[发明专利]基于可见近红外光谱的水果糖酸度在线检测与分选生产线

说明书

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。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，消费者在选购水果时不仅注重大小，颜色和外观形状等外部品质，而且更注重内部品质，如口感、糖度和酸度等指标。目前国外水果采摘后分选，开始由外部品质检测走向内外部兼顾的全品质量检测，如日本，美国等一些水果生产公司纷纷标榜其品牌水果除具大小、外观等最佳品质外，更具有内部营养品质的保证。近红外光谱无损检测技术是既能检测水果内部品质又不破坏水果的新技术，目前在国外如：日本，美国，比利时，新西兰，以色列等国已将该技术投入到农产品产后处理和加工过程中，并研发了相关的检测装置。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。

美国专利NO.4883953，NO.5089701分别介绍了对于不同的检测水果，如：哈密瓜，柑桔，苹果等，运用不同的光谱波段进行了水果内部品质检测装置的开发，但没有充分考虑水果检测外部信号和逻辑器件对控制的干扰。公开号CN2779390的中国专利公开了一种近红外水果糖酸度分析用检测装置，但没有涉及产后水果的分选。公告号2553907、公告号2555109、公开号1394699、公告号2555110的中国专利公开了基于水果机器视觉生产线的分选装置，利用图像处理对水果形状，大小，色泽，表皮光滑度等外部品质进行分选，但均采用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。公告号100449301的中国专利公开了多级输送及分选的光特性水果内部品质分选装置，但生产线复杂，可靠性受限于外围分选逻辑器件的影响。

从国内研究报道来看，国内使用可见近红外光谱在农产品品质分析方面，主要集中在谷物和部分果蔬内部品质实验室分析上，而对内部品质指标(糖度、酸度、硬度和VC含量等)的无损检测装置至今还未见报道。分析目前国内引进的相关农产品品质无损检测设备，大部分是高精密度的实验室光谱分析仪器，除检测成本高，检测时间长外，更不适合于实时高速作业的生产线。另外，随着农业信息化技术的不断推进，给水果生产提出了更高要求，适时判断水果的营养品质，及时优化水果生产链的规模是确保水果品质大规模商品化的关键步骤。

发明内容

本发明的目的是，根据现有水果内部糖酸度的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，机械电子，自动控制和化学计量学等多学科技术，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，并结合可靠性强的PLC进行水果队列动态配准，采用侧翻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。

本发明的技术方案是：提供了一种用于水果糖酸度在线检测与分选生产线，通过采集水果在300-2500nm波段范围内的可见近红外漫反射光谱，并利用预先建立的水果糖酸度预测模型，计算出水果内部的糖酸度含量，结合自动控制技术，实现水果内部糖酸度的在线检测与自动分选。

本发明水果糖酸度在线检测与分选生产线包括：机械输送装置，可见近红外光谱检测装置和分选控制装置。机械输送装置输送水果进入可见近红外光谱检测装置，可见近红外光谱检测装置把检测的结果传递给分选控制装置实现分选。

本发明的结构示意图如图1所示。图中(I)为可见近红外光谱检测装置，(II)为分选控制装置，(III)为机械输送装置。

机械输送装置(III)包括：侧翻式果盘(5)，分选执行机构(13)，电机(56)，减速器(17)，驱动链轮(18)，链轮(3)，链条(4)，分选口(12、14、16)，支撑导轨(11)和固定支架(19)。电机与减速器连接，减速器与驱动链轮连接，链轮与链条输送侧翻式果盘构成循环输送装置。三个分选执行机构分别安装在三个分选口处，执行分选指令。

可见近红外光谱检测装置(I)包括：光照箱(6)，光照单元(7)，光纤光谱仪(24)。光照单元安装在光照箱内，光照单元与光纤光谱仪连接；光谱仪通过USB口与计算机连接。

分选控制装置(II)包括：可编程控制器PLC(10)，光电接近开关(1)，编码盘(2)，分选口(12、14、16)，旋转电磁铁(15)；光电接近开关安装在编码盘前端；三个旋转电磁铁安装在分选口处的执行机构上。