苹果内外品质在线无损检测分级系统设计与试验

摘要：

目前苹果品质检测分级机械存在结构复杂、价格昂贵以及不能兼顾内外品质的缺点.苹果的内部品质和外部品质都是决定苹果价值的关键因素,故该研究根据静态条件下的试验分析,设计了苹果内外品质在线无损检测分级系统.该系统主要由哑铃式滚子、机器视觉外观品质检测系统模块、近红外内部品质检测系统模块、分级模块以及控制系统组成.在机器视觉外部品质检测模块设计中,为了增大苹果有碰伤部位和无碰伤部位之间的对比度,通过采集有碰伤部位和无碰伤部位的反射率光谱,确定在730 nm处两者的反射率差异最大,并以此选用波长为730 nm的红色LED光源作为机器视觉模块的光源.为获得苹果整个表面信息,苹果在向前运动的过程中完成自转,并利用算法将单个苹果3个运动状态下的图像进行提取和合成,随后对图像进行高斯滤波,大津法二值化以及轮廓提取处理,当该苹果判断为有碰伤时,直接发送剔除指令,当判断为无碰伤,对轮廓提取后图像进行圆拟合处理,并利用拟合圆直径得到该苹果的大小.近红外内部品质检测系统模块设计中,对比2种近红外检测结构,并以试验确定了将探头和光源布置在下的设计方式.最终,通过试验验证得到了系统的在线检测性能,系统对于苹果有无碰伤检测总体正确率为94%,大小检测的相关系数为0.9646,均方根误差为2.281 mm,苹果内部可溶性固形物含量所建立模型的校正集相关系数为0.9508,校正集均方根误差为0.3426%,预测集相关系数为0.9492,预测集均方根误差为0.4487%.单个苹果的检测时间为0.71 s.整机具有体积小、结构简单、成本较低的优点,适用于农户和中小型企业.

关键词：机器视觉、近红外光谱、无损检测、苹果

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分类号：TS251.7;S237(食品工业)

资助基金：国家重点研发计划项目2016YFD0400905-5

在线出版日期：2018-06-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：267-275