一種快速無(wú)損水果質(zhì)地的檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種水果檢測(cè)裝置，尤其涉及一種快速無(wú)損水果質(zhì)地的檢測(cè)裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，每年水果產(chǎn)量巨大，但是由于水果產(chǎn)后的檢測(cè)與分級(jí)技術(shù) 仍然比較落后，因此水果的出口率依然很低。同時(shí)，隨著我國(guó)的發(fā)展，人民生活水平不斷提 高，人們對(duì)水果的內(nèi)部品質(zhì)要求也越來(lái)越高。質(zhì)地作為評(píng)判水果口感和成熟度的一項(xiàng)關(guān)鍵 指標(biāo)，被廣泛運(yùn)用在了水果種植、采后保存、采后加工以及食用評(píng)估等方面。
[0003] 傳統(tǒng)的水果質(zhì)地檢測(cè)方法采用的是穿刺法，其主要步驟是采用一個(gè)手持式硬度 計(jì)，將壓頭插入果實(shí)一定的深度，該過(guò)程中最大的力則記為果實(shí)的硬度。但是，該方法存在 不易校準(zhǔn)、受人為因素影響大、不可重復(fù)并且是有損檢測(cè)等缺點(diǎn)，因此我們需要找到一種快 速無(wú)損檢測(cè)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)水果質(zhì)地的檢測(cè)。聲學(xué)振動(dòng)法是目前最常用且有效的水果質(zhì)地?zé)o 損檢測(cè)方法之一。
[0004] 在聲學(xué)振動(dòng)法中，檢測(cè)振動(dòng)的傳感器包括接觸式傳感器和非接觸式傳感器。接觸 式傳感器由于會(huì)影響被測(cè)物體的自由振動(dòng)而無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量水果的振動(dòng)特性。非接觸式傳感 器主要包括了麥克風(fēng)和激光多普勒傳感器。但是，麥克風(fēng)的缺點(diǎn)在于容易受環(huán)境噪聲的影 響，應(yīng)用局限性較大。激光多普勒測(cè)振技術(shù)作為一種光學(xué)的檢測(cè)方式，具有不影響被測(cè)物體 自由振動(dòng)和不受環(huán)境噪聲影響等獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，因此十分適合用于聲學(xué)振動(dòng)法檢測(cè)水果的質(zhì) 地?，F(xiàn)有的基于激光多普勒測(cè)振檢測(cè)水果質(zhì)地的技術(shù)中，均是采用掃頻信號(hào)作為水果的激 勵(lì)信號(hào)，該方式的缺點(diǎn)是檢測(cè)速度慢，頻率需要逐漸增大或減小以尋找水果的共振頻率，因 此無(wú)法滿足在線檢測(cè)或者消費(fèi)者現(xiàn)場(chǎng)使用的需求。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 為了解決現(xiàn)有激光多普勒測(cè)振技術(shù)用于水果質(zhì)地檢測(cè)耗時(shí)的問(wèn)題，本實(shí)用新型目 的在于提供一種快速無(wú)損水果質(zhì)地的檢測(cè)裝置，基于激光多普勒測(cè)振技術(shù)，采用沖擊振動(dòng) 的方式用于快速獲取水果的振動(dòng)信息，同時(shí)結(jié)合相應(yīng)的信號(hào)處理方法和化學(xué)計(jì)量學(xué)方法， 建立水果的質(zhì)地預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)水果質(zhì)地的快速無(wú)損檢測(cè)。
[0006] 本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：
[0007] 本實(shí)用新型包括信號(hào)發(fā)生器、振動(dòng)控制器、功率放大器、振動(dòng)發(fā)生機(jī)、擴(kuò)展臺(tái)和 IEPE加速度傳感器、激光多普勒測(cè)振模塊、數(shù)據(jù)采集卡和三腳架；振動(dòng)控制器與信號(hào)發(fā)生 器連接，振動(dòng)控制器的輸出端經(jīng)功率放大器與振動(dòng)發(fā)生機(jī)連接，振動(dòng)發(fā)生機(jī)與擴(kuò)展臺(tái)剛性 連接，擴(kuò)展臺(tái)上固定安裝有IEPE加速度傳感器，水果放置在擴(kuò)展臺(tái)上，IEPE加速度傳感器 與振動(dòng)控制器連接，激光多普勒測(cè)振模塊由激光探測(cè)頭以及與激光探測(cè)頭連接的激光多普 勒測(cè)振控制器組成；激光探測(cè)頭豎直向下安裝在三腳架上，激光探測(cè)頭的激光束垂直于擴(kuò) 展臺(tái)面并投射到水果上表面頂部處，數(shù)據(jù)采集卡的兩路輸入端分別與激光多普勒測(cè)振控制 器和ΙΕΡΕ加速度傳感器的輸出端連接，數(shù)據(jù)采集卡的輸出端與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊連接。
[0008] 所述的激光探測(cè)頭的聚焦鏡頭與水果上表面頂部的垂直距離大于激光探測(cè)頭最 小工作距離。
[0009] 所述的信號(hào)發(fā)生器發(fā)出激勵(lì)信號(hào)至振動(dòng)控制器，并經(jīng)功率放大器放大后控制振動(dòng) 發(fā)生機(jī)工作，該激勵(lì)信號(hào)是脈沖信號(hào)。
[0010] 與【背景技術(shù)】相比，本實(shí)用新型具有的有益效果是：
[0011] 本實(shí)用新型通過(guò)采用沖擊振動(dòng)的方式，大大縮短了激光多普勒測(cè)振技術(shù)用于檢測(cè) 水果質(zhì)地的時(shí)間；同時(shí)，采用多振動(dòng)特征參數(shù)結(jié)合水果質(zhì)量和果形作為預(yù)測(cè)模型的輸入?yún)?數(shù)，提高了模型的預(yù)測(cè)精度和適應(yīng)性。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是本實(shí)用新型的方法流程圖。
[0013] 圖2是本實(shí)用新型的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中一個(gè)激勵(lì)梨振動(dòng)的典型半正弦脈沖信號(hào)。
[0015] 圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例中一個(gè)典型的梨振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)。
[0016] 圖中：1、信號(hào)發(fā)生器；2、振動(dòng)控制器；3、功率放大器；4、振動(dòng)發(fā)生機(jī)；5、擴(kuò)展臺(tái)； 6、IEPE加速度傳感器；7、水果；8、激光探測(cè)頭；9、激光多普勒測(cè)振控制器；10、數(shù)據(jù)采集卡； 11、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0018] 如圖2所示，本實(shí)用新型裝置包括振動(dòng)控制系統(tǒng)和振動(dòng)信號(hào)采集系統(tǒng)，具體包括 信號(hào)發(fā)生器1、振動(dòng)控制器2、功率放大器3、振動(dòng)發(fā)生機(jī)4、擴(kuò)展臺(tái)5和IEPE加速度傳感器 6、激光多普勒測(cè)振模塊、數(shù)據(jù)采集卡10和三腳架；振動(dòng)控制器2與信號(hào)發(fā)生器1連接，振動(dòng) 控制器2的輸出端經(jīng)功率放大器3與振動(dòng)發(fā)生機(jī)4連接，振動(dòng)發(fā)生機(jī)4與擴(kuò)展臺(tái)5剛性連 接，擴(kuò)展臺(tái)5上固定安裝有IEPE加速度傳感器6,水果放置在擴(kuò)展臺(tái)5上，IEPE加速度傳感 器6與振動(dòng)控制器4連接，激光多普勒測(cè)振模塊由激光探測(cè)頭8以及與激光探測(cè)頭連接的 激光多普勒測(cè)振控制器9組成；激光探測(cè)頭8豎直向下安裝在三腳架上，激光探測(cè)頭8的激 光束垂直于擴(kuò)展臺(tái)面并投射到水果上表面頂部處，數(shù)據(jù)采集卡10的兩路輸入端分別與激 光多普勒測(cè)振控制器9和IEPE加速度傳感器6的輸出端連接，數(shù)據(jù)采集卡10的輸出端與 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊11連接。
[0019] 激光探測(cè)頭8的聚焦鏡頭與水果上表面頂部的垂直距離大于激光探測(cè)頭8最小工 作距離。
[0020] 信號(hào)發(fā)生器1發(fā)出激勵(lì)信號(hào)至振動(dòng)控制器2,并經(jīng)功率放大器3放大后控制振動(dòng)發(fā) 生機(jī)4工作，該激勵(lì)信號(hào)是脈沖信號(hào)。
[0021] 如圖1所示，本實(shí)用新型裝置的檢測(cè)過(guò)程包括以下步驟：
[0022] 步驟1)采集建模樣品集：選擇與待測(cè)水果同一批次的同種水果作為試驗(yàn)樣本，試 驗(yàn)樣本的水果依次采用以下所有步驟進(jìn)行測(cè)量；
[0023] 步驟2)測(cè)定質(zhì)量m :用電子天平逐一稱重；
[0024] 步驟3)測(cè)定果形系數(shù)SI :分別沿水果赤道和"果梗-果萼"方向均勻間隔120° 測(cè)量水果的直徑d和高h(yuǎn)各3次，取平均值作為水果的直徑歹和高用高和直徑的比值作 為果形系數(shù)SI :
[0025] SI=Tlfd
[0026] 步驟4)采集振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)：將各個(gè)水果置于振動(dòng)臺(tái)中心位置，振動(dòng)臺(tái)在激勵(lì)信號(hào) 的控制下進(jìn)行振動(dòng)，用激光多普勒測(cè)振儀測(cè)量得到水果的振動(dòng)響應(yīng)數(shù)據(jù)；
[0027] 該激勵(lì)信號(hào)指由信號(hào)發(fā)生器發(fā)出通過(guò)振動(dòng)控制器輸出，并經(jīng)功率放大器放大后控 制振動(dòng)發(fā)生機(jī)工作的信號(hào)，該激勵(lì)信號(hào)是脈沖信號(hào)。
[0028] 用激光多普勒測(cè)振儀測(cè)量水果的振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)的具體方式為：激光探頭豎直向下 固定于三腳架上，調(diào)節(jié)激光探測(cè)頭使激光束聚焦于水果上表面頂部，反射回的激光由激光 探測(cè)頭接收，經(jīng)激光多普勒測(cè)振控制器處理后獲得水果的振動(dòng)響應(yīng)數(shù)據(jù)。
[0029]