蘋果霉心病在線檢測(cè)分選試驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、霉心病是一種發(fā)病率較高的蘋果內(nèi)部病害，近年來，光譜技術(shù)以其高效精準(zhǔn)、可用于內(nèi)部品質(zhì)檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于果品檢測(cè)中。現(xiàn)有霉心病無損檢測(cè)方式中，一類是基于分選生產(chǎn)線上集成全波段光譜儀進(jìn)行霉心病判別，存在成本高、數(shù)據(jù)處理復(fù)雜等缺點(diǎn);另一類基于特定波段LED光源的便攜式霉心病無損檢測(cè)設(shè)備，存在檢測(cè)過程復(fù)雜、自動(dòng)化程度低等問題。因此本文針對(duì)蘋果霉心病在線無損傷、快速、高通量檢測(cè)的需求，基于與霉心病相關(guān)的近紅外特征光譜波段為701 nm-728n

2、m的已有結(jié)論，采用透射檢測(cè)方式進(jìn)行蘋果霉心病甄別，確立了蘋果霉心病在線檢測(cè)分選試驗(yàn)平臺(tái)整體設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)搭建了試驗(yàn)平臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)，完成了蘋果霉心病在線檢測(cè)分選試驗(yàn)平臺(tái)信息采集系統(tǒng)硬件和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了蘋果霉心病在線檢測(cè)分選實(shí)驗(yàn)平臺(tái)整體性能測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了蘋果霉心病多源信息獲取、病害檢測(cè)與實(shí)時(shí)分選。主要工作及結(jié)論如下:
　　(1)蘋果霉心病在線檢測(cè)分選試驗(yàn)平臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。針對(duì)霉心病在線檢測(cè)方案設(shè)計(jì)，結(jié)合機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，利

3、用三維軟件Creo Parametric2.0完成了包括在線檢測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)支架、傳動(dòng)系統(tǒng)、檢測(cè)模塊、稱重模塊、分選模塊等的設(shè)計(jì)和研制，裝配完成了蘋果分選試驗(yàn)平臺(tái)三維模型，加工得到機(jī)械實(shí)體。
　　(2)蘋果霉心病多源信息獲取系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。針對(duì)各信息的在線獲取，開展了蘋果圖像信息、透射光強(qiáng)以及重量信息采集技術(shù)研究，設(shè)計(jì)了各模塊信息采集電路，為實(shí)現(xiàn)多源信息的實(shí)時(shí)采集、后期數(shù)據(jù)處理以及判別模型提供了基礎(chǔ)。
　　(3)基于總線的蘋果霉心

4、病在線檢測(cè)分選試驗(yàn)平臺(tái)協(xié)同時(shí)序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過在各功能模塊前設(shè)有紅外對(duì)射的方式，獲取系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)序，實(shí)現(xiàn)蘋果位置實(shí)時(shí)追蹤。根據(jù)控制系統(tǒng)軟件功能要求，分別設(shè)計(jì)圖像、透射光強(qiáng)度、重量信息采集控制系統(tǒng)軟件。對(duì)于圖像信息的采集，采用雙攝像頭獲取蘋果圖像并通過總線傳輸?shù)姆绞綄D像信息上傳至上層平臺(tái);對(duì)于透射光強(qiáng)度的采集，基于自主設(shè)計(jì)的窄帶LED光源，采用自動(dòng)對(duì)靶技術(shù)實(shí)現(xiàn)透射光路完全正向穿透心部，保證透射光強(qiáng)采集精準(zhǔn)度，最終將采集得到的透射光強(qiáng)度信

5、息上傳至上層平臺(tái);對(duì)于重量信息的采集，自主設(shè)計(jì)傳送式稱重臺(tái)對(duì)其進(jìn)行重量測(cè)量，數(shù)據(jù)可通過串口經(jīng)由處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理上傳至上層平臺(tái)進(jìn)行保存;最后分選模塊根據(jù)蘋果等級(jí)信息，完成分選。
　　(4)蘋果霉心病在線檢測(cè)分選試驗(yàn)平臺(tái)性能測(cè)試。根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)及實(shí)際應(yīng)用需求，對(duì)在線檢測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試，主要包括系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間、分選效率測(cè)試、霉心病判別準(zhǔn)確率、分選成功率和信息采集精度測(cè)試。試驗(yàn)結(jié)果表明，在線檢測(cè)分選試驗(yàn)平臺(tái)檢測(cè)模塊最大運(yùn)行速度為0.

6、15m/s。考慮到實(shí)際生產(chǎn)需要，檢測(cè)模塊運(yùn)行速度為0.1m/s，重量采集模塊運(yùn)行速度為0.1m/s，分選模塊運(yùn)行速度為0.2m/s，運(yùn)行時(shí)間為22.5s-25s。單個(gè)蘋果檢測(cè)時(shí)間為1.5s，蘋果檢測(cè)效率可以達(dá)到2400個(gè)/小時(shí);判別準(zhǔn)確率為83.3％，分選整體成功率為98.1％，伺服系統(tǒng)定位精度較高，縱徑測(cè)量最大相對(duì)誤差為2.8％，橫徑測(cè)量最大相對(duì)誤差為2.2％;質(zhì)量測(cè)量最大相對(duì)誤差為1.7％，精度較高。以上測(cè)試均滿足在線檢測(cè)分選試驗(yàn)平