蘋果霉心病在線檢測分選試驗平臺設(shè)計與實現(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)檢測的優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于果品檢測中?，F(xiàn)有霉心病無損檢測方式中，一類是基于分選生產(chǎn)線上集成全波段光譜儀進行霉心病判別，存在成本高、數(shù)據(jù)處理復(fù)雜等缺點;另一類基于特定波段LED光源的便攜式霉心病無損檢測設(shè)備，存在檢測過程復(fù)雜、自動化程度低等問題。因此本文針對蘋果霉心病在線無損傷、快速、高通量檢測的需求，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，采用透射檢測方式進行蘋果霉心病甄別，確立了蘋果霉心病在線檢測分選試驗平臺整體設(shè)計方案，設(shè)計搭建了試驗平臺機械系統(tǒng)，完成了蘋果霉心病在線檢測分選試驗平臺信息采集系統(tǒng)硬件和控制系統(tǒng)的設(shè)計，并進行了蘋果霉心病在線檢測分選實驗平臺整體性能測試，實現(xiàn)了蘋果霉心病多源信息獲取、病害檢測與實時分選。主要工作及結(jié)論如下:
　　(1)蘋果霉心病在線檢測分選試驗平臺機械系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)。針對霉心病在線檢測方案設(shè)計，結(jié)合機械結(jié)構(gòu)設(shè)計原理，利

3、用三維軟件Creo Parametric2.0完成了包括在線檢測試驗平臺支架、傳動系統(tǒng)、檢測模塊、稱重模塊、分選模塊等的設(shè)計和研制，裝配完成了蘋果分選試驗平臺三維模型，加工得到機械實體。
　　(2)蘋果霉心病多源信息獲取系統(tǒng)硬件設(shè)計。針對各信息的在線獲取，開展了蘋果圖像信息、透射光強以及重量信息采集技術(shù)研究，設(shè)計了各模塊信息采集電路，為實現(xiàn)多源信息的實時采集、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、病在線檢測分選試驗平臺協(xié)同時序控制系統(tǒng)設(shè)計。通過在各功能模塊前設(shè)有紅外對射的方式，獲取系統(tǒng)運行時序，實現(xiàn)蘋果位置實時追蹤。根據(jù)控制系統(tǒng)軟件功能要求，分別設(shè)計圖像、透射光強度、重量信息采集控制系統(tǒng)軟件。對于圖像信息的采集，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;對于透射光強度的采集，基于自主設(shè)計的窄帶LED光源，采用自動對靶技術(shù)實現(xiàn)透射光路完全正向穿透心部，保證透射光強采集精準(zhǔn)度，最終將采集得到的透射光強度信

5、息上傳至上層平臺;對于重量信息的采集，自主設(shè)計傳送式稱重臺對其進行重量測量，數(shù)據(jù)可通過串口經(jīng)由處理器對數(shù)據(jù)進行處理上傳至上層平臺進行保存;最后分選模塊根據(jù)蘋果等級信息，完成分選。
　　(4)蘋果霉心病在線檢測分選試驗平臺性能測試。根據(jù)設(shè)計目標(biāo)及實際應(yīng)用需求，對在線檢測試驗平臺進行系統(tǒng)測試，主要包括系統(tǒng)運行時間、分選效率測試、霉心病判別準(zhǔn)確率、分選成功率和信息采集精度測試。試驗結(jié)果表明，在線檢測分選試驗平臺檢測模塊最大運行速度為0.

6、15m/s?？紤]到實際生產(chǎn)需要，檢測模塊運行速度為0.1m/s，重量采集模塊運行速度為0.1m/s，分選模塊運行速度為0.2m/s，運行時間為22.5s-25s。單個蘋果檢測時間為1.5s，蘋果檢測效率可以達(dá)到2400個/小時;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，縱徑測量最大相對誤差為2.8％，橫徑測量最大相對誤差為2.2％;質(zhì)量測量最大相對誤差為1.7％，精度較高。以上測試均滿足在線檢測分選試驗平