自動(dòng)檢測(cè)蘋果霉心病的裝置及其數(shù)據(jù)測(cè)量設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于農(nóng)業(yè)智能設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種自動(dòng)檢測(cè)蘋果霉心病的設(shè) 備。
【背景技術(shù)】
[0002] 平果霉;L、病又稱;L、腐病，是危害平果內(nèi)部品質(zhì)的主要病害，近年來(lái)紅雖士 蘋果的發(fā)病率普遍較高，一般發(fā)病率為21 %左右，尤其是套袋紅富士，其發(fā)病率高達(dá) 43. 5%-79.5%。蘋果霉心病發(fā)病的主要時(shí)期在果實(shí)成熟期和貯藏期。早中熟蘋果在成熟 采收后大多數(shù)外表分辨不出來(lái)，但進(jìn)入市場(chǎng)或消費(fèi)者手中的發(fā)病果實(shí)不能食用；晚熟品種 進(jìn)入果庫(kù)后，在貯藏期會(huì)繼續(xù)擴(kuò)展和發(fā)病，使全果腐爛，毫無(wú)食用價(jià)值。霉心病所含有的神 經(jīng)毒素具有影響生育、致癌和免疫等毒理作用，因此，霉心病檢測(cè)已成為蘋果產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟待 解決的重大問(wèn)題。
[0003]目前針對(duì)蘋果霉心病的檢測(cè)方法研究較少，其技術(shù)主要是基于蘋果的生物阻抗特 性、光特性以及機(jī)器視覺特性等原理，其中生物阻抗特性涉及的輸入?yún)?shù)較多；光特性多應(yīng) 用全波段光源與光譜儀結(jié)合的檢測(cè)方式，含有較多冗余信息，系統(tǒng)成本高；機(jī)器視覺檢測(cè)分 析過(guò)程復(fù)雜、耗時(shí)，并且目前尚無(wú)較合適的用于霉心病檢測(cè)的檢測(cè)儀器。光譜檢測(cè)技術(shù)的發(fā) 展為蘋果霉心病的檢測(cè)提供了理論基礎(chǔ)。該技術(shù)具有無(wú)損、效率高、速度快、成本低、重現(xiàn)性 好、樣品無(wú)需預(yù)處理、光譜測(cè)量方便、適合現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和在線分析等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。但目前也沒有 利用該技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種自動(dòng)檢測(cè)蘋果霉 心病的設(shè)備，可快速無(wú)損檢測(cè)蘋果霉心病，具有成本低，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，病害判別 精度高等特點(diǎn)。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：
[0006] 自動(dòng)檢測(cè)蘋果霉心病的裝置的數(shù)據(jù)測(cè)量設(shè)備，包括縱向設(shè)置的主架7,主架7上設(shè) 置有縱向的絲杠2,絲杠2的底部設(shè)置有限位行程傳感器8,絲杠2上設(shè)置有滑臺(tái)3,步進(jìn)電 機(jī)1連接滑臺(tái)3帶動(dòng)其在絲杠2上運(yùn)動(dòng)，滑臺(tái)3上連接蘋果支撐座4,蘋果支撐座4的正上 方為L(zhǎng)ED光源6,LED光源6為平面陣列結(jié)構(gòu)，其外安裝有開關(guān)型紅外對(duì)射管5,開關(guān)型紅外 對(duì)射管5的對(duì)射線與LED光源6的陣列平面平行，滑臺(tái)3帶動(dòng)蘋果支撐座4上的待測(cè)蘋果 向上運(yùn)動(dòng)，至開關(guān)型紅外對(duì)射管5的對(duì)射線被待測(cè)蘋果阻擋時(shí)停止，根據(jù)運(yùn)動(dòng)距離獲取待 測(cè)蘋果的直徑，所述蘋果支撐座4的中心安裝有光電二極管9,所述光電二極管9作為光電 轉(zhuǎn)換器件，與運(yùn)放芯片0P07連接，接收透射過(guò)待測(cè)蘋果的光并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。
[0007] 本實(shí)用新型還提供了利用所述數(shù)據(jù)測(cè)量設(shè)備的自動(dòng)檢測(cè)蘋果霉心病的裝置，包括 內(nèi)置判斷模型的處理器，所述待測(cè)蘋果的直徑和電壓信號(hào)均連接至處理器，根據(jù)直徑和電 壓信號(hào)判斷待測(cè)蘋果是否有霉心病。
[0008] 所述限位行程傳感器8與開關(guān)型紅外對(duì)射管5的豎直距離為H，所述步進(jìn)電機(jī)1與 所述處理器連接，當(dāng)開關(guān)型紅外對(duì)射管5的對(duì)射線被待測(cè)蘋果阻擋時(shí)，根據(jù)步進(jìn)電機(jī)1的轉(zhuǎn) 數(shù)和轉(zhuǎn)速得到滑臺(tái)3的豎直運(yùn)動(dòng)距離L，則待測(cè)蘋果的直徑D=H-L。
[0009] 所述光電二極管9的陰極與電阻R2和電容C4的一端連接，電阻R2的另一端接 VCC，電容C4的另一端接地，電阻R2和電容C4組成RC低通濾波器，消除VCC帶來(lái)的高頻噪 聲，光電二極管的陽(yáng)極與電阻R3和電阻R5的一端連接，電阻R3的另一端接地，電阻R5 的另一端接電阻R4的一端和運(yùn)放芯片0P07的正向輸入端，電阻R4的另一端接地，運(yùn)放芯 片0P07的反向輸入端通過(guò)電阻Rl接地，運(yùn)放芯片0P07的輸出端通過(guò)電阻R6接地且輸出 端接有濾波電容C3,運(yùn)放芯片0P07的輸出端與處理器連接，向其輸出電壓信號(hào)。
[0010] 所述LED光源6采用中心波長(zhǎng)為710nm，半波寬度為25nm的LED，采用輸出電流可 調(diào)的PT4115芯片作為驅(qū)動(dòng)芯片，處理器與驅(qū)動(dòng)芯片連接，通過(guò)輸出不同占空比的PffM信號(hào) 調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)芯片的輸出電流，從而實(shí)現(xiàn)LED光源6發(fā)光強(qiáng)度的穩(wěn)定定量調(diào)節(jié)。
[0011] 所述判斷模型為：
[0022] 其中，D為獲取的蘋果直徑，單位為mm;光電轉(zhuǎn)換電壓差值為V，單位為mv，S卩開啟 光源后獲得的轉(zhuǎn)換電壓值與未開啟光源獲得的轉(zhuǎn)換電壓值的差值，Y表示判別結(jié)果，Y= 1， 表示為病果；Y= 0,表示為健康果。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型利用可見光-近紅外透射光譜，基于窄帶光源和影 響霉心病吸光度的蘋果直徑來(lái)檢測(cè)蘋果霉心病，突破了蘋果霉心病快速無(wú)損檢測(cè)理論與方 法，在蘋果入庫(kù)時(shí)能夠及時(shí)準(zhǔn)確的分揀出發(fā)病蘋果，防止了蘋果霉心病病菌的大面積侵染， 有效地降低了蘋果在儲(chǔ)藏過(guò)程的發(fā)病率，而且該檢測(cè)儀在生產(chǎn)線中可以被用于果品分級(jí)分 揀，為建設(shè)"高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全"的現(xiàn)代蘋果產(chǎn)業(yè)體系提供必要的技術(shù)支撐，同時(shí) 項(xiàng)目成果可擴(kuò)展應(yīng)用于其它果品內(nèi)在品質(zhì)的快速無(wú)損檢測(cè)。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1是不同發(fā)病程度的蘋果霉心病病果的透射光譜曲線圖。
[0025] 圖2是本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖3是本實(shí)用新型光譜檢測(cè)模塊電路示意圖。
[0027] 圖4是本實(shí)用新型機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028] 圖5是本實(shí)用新型蘋果支撐座俯視圖。
[0029] 圖6是本實(shí)用新型蘋果支撐座剖視圖。
[0030] 圖7是本實(shí)用新型檢測(cè)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式。
[0032] 本實(shí)用新型的理論依據(jù)：
[0033] 蘋果受霉心病病菌侵染發(fā)病后，其心室生物組織分子發(fā)生變異，對(duì)光譜的吸收、反 射與散射等作用發(fā)生變化，從而導(dǎo)致可見/近紅外透射光譜曲線不同，試驗(yàn)采用4個(gè)50W的 鎢鹵素?zé)艄庠?、海洋光學(xué)光譜儀USB2000+與計(jì)算機(jī)構(gòu)建了蘋果霉心病光譜響應(yīng)特性探尋 平臺(tái)，利用該平臺(tái)對(duì)500個(gè)蘋果樣本進(jìn)行透射光譜測(cè)量并沿果柄處切開，其中獲取到蘋果 果徑相近的27條不同發(fā)病程度的霉心病果的光譜圖像曲線，如圖1所示。
[0034] 分析圖1可知，在光譜儀可響應(yīng)的波段范圍內(nèi)690nm-730nm的波段是對(duì)蘋果霉心 病響應(yīng)最好的波段，且隨著蘋果霉心病病果的發(fā)病程度逐漸增加，透射光譜曲線的透過(guò)峰 逐漸降低，直接的反映了蘋果霉心病發(fā)病程度的增加使得該波段的透射光譜強(qiáng)度值減少， 同時(shí)根據(jù)朗伯比爾定理，蘋果直徑的不同，造成了光源距光譜接收器件的距離，即光程的變 化，從而導(dǎo)致光譜強(qiáng)度的衰減，因此依據(jù)上述原理，已知光譜吸收值與果徑值便可測(cè)量出蘋 果霉心病果的發(fā)病程度。
[0035] 基于此原理開發(fā)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括
[0036]LED光源模塊，光源采用中心波長(zhǎng)為710nm，半波寬度為25nm的LED光源，驅(qū)動(dòng)芯 片采用輸出電流可調(diào)的PT4115芯片，通過(guò)輸出不同占空比的PffM信號(hào)調(diào)節(jié)PT4115的輸出 電流，從而實(shí)現(xiàn)LED光源發(fā)光強(qiáng)度的穩(wěn)定定量調(diào)節(jié)。最終發(fā)出相應(yīng)光強(qiáng)的光，照射于待測(cè)蘋 果的中心。
[0037] 光譜檢測(cè)模塊，采用TH0RLABS公司的FDS1010型光電二極管，光電轉(zhuǎn)化電路如圖 3示。首先在電壓輸入端采用電阻R2和電容C4組成的RC低通濾波器，消除電源帶來(lái)的高 頻噪聲，其次采用運(yùn)放芯片0P07將采樣電阻R3端的電壓VO進(jìn)行放大，而在輸出電壓Vout 端接濾波電容C3,最終獲取到實(shí)際有效的電壓值。
[0038] 果徑在線測(cè)量模塊，采用間接測(cè)量方式，包括豎直移動(dòng)裝置和水