[发明专利]一种基于近红外光谱理论的智能采摘装置及其工作方法

说明书

本发明涉及一种基于近红外光谱理论的智能采摘装置，属于水果智能采摘技术领域。本发明包括近红外光谱设备、机械装置和智能控制装置，近红外光谱设备、智能控制装置均安装在机械结构装置上。近红外光谱设备直接通过数据传输总线与智能控制装置连接，将采集的光谱数据传输给智能控制装置进行处理。机械装置通过导线与智能控制装置相连接，由智能控制装置来控制机械部分的工作运动。本发明有利于解决现在采摘机器智能化程度不高的问题。此装置能够克服气候环境影响因素，运行过程中性能稳定，效率高，可靠性高，适应性强的特点。

技术领域

本发明涉及一种基于近红外光谱理论的智能采摘装置及其工作方法，属于水果智能采摘技术领域。

背景技术

近红外光谱理论是利用物质对不同波长的红外辐射的吸收特性，进行分子结构和化学组成分析的仪器。近红外光谱设备通常由光源，单色器，探测器和计算机处理信息系统组成。根据分光装置的不同，分为色散型和干涉型。对色散型双光路光学零位平衡红外分光光度计而言，当样品吸收了一定频率的红外辐射后，分子的振动能级发生跃迁，透过的光束中相应频率的光被减弱，造成参比光路与样品光路相应辐射的强度差，从而得到所测样品的红外光谱。近红外光谱属于分子振动光谱，本质上是不同分子官能团的振动倍频和组合频，近红外光谱的吸收波长的官能团主要是含氢官能团，包括C-H, N-H, O-H, H₂O等。近红外漫反射发生时，水果内部的分子与光线发生作用，部分光的能量被吸收，即光谱中包含着水果的内部信息，因此可以用近红外光谱对水果进行分析，光谱图的不同吸收峰，代表着样品的不同信息。且只有相同的分子结构才能产生相同的光谱。近红外光谱检测过程具有省时简单、不用破坏和浪费样品、分析速度快、成本低、结果重现性好等特点，是一种快速、方便和无损坏的检测方法。

我国水果产业发展迅猛，种植面积和年产量双居世界第一，是世界上水果生产的大国。在整个水果种植过程中，成熟水果的采摘耗时最长，劳动力需求最大;而随着外出务工人员的增多，农村劳动力人口下降，导致劳力成本上涨，果农的生产成本增加，用工成本高严重制约着水果产业的发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于近红外光谱理论的智能采摘装置及其工作方法，用于解决现有采摘装置智能化程度不高。此装置智能化程度高，能够克服气候环境影响因素，运行过程中性能稳定，效率高，可靠性高，适应性强的特点。

本发明采用的技术方案是：一种基于近红外光谱理论的智能采摘装置，包括近红外光谱设备、机械装置和智能控制装置，近红外光谱设备、智能控制装置均安装在机械结构装置上；

所述近红外光谱设备包括发射光源探头18、接受光源探头19和数据处理器；发射光源探头18用于向目标物发射近红外光谱，接受光源探头19用于接收水果反射后的近红外光谱，接受光源探头19与数据处理器连接，数据处理器与智能控制装置连接；

所述机械装置包括可移动载体、机械手臂、夹持器1、横向滑动装置、锯齿形刀片20；所述可移动载体为齿轮13、驱动电机14和履带的组合体，所述横向滑动装置通过转动部件安装在可移动载体上方且与机械手臂连接，用于改变机械手臂的位置，机械手臂固定在横向滑动装置上方，夹持器1安装在机械手臂的前端，锯齿形刀片20安装在夹持器1的前端；

所述的智能控制装置包括工控计算机15及与工控计算机15连接的伺服电机、运动控制卡、GPIB卡、驱动电机14、标准样本库、电源箱12、机器视觉系统；工控计算机15通过GPIB卡与标准样本库连接，通过运动控制卡分别与驱动电机14、横向滑动装置的转动部件连接；驱动电机14用于驱动齿轮13的转动，所述机器视觉系统包括LED灯源、CCD摄像头Ⅰ4、CCD摄像头Ⅱ5、数字图像处理模块；CCD摄像头Ⅰ4、CCD摄像头Ⅱ5均与数字图像处理模块连接，LED灯源、数字图像处理模块均与工控计算机15连接，数据处理器、夹持器1、锯齿形刀片20均与工控计算机15连接。