[发明专利]一种无损检测丰水梨缺陷的装置与用法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无损检测丰水梨缺陷的装置与用法，是一种针对丰水梨的基于计算机视觉和振动频谱分析融合无损检测丰水梨缺陷的方法与装置，属于农业工程技术领域。

背景技术

随着人们生活水平的提高，对水果的消费已经从重数量到重质量的方向转化，同时如何改变我国农产品出口附加值低的现状，为农民及水果加工企业创收成为近年来水果流通，贮藏及检测关注最多的问题。

梨果属蔷薇科，梨亚科梨属落叶果树。我国是世界上梨树种植面积最大、产量最高的国家。但由于长期以来，我国梨果栽培技术落后，管理粗放，加之目前梨果采后处理环节薄弱，致使梨果品质参差不齐，使其价值和竞争力大为降低，难以适应市场果品竞争的销售形势。提高竞争力的主要途径之一是提高产品品质，而保证产品品质的重要手段就是应用先进的品质检测技术对果品在贮藏加工和流通过程中按其质量进行分级。

由于梨果在生长过程中受到诸如种子、地域、气候、土壤、营养、病虫害等因素的制约，使得在采收及采后贮藏过程中容易产生各种类型的缺陷，这些缺陷如果不能及时地在包装分装之前识别出来，将极大影响梨果的销售。

计算机视觉技术是利用图像传感器获取对象的图像，并将图像转化成数据矩阵，用计算机进行分析，同时完成与视觉有关的任务。计算机视觉已有40多年的历史，目前，计算机视觉技术对于农产品品质的检测主要局限于外部品质，这其中主要集中在大小、形状、颜色、表面缺陷等方面。

农产品的声学特性是指农产品在声波作用下的反射特性、散射特性、透射特性、吸收特性、衰减系数和传播速度及其本身的声阻抗与固有频率等，它们反映了声波与农产品相互作用的基本规律。利用声学特性对其品质进行无损检测，并结合频谱分析可以较好的识别农产品的内部缺陷。

多传感器信息融合是一个多级、多层面的数据处理过程，主要完成对来自多个信息源的数据进行自动检测、关联、相关、估计及组合等处理。在多种传感信息资源融合中，各传感信息资源可能存在相互交叉现象。它依据某种准则对这些信息进行分析、综合和平衡，以期获得若干个最佳简化的综合变量。与单一检测手段相比，它具有信息量大、鲁棒性好以及与符合人类认知过程等优点。

基于计算机视觉和振动频谱分析的检测技术具有检测速度快，结果精确等特点。近年来国内研究学者做了大量的工作，但都是单独利用图像信息或声音频谱信息对水果的外部或内部缺陷进行检测分级。未见用计算机视觉技术和振动频谱分析的融合无损检测丰水梨缺陷的研究。

发明内容

本发明一种针对丰水梨的多传感器融合无损检测内外缺陷的方法与装置，对丰水梨内外的各种缺陷分别利用计算机视觉和振动频谱分析采集相关信息再进行两个层次的融合处理，可以快速全面的识别丰水梨的内外缺陷。

技术方案

1.一种无损检测丰水梨内外缺陷的装置，其特征在于：包括A光照系统、B传送系统、C检测系统和D分析判断系统，其中：

A光照系统

光照系统由四盏25W卤钨光电管(7)组成，四盏卤钨光电管(7)安装在摄像头(1)的四周，距离摄像头中心长度为10cm，摄像头和光电管的固定端贴有纯黑色膜，用于消除反射光造成的噪声，此固定端通过铰链连接在支架(17)上；

B传送系统

传送系统由传送带(10)、托盘(9)、采集室(12)以及主步进电机(13)组成，传送带(10)由安装在装置机壳(15)内部的主步进电机(13)控制，传送带上固定托盘(9)；

C检测系统

检测系统包括图像采集模块和振动频谱分析模块，其中图像采集模块由摄像头(1)、图像数据采集卡(2)、卤钨光电管(7)构成，摄像头(1)和声级计(3)安装固定在支架(17)上，摄像头(1)镜头距离托盘25cm；

振动频谱分析模块由声级计(3)、波形数据采集卡(4)、敲击棒(8)、辅步进电机(14)、消声垫(16)组成，敲击棒(8)固定转轴距离托盘15cm，敲击棒PVC材料(8)长度8cm，直径5mm；辅步进电机(14)安装在机壳(15)内部靠近的敲击棒(8)的位置，控制敲击棒(8)对样品的持续敲击动作，每次敲击产生一个有效音波信号，并被采集进入波形数据采集卡(4)，消声垫(16)固定于敲击棒下方5cm处，用于消除敲击过程中可能产生的不符合采集范围的杂乱声学信号；

D分析判断系统