本發(fā)明涉及水果糖度檢測(cè)，尤其涉及一種基于近紅外光譜的三華李糖度分選裝置及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、李子屬于薔薇科李屬的植物，它是一種落葉喬木，以其多汁且味道鮮美的果實(shí)而聞名，李子的果實(shí)通常呈圓形或橢圓形，顏色多樣，從黃色到深紅色不等，果肉則有黃色或淺綠色，而三華李是李子的一種，屬于薔薇科李亞科，它是一種落葉木本植物，單葉，葉基常具腺體，三華李因其果實(shí)大、風(fēng)味美、品質(zhì)優(yōu)而受到消費(fèi)者的喜愛(ài)。

2、在三華李生產(chǎn)過(guò)程中，糖度分選是為了確保消費(fèi)者能夠獲得口感一致的產(chǎn)品，糖度是衡量水果甜度的重要指標(biāo)，對(duì)于三華李這種以甜度著稱的水果來(lái)說(shuō)，糖度的高低直接影響著消費(fèi)者的食用體驗(yàn)，通過(guò)對(duì)應(yīng)的糖度分選設(shè)備，可以將糖度相似的三華李歸為一類，這樣在銷售時(shí)可以根據(jù)不同的糖度等級(jí)來(lái)定價(jià)，滿足不同消費(fèi)者的需求。

3、傳統(tǒng)的李子等果實(shí)的糖度分選設(shè)備大多結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易安裝和維護(hù)，且通常需要大量人力和時(shí)間，難以滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求，并且容易受到人為因素的影響，導(dǎo)致分選效果不穩(wěn)定，對(duì)三華李的糖度分選精度較低，同時(shí)設(shè)備成本和分選成本也比較高，無(wú)法帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益，因此，本發(fā)明提出一種基于近紅外光譜的三華李糖度分選裝置及其控制方法用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提出一種基于近紅外光譜的三華李糖度分選裝置及其控制方法，解決了傳統(tǒng)的李子等果實(shí)的糖度分選設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且通常需要大量人力和時(shí)間，難以滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求，并且容易受到人為因素的影響，導(dǎo)致分選效果不穩(wěn)定的問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種基于近紅外光譜的三華李糖度分選裝置，包括光譜采集裝置和果實(shí)分選裝置，所述光譜采集裝置固定于果實(shí)分選裝置頂端，所述光譜采集裝置包括檢測(cè)方框和對(duì)稱固定檢測(cè)方框兩側(cè)內(nèi)壁的光電開(kāi)關(guān)，所述檢測(cè)方框呈方形設(shè)置且上下連通開(kāi)口，所述檢測(cè)方框未設(shè)置光電開(kāi)關(guān)的另外兩側(cè)內(nèi)壁分別開(kāi)設(shè)有相互適配的光源口和光纖口；

3、所述果實(shí)分選裝置包括固定于檢測(cè)方框底端并與之連通的第一分選盒和固定于第一分選盒外壁的第一電機(jī)，所述第一電機(jī)的輸出軸通過(guò)軸承貫穿至第一分選盒內(nèi)并固定有第一擋板，所述第一分選盒底端固定有與之連通的第二分選盒，所述第二分選盒外壁固定有第二電機(jī)，所述第二電機(jī)輸出軸通過(guò)軸承貫穿至第二分選盒內(nèi)并固定有第二擋板。

4、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述檢測(cè)方框內(nèi)部對(duì)稱固定有擋光板，所述光源口和光纖口位于兩組擋光板之間，所述擋光板上開(kāi)設(shè)有與光電開(kāi)關(guān)適配的通槽。

5、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述光源口靠近檢測(cè)方框外部的一側(cè)設(shè)有入射光源，所述光源口位置的入射光源采用100w的白熾燈。

6、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述光纖口靠近檢測(cè)方框外部的一側(cè)設(shè)有光譜儀，所述光纖口位置的光譜儀采用硬觸發(fā)模式，當(dāng)有外部的上升沿信號(hào)傳輸給所述光纖口位置的光譜儀時(shí)，所述光纖口位置的光譜儀開(kāi)始采集當(dāng)前物體的光譜。

7、進(jìn)一步改進(jìn)在于：兩組所述光電開(kāi)關(guān)為對(duì)射型光電開(kāi)關(guān)，當(dāng)兩組所述光電開(kāi)關(guān)之間有三華李果實(shí)穿過(guò)，所述光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)到障礙物并產(chǎn)生一個(gè)上升沿給光纖口位置的光譜儀，所述光纖口位置的光譜儀接收到信號(hào)后采集當(dāng)前的光譜信息。

8、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述第一電機(jī)控制第一擋板旋轉(zhuǎn)到達(dá)頂端的速度大于三華李果實(shí)的下落的速度，所述第二電機(jī)控制第二擋板旋轉(zhuǎn)到達(dá)頂端的速度要大于三華李果實(shí)下落的速度。

9、一種基于近紅外光譜的三華李糖度分選裝置的控制方法，包括以下步驟：待分選的三華李果實(shí)經(jīng)過(guò)外置的上料設(shè)備以自由落體的方式一個(gè)接一個(gè)掉落至光譜采集裝置內(nèi)，當(dāng)三華李果實(shí)掉落至檢測(cè)方框內(nèi)部中心位置時(shí)，觸發(fā)兩側(cè)的光電開(kāi)關(guān)，此時(shí)光電開(kāi)關(guān)產(chǎn)生一個(gè)上升沿信號(hào)給光纖口位置的光譜儀，當(dāng)有外部的上升沿信號(hào)傳輸給光譜儀時(shí)，經(jīng)光源口入射至檢測(cè)方框內(nèi)的光線穿透三華李果實(shí)并將信號(hào)傳給光纖口，光譜儀通過(guò)光纖口接收到信號(hào)后開(kāi)始采集當(dāng)前三華李果實(shí)的光譜信息，經(jīng)過(guò)光譜儀判斷分析得到三華李果實(shí)的糖度，糖度信息再由光譜儀傳輸?shù)缴衔粰C(jī)中，隨后上位機(jī)利用串口通信將糖度信息傳輸至單片機(jī)，單片機(jī)做出判斷并控制第一電機(jī)和第二電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)第一擋板以及第二擋板旋轉(zhuǎn)，第一擋板和第二擋板旋轉(zhuǎn)到頂端后卡住并分別形成一個(gè)分選通道，三華李果實(shí)順著分選通道掉落，實(shí)現(xiàn)對(duì)三華李果實(shí)的糖度分選。

10、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述果實(shí)分選裝置中電機(jī)的數(shù)量根據(jù)三華李果實(shí)的糖度分選梯度數(shù)量確定，所述三華李果實(shí)的糖度分選梯度數(shù)量＝電機(jī)數(shù)量+1。

11、本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明通過(guò)光譜采集裝置采集三華李果實(shí)的光譜信息，并基于采集的光譜信息，采取結(jié)合近紅外光譜技術(shù)與單片機(jī)的控制策略，通過(guò)控制第一電機(jī)和第二電機(jī)來(lái)操控第一擋板以及第二擋板的旋轉(zhuǎn)，完成對(duì)三華李果實(shí)的糖度分選控制，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化分選，實(shí)現(xiàn)快速、無(wú)損、高效的分析和識(shí)別，并且減少人為干預(yù)，保證分選效果的穩(wěn)定性，相比于傳統(tǒng)的分選設(shè)備，成本較低，可以提高生產(chǎn)效率，并且該技術(shù)的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，易于安裝和維護(hù)。

技術(shù)特征：

1.一種基于近紅外光譜的三華李糖度分選裝置，包括光譜采集裝置(1)和果實(shí)分選裝置(2)，其特征在于：所述光譜采集裝置(1)固定于果實(shí)分選裝置(2)頂端，所述光譜采集裝置(1)包括檢測(cè)方框(101)和對(duì)稱固定檢測(cè)方框(101)兩側(cè)內(nèi)壁的光電開(kāi)關(guān)(102)，所述檢測(cè)方框(101)呈方形設(shè)置且上下連通開(kāi)口，所述檢測(cè)方框(101)未設(shè)置光電開(kāi)關(guān)(102)的另外兩側(cè)內(nèi)壁分別開(kāi)設(shè)有相互適配的光源口(103)和光纖口(104)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于近紅外光譜的三華李糖度分選裝置，其特征在于：所述檢測(cè)方框(101)內(nèi)部對(duì)稱固定有擋光板(105)，所述光源口(103)和光纖口(104)位于兩組擋光板(105)之間，所述擋光板(105)上開(kāi)設(shè)有與光電開(kāi)關(guān)(102)適配的通槽(106)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于近紅外光譜的三華李糖度分選裝置，其特征在于：所述光源口(103)靠近檢測(cè)方框(101)外部的一側(cè)設(shè)有入射光源，所述光源口(103)位置的入射光源采用100w的白熾燈。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于近紅外光譜的三華李糖度分選裝置，其特征在于：所述光纖口(104)靠近檢測(cè)方框(101)外部的一側(cè)設(shè)有光譜儀，所述光纖口(104)位置的光譜儀采用硬觸發(fā)模式，當(dāng)有外部的上升沿信號(hào)傳輸給所述光纖口(104)位置的光譜儀時(shí)，所述光纖口(104)位置的光譜儀開(kāi)始采集當(dāng)前物體的光譜。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于近紅外光譜的三華李糖度分選裝置，其特征在于：兩組所述光電開(kāi)關(guān)(102)為對(duì)射型光電開(kāi)關(guān)，當(dāng)兩組所述光電開(kāi)關(guān)(102)之間有三華李果實(shí)穿過(guò)，所述光電開(kāi)關(guān)(102)檢測(cè)到障礙物并產(chǎn)生一個(gè)上升沿給光纖口(104)位置的光譜儀，所述光纖口(104)位置的光譜儀接收到信號(hào)后采集當(dāng)前的光譜信息。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于近紅外光譜的三華李糖度分選裝置，其特征在于：所述第一電機(jī)(202)控制第一擋板(203)旋轉(zhuǎn)到達(dá)頂端的速度大于三華李果實(shí)的下落的速度，所述第二電機(jī)(205)控制第二擋板(206)旋轉(zhuǎn)到達(dá)頂端的速度要大于三華李果實(shí)下落的速度。

7.應(yīng)用于權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述的一種基于近紅外光譜的三華李糖度分選裝置的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：待分選的三華李果實(shí)經(jīng)過(guò)外置的上料設(shè)備以自由落體的方式一個(gè)接一個(gè)掉落至光譜采集裝置(1)內(nèi)，當(dāng)三華李果實(shí)掉落至檢測(cè)方框(101)內(nèi)部中心位置時(shí)，觸發(fā)兩側(cè)的光電開(kāi)關(guān)(102)，此時(shí)光電開(kāi)關(guān)(102)產(chǎn)生一個(gè)上升沿信號(hào)給光纖口(104)位置的光譜儀，當(dāng)有外部的上升沿信號(hào)傳輸給光譜儀時(shí)，經(jīng)光源口(103)入射至檢測(cè)方框(101)內(nèi)的光線穿透三華李果實(shí)并將信號(hào)傳給光纖口(104)，光譜儀通過(guò)光纖口(104)接收到信號(hào)后開(kāi)始采集當(dāng)前三華李果實(shí)的光譜信息，經(jīng)過(guò)光譜儀判斷分析得到三華李果實(shí)的糖度，糖度信息再由光譜儀傳輸?shù)缴衔粰C(jī)中，隨后上位機(jī)利用串口通信將糖度信息傳輸至單片機(jī)，單片機(jī)做出判斷并控制第一電機(jī)(202)和第二電機(jī)(205)分別驅(qū)動(dòng)第一擋板(203)以及第二擋板(206)旋轉(zhuǎn)，第一擋板(203)和第二擋板(206)旋轉(zhuǎn)到頂端后卡住并分別形成一個(gè)分選通道，三華李果實(shí)順著分選通道掉落，實(shí)現(xiàn)對(duì)三華李果實(shí)的糖度分選。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于近紅外光譜的三華李糖度分選裝置的控制方法，其特征在于：所述果實(shí)分選裝置(2)中電機(jī)的數(shù)量根據(jù)三華李果實(shí)的糖度分選梯度數(shù)量確定，所述三華李果實(shí)的糖度分選梯度數(shù)量＝電機(jī)數(shù)量+1。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)一種基于近紅外光譜的三華李糖度分選裝置及其控制方法，涉及水果糖度檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，其裝置包括光譜采集裝置和果實(shí)分選裝置，光譜采集裝置固定于果實(shí)分選裝置頂端；本發(fā)明通過(guò)光譜采集裝置采集三華李果實(shí)的光譜信息，并基于采集的光譜信息，采取結(jié)合近紅外光譜技術(shù)與單片機(jī)的控制策略，通過(guò)控制第一電機(jī)和第二電機(jī)來(lái)操控第一擋板以及第二擋板的旋轉(zhuǎn)，完成對(duì)三華李果實(shí)的糖度分選控制，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化分選，實(shí)現(xiàn)快速、無(wú)損、高效的分析和識(shí)別，并且減少人為干預(yù)，保證分選效果的穩(wěn)定性，相比于傳統(tǒng)的分選設(shè)備，成本較低，可以提高生產(chǎn)效率，并且該技術(shù)的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，易于安裝和維護(hù)。

技術(shù)研發(fā)人員：徐賽,鄭煒皓,黃宇浩,陸華忠,梁鑫
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院設(shè)施農(nóng)業(yè)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/24