專利名稱：一種果實(shí)硬度檢測(cè)方法及專用電子式果實(shí)硬度計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測(cè)果實(shí)硬度的方法和儀器，具體涉及一種檢測(cè)果實(shí)硬度的方法以及實(shí)施該方法的電子式果實(shí)硬度計(jì)。
背景技術(shù)：
果實(shí)硬度，是衡量果實(shí)成熟度的重要指標(biāo)。另外，在水果保鮮行業(yè)，經(jīng)常需要測(cè)量水果硬度，從而反映出水果在保鮮庫(kù)中的保鮮效果，并作為出庫(kù)后保鮮時(shí)間的推算依據(jù)。蘋果、梨等水果的果實(shí)硬度是水果單位面積(S)承受的壓力(N)，它們的比值定義為果實(shí)硬度(P) :P=N/S，P代表被測(cè)水果硬度值，以帕、千帕或千克/厘米2表示。N代表 壓在果實(shí)面上的力，S代表果實(shí)的受力面積。通常的測(cè)量方法是將壓頭均速插入果肉中規(guī)定的深度，取得的最大值，即是果實(shí)硬度。傳統(tǒng)果實(shí)硬度計(jì)，普遍采用機(jī)械指針式，利用彈簧作為壓力檢測(cè)元件，用手持方式將測(cè)頭插入果實(shí)規(guī)定的深度(一般是10mm)，指針指向測(cè)量的最大結(jié)果。這種測(cè)量方式存在如下主要問題。第一、不易校準(zhǔn)。測(cè)量的準(zhǔn)確度由彈簧的彈力決定，只能在生產(chǎn)過程中通過選用適當(dāng)彈力的彈簧來保證。對(duì)于使用后造成的彈性改變，摩擦力變化，用戶想校準(zhǔn)，十分困難，幾乎無法實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)。第二、操作者人為影響過大。在測(cè)量果實(shí)硬度時(shí)，依靠手工將測(cè)頭插入果實(shí)，由于人手很難保證力度均勻、方向垂直地插入到規(guī)定深度，而且不同人的操作力度和操作習(xí)慣不同，人為因素大為增加，測(cè)量結(jié)果往往存在主觀性，差異很大，容易產(chǎn)生爭(zhēng)議。第三、無法取得果實(shí)不同深度硬度值的分布曲線。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種果實(shí)硬度檢測(cè)方法及專用電子式果實(shí)硬度計(jì)，
第一、通過改變檢測(cè)方法，保證硬度檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和一致性。第二、通過改進(jìn)結(jié)構(gòu)和工作原理，使得檢測(cè)儀器易于校正，同時(shí)測(cè)量壓頭穩(wěn)定、勻速運(yùn)動(dòng)，確保硬度檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和一致性。第三、通過計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)方法和儀器的智能化；并能夠取得果實(shí)不同深度硬度值的分布曲線。為了解決這一技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種果實(shí)硬度檢測(cè)方法，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行檢測(cè)
第一步在儀器啟動(dòng)后，系統(tǒng)首先自動(dòng)清零，這時(shí)放上校準(zhǔn)用的砝碼，對(duì)稱重傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)；
第二步將被檢果實(shí)放置在測(cè)量壓頭的正下方并與稱重傳感器相連的托盤上；第三步步進(jìn)電機(jī)或者伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)測(cè)量壓頭勻速下降，當(dāng)測(cè)量壓頭與果實(shí)接觸時(shí)，稱重傳感器感受到增量信號(hào)，并將信號(hào)傳輸給微處理器，這時(shí)微處理器開始計(jì)算插入深度，并記錄測(cè)量壓頭每前進(jìn)一步獲得的壓力數(shù)據(jù)；
第四步微處理器或者計(jì)算機(jī)利用所述的壓力數(shù)據(jù)與測(cè)量壓頭的截面積相除，得到不同深度的一系列硬度值，取其中的最大值作為果實(shí)硬度值并顯示。還可以包括以下步驟
第五步微處理器獲得的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，通過管理軟件繪制出果實(shí)不同深度硬度值的分布曲線。一種實(shí)現(xiàn)所述的檢測(cè)方法的專用電子式果實(shí)硬度計(jì)，其特征在于它包括殼體，安 裝在殼體上的電子線路板以及稱重傳感器；在殼體上方設(shè)置有底端固定在殼體上的主支架，主支架的上端連接有安裝板，并在安裝板的上方設(shè)置有底端固定在安裝板上的電機(jī)支架；在電機(jī)支架上分別安裝有電機(jī)和原點(diǎn)傳感器；還包括上端與所述的電機(jī)連接并由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的直行機(jī)構(gòu)，該直行機(jī)構(gòu)的下端帶有由直行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)勻速升降的測(cè)量壓頭；在殼體上還安裝有位于所述測(cè)量壓頭正下方的托盤，該托盤與所述的稱重傳感器相連接；所述的電子線路板包括微處理器，分別與微處理器連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊通過放大電路與所述的稱重傳感器相連接；所述的微處理器還連接有顯示屏和鍵控；所述的微處理器還與原點(diǎn)傳感器連接；所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與所述的電機(jī)連接。微處理器還可以通過通信口連接有計(jì)算機(jī)。本發(fā)明的積極效果在于
第一、在電控裝置控制下，采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)直行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)測(cè)量壓頭升降的方式實(shí)施果實(shí)硬度檢測(cè)，保證了硬度檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，并且易于校準(zhǔn)。并且針對(duì)同一被檢果實(shí)，不同操作者在不同操作環(huán)境下取得的檢測(cè)結(jié)果具有高度的一致性。第二、本發(fā)明的電子式果實(shí)硬度計(jì)采用單片機(jī)微處理器，實(shí)現(xiàn)了智能化控制的自動(dòng)測(cè)量過程。第三、本發(fā)明的電控裝置設(shè)有串口，可與電腦連接，并通過專門編寫的管理軟件，可進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、保存、分析等工作。特別地，本發(fā)明能夠連續(xù)采集自測(cè)量壓頭接觸果實(shí)至插入到設(shè)定深度全過程中不同深度的硬度值，并以此為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)繪制出果實(shí)不同深度硬度值的分布曲線，有利于深入分析果實(shí)內(nèi)部品質(zhì)。


圖I是本發(fā)明的專用電子式果實(shí)硬度計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的電控原理示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。本發(fā)明的測(cè)量方法如下。在儀器啟動(dòng)后，第一次自動(dòng)清零，這時(shí)放上校準(zhǔn)用的砝碼，通過液晶顯示屏15顯示砝碼重量數(shù)值，對(duì)稱重傳感器11進(jìn)行校準(zhǔn)。測(cè)量時(shí)首先將被檢果實(shí)放置在與稱重傳感器11相連的托盤3上，并使被檢果實(shí)位于測(cè)量壓頭4的正下方。然后控制稱重傳感器11第二次清零，控制步進(jìn)電機(jī)7正向運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)測(cè)量壓頭4向下勻速運(yùn)動(dòng)。測(cè)量壓頭4接觸到果實(shí)時(shí)，稱重傳感器11感受到增量信號(hào)，并將信號(hào)傳輸給微處理器16，這時(shí)微處理器16開始計(jì)算插入深度，并記錄插入過程的壓力數(shù)據(jù)。微處理器16將設(shè)定的插入深度轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)7運(yùn)轉(zhuǎn)的步數(shù)，控制步進(jìn)電機(jī)7運(yùn)行，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的步數(shù)時(shí)，就表示測(cè)量壓頭4插入到了設(shè)定深度。在上述過程中，微處理器16取得了步進(jìn)電機(jī)7每前進(jìn)一步獲得的壓力數(shù)據(jù)；利用所述的壓力數(shù)據(jù)與測(cè)量壓頭4的截面積相除，即得到不同深度的一系列硬度值，取其中的最大值作為果實(shí)硬度值并在液晶顯示屏15顯示。在完成測(cè)量后，微處理器16自動(dòng)控制步進(jìn)電機(jī)7反轉(zhuǎn)，回到原位。本發(fā)明還可以通過通信口 17連接計(jì)算機(jī)，將微處理器16獲得的壓力數(shù)據(jù)傳輸給 計(jì)算機(jī)，通過管理軟件繪制出果實(shí)不同深度硬度值的分布曲線?；蛘邔⑽⑻幚砥?6獲得的系列硬度數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，通過管理軟件繪制出果實(shí)不同深度硬度值的分布曲線。如圖I所示，本發(fā)明專用電子式果實(shí)硬度計(jì)包括殼體2和安裝在殼體2內(nèi)部的電源1，電子線路板12以及稱重傳感器11。在殼體2上方設(shè)置有底端固定在殼體2上的主支架10，主支架10的上端固定有安裝板9，并在安裝板9的上方設(shè)置有底端固定在安裝板9上的步進(jìn)電機(jī)支架8。在步進(jìn)電機(jī)支架8上分別安裝有步進(jìn)電機(jī)7和原點(diǎn)傳感器6。還包括上端與所述的步進(jìn)電機(jī)7連接并由步進(jìn)電機(jī)7驅(qū)動(dòng)的直行機(jī)構(gòu)5，該直行機(jī)構(gòu)5的下端帶有由直行機(jī)構(gòu)5驅(qū)動(dòng)勻速升降的測(cè)量壓頭4。在殼體2上還安裝有位于所述測(cè)量壓頭4正下方的托盤3，該托盤3與所述的稱重傳感器11相連接。所述的直行機(jī)構(gòu)5是一種在步進(jìn)電機(jī)7驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)測(cè)量壓頭4勻速升降的機(jī)械機(jī)構(gòu)。比如，絲杠絲母機(jī)構(gòu)。原點(diǎn)傳感器6用于檢測(cè)直行機(jī)構(gòu)5的原始位置。步進(jìn)電機(jī)7正轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)直行機(jī)構(gòu)5工作并帶動(dòng)測(cè)量壓頭4勻速下降，測(cè)量壓頭4插入托盤3上的果實(shí)中；步進(jìn)電機(jī)7反轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)直行機(jī)構(gòu)5工作并帶動(dòng)測(cè)量壓頭4勻速上升，測(cè)量壓頭4脫離果肉。如圖2，本發(fā)明的電子線路板12包括微處理器16，分別與微處理器16連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊14、通信口 17和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊18，所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊14通過放大電路13與所述的稱重傳感器11相連接。所述的微處理器16還連接有液晶顯示屏15和鍵控19。所述的微處理器16還與原點(diǎn)傳感器6連接。所述的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊18與步進(jìn)電機(jī)7連接。所述的液晶顯示屏15和鍵控19設(shè)置在殼體2上。圖I中的電源I為相關(guān)部分提供電源。本發(fā)明電子式果實(shí)硬度計(jì)的使用注意事項(xiàng)如下。I :硬度計(jì)首次使用，應(yīng)與電腦連接，進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，設(shè)置的主要內(nèi)容有測(cè)量壓頭截面積及測(cè)量壓頭壓入深度。2 :每次使用前應(yīng)進(jìn)行校準(zhǔn)。儀器啟動(dòng)前，應(yīng)保證托盤上無雜物。儀器啟動(dòng)后，自動(dòng)清零，這時(shí)放上砝碼(200g)，應(yīng)顯示200g±lg，如誤差較大，應(yīng)進(jìn)行校準(zhǔn)。根據(jù)操作說明進(jìn)行校準(zhǔn)。3 :可以從鍵盤或電腦上啟動(dòng)一次測(cè)量。將果實(shí)削去表皮,穩(wěn)定地放在托盤中央，(如果實(shí)過大，可削去下面部分，果實(shí)過小，可以墊一下)，應(yīng)盡量選取合適大小的果實(shí)。硬度計(jì)首先顯示果實(shí)的重量。4、從電腦軟件上點(diǎn)啟動(dòng)，或按面板上的確認(rèn)，硬度計(jì)開始測(cè)量。測(cè)量完成后，硬度計(jì)顯示測(cè)量結(jié)果。如果電腦軟件啟動(dòng)測(cè)量，可以讀回詳細(xì)數(shù)據(jù)，并生成，保存，打印硬度 分布曲線。5、為了使測(cè)量更加準(zhǔn)確，應(yīng)測(cè)量多個(gè)樣本，取平均值。
權(quán)利要求
1.一種果實(shí)硬度檢測(cè)方法，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行檢測(cè) 第一步在儀器啟動(dòng)后，系統(tǒng)首先自動(dòng)清零，這時(shí)放上校準(zhǔn)用的砝碼，對(duì)稱重傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)； 第二步將被檢果實(shí)放置在測(cè)量壓頭的正下方并與稱重傳感器相連的托盤上； 第三步步進(jìn)電機(jī)或者伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)測(cè)量壓頭勻速下降，當(dāng)測(cè)量壓頭與果實(shí)接觸時(shí)，稱重傳感器感受到增量信號(hào)，并將信號(hào)傳輸給微處理器，這時(shí)微處理器開始計(jì)算插入深度，并記錄測(cè)量壓頭每前進(jìn)一步獲得的壓力數(shù)據(jù)； 第四步微處理器或者計(jì)算機(jī)利用所述的壓力數(shù)據(jù)與測(cè)量壓頭的截面積相除，得到不同深度的一系列硬度值，取其中的最大值作為果實(shí)硬度值并顯示。
2.如權(quán)利要求I所述的果實(shí)硬度檢測(cè)方法，其特征在于還包括以下步驟 第五步微處理器獲得的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，通過管理軟件繪制出果實(shí)不同深度硬度值的分布曲線。
3.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求I或2所述的檢測(cè)方法的專用電子式果實(shí)硬度計(jì)，其特征在于它包括殼體(2)，安裝在殼體(2)上的電子線路板(12)以及稱重傳感器(11);在殼體(2)上方設(shè)置有底端固定在殼體(2)上的主支架(10)，主支架(10)的上端連接有安裝板(9)，并在安裝板(9)的上方設(shè)置有底端固定在安裝板(9)上的電機(jī)支架；在電機(jī)支架上分別安裝有電機(jī)和原點(diǎn)傳感器(6);還包括上端與所述的電機(jī)連接并由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的直行機(jī)構(gòu)(5)，該直行機(jī)構(gòu)(5)的下端帶有由直行機(jī)構(gòu)(5)驅(qū)動(dòng)勻速升降的測(cè)量壓頭(4);在殼體(2)上還安裝有位于所述測(cè)量壓頭(4)正下方的托盤(3)，該托盤(3)與所述的稱重傳感器(11)相連接；所述的電子線路板(12)包括微處理器(16)，分別與微處理器(16)連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(14)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(14)通過放大電路(13)與所述的稱重傳感器(11)相連接；所述的微處理器(16)還連接有顯示屏和鍵控(19);所述的微處理器(16)還與原點(diǎn)傳感器(6)連接；所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與所述的電機(jī)連接。
4.如權(quán)利要求3所述的專用電子式果實(shí)硬度計(jì)，其特征在于微處理器(16)還通過通信口(17)連接有計(jì)算機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種果實(shí)硬度檢測(cè)方法及專用電子式果實(shí)硬度計(jì)，系統(tǒng)首先自動(dòng)清零并對(duì)稱重傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)；然后步進(jìn)電機(jī)或者伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)測(cè)量壓頭勻速下降，當(dāng)測(cè)量壓頭與果實(shí)接觸時(shí)，稱重傳感器感受到增量信號(hào)，并將信號(hào)傳輸給微處理器，這時(shí)微處理器開始計(jì)算插入深度，并記錄測(cè)量壓頭每前進(jìn)一步獲得的壓力數(shù)據(jù)；微處理器或者計(jì)算機(jī)利用所述的壓力數(shù)據(jù)與測(cè)量壓頭的截面積相除，得到不同深度的一系列硬度值，取其中的最大值作為果實(shí)硬度值并顯示。通過改變檢測(cè)方法，保證硬度檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和一致性。
文檔編號(hào)G01N3/42GK102706763SQ20121019378
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月13日
發(fā)明者鄒士恩, 高少梅 申請(qǐng)人:鄒士恩