響，提高臍橙糖度的檢測精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有的臍橙近紅外光譜檢測技術(shù)未考慮果皮對光譜 的干擾以及水果大小重量的影響，檢測精度較低的問題，提供一種臍橙糖度快速無損檢測 裝置，能多角度獲取近紅外光譜的同時獲取臍橙重量和尺寸信息，為校正和消除水果大小 及果皮對臍橙糖度檢測的影響，提高臍橙糖度的檢測精度提供支持。
[0005] 本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種臍橙糖度快速無損檢測裝 置，包括工作臺、光源、近紅外光譜儀，所述工作臺上放置臍橙樣品，近紅外光譜儀連接有作 為光譜數(shù)據(jù)獲取探頭的準直透鏡，所述準直透鏡豎直向下設(shè)置在工作臺的正上方，所述工 作臺上方兩側(cè)分別設(shè)有光源，光源朝工作臺方向水平設(shè)置，工作臺上設(shè)有重量傳感器，所述 準直透鏡的一側(cè)、光源的一側(cè)均設(shè)有用于測量距離的超聲波傳感器，準直透鏡、光源分別通 過可垂直于各自軸線方向移動調(diào)節(jié)的支架進行支撐。本裝置采用兩側(cè)設(shè)置光源、頂部獲取 光譜信息的設(shè)置，能多角度測量臍橙光譜信息，并可以通過剝除部分果皮的方式，分次去除 果皮對光譜的干擾。本裝置還通過重量傳感器、超聲波傳感器的設(shè)置，能檢測臍橙重量、尺 寸信息，并通過這些信息進行校正，消除尺寸大小對檢測的影響。
[0006] 作為優(yōu)選，所述光源設(shè)置在固定套筒內(nèi)，固定套筒內(nèi)從后到前依次設(shè)置有鹵鎢燈 杯、1000 nm低通截止濾光片、600nm高通截止濾光片I、雙凸透鏡、平凸透鏡。
[0007] 作為優(yōu)選，所述工作臺為旋轉(zhuǎn)平臺，旋轉(zhuǎn)平臺的底部設(shè)有控制旋轉(zhuǎn)的步進電機。
[0008] 作為優(yōu)選，所述可調(diào)節(jié)支架為但自由度來回滑動調(diào)節(jié)的單軸位移臺，單軸位移臺 上設(shè)有用于支撐的固定連桿。
[0009] 作為優(yōu)選，獲取臍橙樣品光譜信息操作時，臍橙樣品的赤道平面、光源中軸線、準 直透鏡中軸線位于同于平面。
[0010] 通過上述裝置無損檢測臍橙糖度方法包括以下步驟：
[0011] 步驟1 :建立臍橙糖度的線性回歸方程；
[0012] 步驟1. 1，采集η個臍橙樣本分別記為
[0013] 步驟1. 2,對于每一個臍橙樣本M1, l〈i〈n，將光源對準臍橙樣本M1的赤道中心，由 近紅外光譜儀與光源間隔90度的方向?qū)誓毘葮颖綧 1的赤道中心，采集透過臍橙樣本的 光譜A1I,將臍橙樣本M1轉(zhuǎn)動90度、180度、270度分別采集光譜AJ、AJ、AJJiA 1U AJ、 ~3、Aj取平均值作為臍橙樣本M1的近紅外光譜，其能量值記為A i，臍橙樣本％轉(zhuǎn)動過程 中，光源、近紅外光譜儀的中心線均保持與臍橙樣本赤道面位于同一平面；
[0014] 步驟1. 3,利用重量傳感器測定臍橙樣本M1的重量（記為G J，利用超聲波傳感器 測定臍橙樣本的高度（記為H1)，利用超聲波傳感器測定臍橙樣本赤道平面上兩個相互垂直 方向的赤道直徑，以采集光譜A 1I過程中與近紅外光譜儀中心線重合的赤道直徑記SD1U 與光源中心線重合的赤道直徑記為DJ ;
[0015] 步驟1.4,環(huán)繞臍橙樣本％的赤道圈，分別去除臍橙樣本相對兩側(cè)面90度扇形區(qū) 域的果皮，然后按步驟1. 2中的近紅外光譜儀和光源布置方式，對去除部分果皮的臍橙樣 本每轉(zhuǎn)動90度采集一次光譜，依次記為B1U 、BJ、B1I其中，B 1U 采集過程中臍橙樣 本朝向光源一側(cè)有果皮、朝向近紅外光譜儀一側(cè)無果皮，Bj、Bj采集過程中臍橙樣本朝向 光源一側(cè)無果皮、朝向近紅外光譜儀一側(cè)有果皮；
[0016] 步驟1. 5,將臍橙樣本M1完全去除果皮，對臍橙樣本M1果肉采用國家標準方法測 定其糖度值，作為臍橙樣本％的糖度真實值；
[0017] 步驟1. 6,消除果皮光譜信息對糖度檢測的影響，保留果肉的光譜信息，將能量值
作為去除果皮光譜信息后的臍橙樣本M1的果肉近紅外光譜；
[0018] 步驟1.7,校正水果大小對糖度檢測的影響，將臍橙樣本的近紅外光譜(^采用水果 大小校正因子
作為臍橙樣本M1的果 肉近紅外校正光譜；
[0019] 步驟 1. 8,選取 720nm、756nm、782nm、840nm、886nm、942nm 波長為臍橙糖度的特征 波長，并獲取臍橙樣本M1的果肉近紅外校正光譜中的特征波長的光譜值；
[0020] 步驟1. 9,采用多元線性回歸將步驟1. 8中的特征波長的光譜值與步驟1. 5中 的臍橙樣本的真實糖度值進行關(guān)聯(lián)，建立臍橙糖度的線性回歸方程，線性回歸方程為
[0021] 步驟I. 10,按臍橙樣本重量對果皮光譜能量衰減信息進行區(qū)間統(tǒng)計，臍橙樣品果 皮光譜能量衰減信息為由果皮吸收光能造成的果皮入射和出射光之間的光能衰減值，對于 臍橙樣本M1，其果皮光譜能量衰減信息I1S
將臍橙樣本吣、 M2、M3、…、照重量劃分為4個等跨度的重量區(qū)間，分別統(tǒng)計每個區(qū)間內(nèi)所有臍橙樣品 果皮衰減信息的平均值，分別記為I1、I2、I3、I4;
[0022] 步驟2 :待測臍橙樣本的糖度快速無損檢測；
[0023] 步驟2. 1，選取待測臍橙樣本N，按照步驟1. 2獲取透過待測臍橙樣本N的光，作為 待測臍橙樣本的近紅外光譜，其能量值記為a ;
[0024] 步驟2. 2,按照步驟1. 3測定待測臍橙樣本N的重量、高度及兩個相互垂直方向的 赤道直徑，分別記為g、h、dl及d2 ;
[0025] 步驟2. 3,根據(jù)步驟2. 2中的待測臍橙樣本N的重量g，判斷待測臍橙樣本N的重 量屬于步驟1. 10中的區(qū)間位置，若屬于一區(qū)間，則選取一區(qū)間的果皮衰減信息的平均值I1 作為待測臍橙樣本N的果皮衰減信息，并將能量值c = a+I1作為去除果皮光譜信息后的待 測臍橙樣本N的果肉近紅外光譜；
[0026] 步驟2. 4,校正水果大小對糖度檢測的影響，將待測臍橙樣本N的果肉近紅外光譜 c采用水果大小校正因子
作為待測臍橙 樣本N的果肉近紅外校正光譜；
[0027] 步驟2. 5,對于待測臍橙樣本N的果肉近紅外校正光譜，獲取特征波長720nm、 756nm、782nm、840nm、886nm、942nm 的光譜值；
[0028] 步驟2. 6,將步驟2. 5中的待測臍橙樣本N特征波長的光譜值代入步驟1. 9的線性 回歸方程中，從而獲得待測臍橙樣本N的糖度值預測值，實現(xiàn)臍橙糖度的快速無損檢測。
[0029] 本實用新型的有益效果是：本實用新型的臍橙糖度檢測裝置水平進光、頂部出光， 能通過單側(cè)剝除果皮的差值檢測，去除了果皮的干擾信息，而且可以測量臍橙尺寸信息，校 正臍橙大小對檢測精度的影響，有效提高臍橙糖度快速無損檢測的精度。
【附圖說明】
[0030] 圖1是本實用新型的一種檢測裝置示意圖。
[0031] 圖2是臍橙樣品剝除朝向光源一側(cè)果皮的檢測狀態(tài)示意圖。
[0032] 圖3是臍橙樣品剝除朝向近紅外光譜儀一側(cè)果皮的檢測狀態(tài)示意圖。
[0033] 圖中：1、單軸位移臺I ;2、固定連桿I ;3、超聲波傳感器I ;4、準直透鏡；5、光纖； 6、計算機；7、近紅外光譜儀；8、超聲波傳感器II ;9、雙凸透鏡I ;10、1000 nm低通截止濾光 片I ;ll、600nm高通截止濾光片I ;12、鹵鎢燈杯I ;13、電線I ;14、穩(wěn)壓直流電源I ;15、固 定連桿II ;16、單軸位移臺II ;17、固定套筒I ;18、平凸透鏡I ;19、步進電機；20、重量傳 感器；21、旋轉(zhuǎn)平臺；22、平凸透鏡II ;23、單軸位移臺III ;24、固定連桿III ;25、穩(wěn)壓直流 電源II ;26、電線II ;27、鹵鎢燈杯II ;28、固定套筒II ;29、600nm高通截止濾光片II ;30、 1000 nm低通截止濾光片II ;31、雙凸透鏡II ;32、超聲波傳感