[发明专利]一种小型水果品质及货架期在线检测装置及方法

权利要求书

1.一种小型水果品质及货架期在线检测装置，其特征在于所述装置包括机械输送单元、信息采集单元和信息处理单元，所述机械输送单元主要用于传送样品；所述信息采集单元固定于所述机械输送单元上部，用于采集样品的光谱信息；所述信息处理单元利用光纤与所述信息采集单元连接，用于处理采集的光谱信息，其中：

所述机械输送单元包括：机架、两个滚动承轴、一个水平输送带；所述机架底部安装可调节脚垫，并用螺丝与机架连接，用于防滑固定；所述水平输送带置于机架上，并由两个安装于机架两侧的滚动承轴带动，其中一个滚动承轴与所述电机使用皮带相连，形成主动承轴，另一个作为从动承轴，两根滚动承轴均利用螺栓固定在机架的两侧，所述水平输送带的运动方向及速度由控制器直接控制；所述电机置于水平输送带下方的机箱中，用于驱动滚动承轴带动水平输送带。

所述信息采集单元包括：环形卤素灯光源、漫反射光纤探头、光信号接收器和暗箱；所述漫反射光纤探头是无接触式设计呈圆柱形，内部镂空；所述环形卤素灯和所述光信号接收器置于圆柱形探头内，所述环形卤素灯用螺丝固定于所述漫反射光纤探头内壁，并在中央开孔，用于固定所述光信号接收器，所述卤素灯和所述光信号接收器分别用于提供光源和接收反射光信号；所述漫反射光纤探头用支架固定在所述水平输送带上部；所述的信息采集单元所有装置都置于所述暗箱内。

所述信息处理单元包括：微型光纤光谱仪、光纤以及计算机；所述光纤的一端与所述漫反射光纤探头相连，另一端与所述微型光纤光谱仪相连，用于将得到的光信号转化为光谱信息，并传送到所述计算机内；所述计算机与所述微型光纤光谱仪用网线相连接。

2.根据权利要求1所述的一种小型水果品质及货架期在线检测装置，其特征在于，所述环形卤素灯精细分布于圆柱形漫反射探头底部，并用玻璃板加以保护防止污染，灯带光束聚于一个焦点汇成直径为1cm²的光斑，并与所述光信号接收器在同一直线上。

3.根据权利要求2所述的一种小型水果品质及货架期在线检测装置，其特征在于，所述漫反射光纤探头外壁安装一块矩形板，矩形板上开有四个螺孔，并通过螺丝与所述支架固定在水平输送带上部。

4.根据权利要求3所述的一种小型水果品质及货架期在线检测装置，其特征在于，所述支架由一块L型板和一个H型支架组成；L型板一侧与所述漫反射探头外壁用M5螺丝固定，另一侧与所述H型支架用M5螺丝固定，使得探头垂直于传送带上部。所述H型支架固定在传送皮带的两侧，并且可上下调节高度。

5.根据权利要求4所述的一种小型水果品质及货架期在线检测装置，其特征在于，所述暗箱四脚固定在机架上部，四面安装遮光板，顶部具有一块铝板进行避光。所述暗箱正面的遮光板与支撑型材之间用门轴连接，便于打开箱体进行箱内操作。

6.基于根据权利1-5任一项所述装置的一种水果品质及货架期的快速在线检测的方法，其特征在于按照下述步骤进行：

(1)在线获取待测水果的漫反射光谱；

(2)对光谱进行预处理并提取特征波长；

(3)根据预设的水果品质预测模型及货架期判别模型，

(4)预测待测水果的品质及货架期。

7.根据权利要求6所述的一种水果品质及货架期的快速在线检测的方法，，其特征在于，所述预设的水果品质预测模型及货架期判别模型主要通过以下步骤获得：

(1)将水果样品放置托盘中，并置于漫反射光纤探头下，调整探头高度以及水平输送带运动速度，并设置微型光纤光谱仪的积分时间以及采集次数

(2)启动电机，进行光谱采集，当水果样品经过传感器时，触发光谱仪，开始采集水果漫反射光谱，并保存于计算机内。

(3)对保存的光谱首先进行多元散射校正，再进行微分处理以及平滑处理，再通过马氏距离对异常光谱进行剔除

(4)采用特征波长选择算法对处理过的光谱提取特征波长，主要有以下几种方法：竞争性自适应重加权算法(CARS)、连续投影算法(SPA)、间隔偏最小二乘法(iPLS)等。

(5)采用化学计量方法，建立水果品质校正模型以及货架期判别模型。