平設置的紅外對 射管，待測蘋果位于紅外對射管對射中心的正下方且設置于豎直移動裝置上，由豎直移動 裝置帶動向上運動，待蘋果上表面切斷紅外對射線時，得到蘋果直徑D= (H-L)，其中H為豎 直移動裝置與紅外對射管的豎直距離初始值，L為豎直移動裝置的上升距離。
[0039]按鍵模塊與顯示模塊，主要實現(xiàn)與用戶的交互，開始檢測之前用戶需要對系統(tǒng)進 行配置，主要選擇被測樣本蘋果的產(chǎn)地、品種以及已儲藏時間，配置成功之后確認開始檢 測，檢測完畢后顯示檢測結果。
[0040] 核心處理模塊，以德州儀器公司的MSP430F149單片機為核心處理器，接收光譜檢 測模塊得到的電壓值，根據(jù)該電壓值計算得到相應的透射光強值，同時接收所述直徑數(shù)據(jù)， 綜合透射光強值和直徑數(shù)據(jù)，判斷是否有霉心病。
[0041] 光信號_電信號_光信號的轉變過程中，主要是經(jīng)過了光電二極管與放大模塊：
[0042] 其中光電二極管的特性是：VQ=P* 其中V。為采樣電阻兩端電壓；P為單位波 長的光強值，單位W，&采樣電阻值；0為光電二極管感光系數(shù)，單位為A/W。
[0043] 光源的波段范圍為690nm至730nm，F(xiàn)DS1010光電二極管在該波段內(nèi)的感光系數(shù)成 線性關系，公式為= (0.4*A-142)/300;其中A為波長。
[0044] 因此V0=P* 0*RL=P*RL* (0? 4* 入-142) /300
[0047] 蘋果發(fā)病與蘋果直徑同時影響著光譜透射強度值，因此該儀器獲取蘋果直徑與光 源透射值，輸入蘋果霉心病判別模型中，設果徑為D(單位mm)，光電轉換電壓差值為V(單 位mv)，此處V為開啟光源后獲得的轉換電壓值與未開啟光源獲得的轉換電壓值的差值，即 V=VO(光環(huán)境）-V0(暗環(huán)境）；
[0048] Y表示判別結果（Y= 1，表示為病果；Y= 0,表示為健康果）；
[0049] 首先判斷果徑處于哪一個直徑范圍，主要分為（小于等于70mm、大于70小于等于 80mm、大于80小于等于85mm、大于85小于等于90mm、大于90mm)五個直徑范圍，進而將獲 得的電壓差值與該直徑范圍內(nèi)的閾值比較，即判別公式：
[0058] 本實用新型主要為上述系統(tǒng)結構提供一個一體化的測量設備，S卩，將LED光源模 塊、光譜檢測模塊以及果徑在線測量模塊等集成設置于一體，如圖4所示，利用主架7,在主 架7上設置縱向的絲杠2,絲杠2的底部設置有限位行程傳感器8,絲杠2上設置有連接步 進電機1的滑臺3,滑臺3上連接蘋果支撐座4,蘋果支撐座4的中心安裝光譜檢測模塊的 光電二極管如圖5所示，蘋果支撐座4的周邊安裝有密封遮光材料10。蘋果支撐座4的正 上方為LED光源模塊中的LED光源6,LED光源6為平面陣列結構，其外安裝有果徑在線測 量模塊的開關型紅外對射管5,開關型紅外對射管5的對射線與LED光源6的陣列平面平行 且相距固定距離4mm，開關型紅外對射管5與限位行程傳感器8的豎直距離H為120mm。
[0059] 控制滑臺3在鉛直方向上往返運動，每次運動的初始位置是限位行程傳感器8處， 與開關型紅外對射管5的豎直距離為H，蘋果支撐座4上放置好待測蘋果后，滑臺3開始向 上運動，帶動蘋果支撐座4上的待測蘋果向上運動，待蘋果上表面切斷紅外對射線后停止， 設此時滑臺3的位置為終點位置且豎直運動距離為L，則蘋果果徑計算方式為D= (H-L)。
[0060] 本實用新型工作流程如圖7所示，首先測量待測蘋果的直徑，具體可通過圖4的裝 置完成，然后獲取其透射光譜值，具體也可通過圖4的裝置完成，S卩，完成直徑測量后，輸出 PWM信號設定輸出電流，調(diào)整光源陣列輸出強度，待光源輸出穩(wěn)定后，控制光譜強度檢測模 塊獲取透射值，最后處理器將獲得的果徑值與透射強度值代入判別模型中，顯示器輸出判 定結果。
【主權項】
1. 自動檢測蘋果霉心病的裝置的數(shù)據(jù)測量設備，包括縱向設置的主架（7)，其特征在 于，主架（7)上設置有縱向的絲杠（2)，絲杠（2)的底部設置有限位行程傳感器（8)，絲杠 (2)上設置有滑臺（3)，步進電機⑴連接滑臺（3)帶動其在絲杠⑵上運動，滑臺⑶上 連接蘋果支撐座（4)，蘋果支撐座（4)的正上方為LED光源出），LED光源（6)為平面陣列 結構，其外安裝有開關型紅外對射管（5)，開關型紅外對射管（5)的對射線與LED光源（6) 的陣列平面平行，滑臺（3)帶動蘋果支撐座（4)上的待測蘋果向上運動，至開關型紅外對射 管（5)的對射線被待測蘋果阻擋時停止，根據(jù)運動距離獲取待測蘋果的直徑，所述蘋果支 撐座（4)的中心安裝有光電二極管（9)，所述光電二極管（9)作為光電轉換器件，與運放芯 片0P07連接，接收透射過待測蘋果的光并將其轉換為電壓信號。2. 利用權利要求1所述數(shù)據(jù)測量設備的自動檢測蘋果霉心病的裝置，其特征在于，包 括內(nèi)置判斷模型的處理器，所述待測蘋果的直徑和電壓信號均連接至處理器，根據(jù)直徑和 電壓信號判斷待測蘋果是否有霉心病。3. 根據(jù)權利要求2所述自動檢測蘋果霉心病裝置，其特征在于，所述限位行程傳感器 (8)與開關型紅外對射管（5)的豎直距離為H，所述步進電機（1)與所述處理器連接，當開 關型紅外對射管（5)的對射線被待測蘋果阻擋時，根據(jù)步進電機（1)的轉數(shù)和轉速得到滑 臺（3)的豎直運動距離L，則待測蘋果的直徑D= (H-L)。4. 根據(jù)權利要求2所述自動檢測蘋果霉心病的裝置，其特征在于，所述光電二極管（9) 的陰極與電阻R2和電容C4的一端連接，電阻R2的另一端接VCC，電容C4的另一端接地，電 阻R2和電容C4組成RC低通濾波器，消除VCC帶來的高頻噪聲，光電二極管的陽極與電 阻R3和電阻R5的一端連接，電阻R3的另一端接地，電阻R5的另一端接電阻R4的一端和 運放芯片0P07的正向輸入端，電阻R4的另一端接地，運放芯片0P07的反向輸入端通過電 阻Rl接地，運放芯片0P07的輸出端通過電阻R6接地且輸出端接有濾波電容C3,運放芯片 0P07的輸出端與處理器連接，向其輸出電壓信號。5. 根據(jù)權利要求2所述自動檢測蘋果霉心病的裝置，其特征在于，所述LED光源（6)采 用中心波長為710nm，半波寬度為25nm的LED，采用輸出電流可調(diào)的PT4115芯片作為驅動 芯片，處理器與驅動芯片連接，通過輸出不同占空比的PWM信號調(diào)節(jié)驅動芯片的輸出電流， 從而實現(xiàn)LED光源（6)發(fā)光強度的穩(wěn)定定量調(diào)節(jié)。
【專利摘要】自動檢測蘋果霉心病的裝置及其數(shù)據(jù)測量設備，其中自動檢測蘋果霉心病的裝置的數(shù)據(jù)測量設備，包括主架，主架上設置有縱向絲杠，絲杠底部設置有限位行程傳感器，絲杠上設置有滑臺，步進電機帶動滑臺在絲杠上運動，滑臺連接蘋果支撐座，蘋果支撐座的正上方為LED光源，LED光源外安裝有開關型紅外對射管，開關型紅外對射管的對射線與LED光源的陣列平面平行，滑臺帶動蘋果支撐座上的待測蘋果向上運動，至開關型紅外對射管的對射線被待測蘋果阻擋時停止，根據(jù)運動距離獲取待測蘋果的直徑，蘋果支撐座的中心安裝有光電二極管，接收透射過待測蘋果的光并將其轉換為電壓信號，自動檢測蘋果霉心病的裝置包括處理器，根據(jù)直徑和電壓信號判斷待測蘋果是否有霉心病，本實用新型實現(xiàn)了霉心病檢測系統(tǒng)的一體化。
【IPC分類】G01N21/27
【公開號】CN204789310
【申請?zhí)枴緾N201520389849
【發(fā)明人】張佐經(jīng), 陳克濤, 蘇東, 任傳奇, 胡瑾
【申請人】西北農(nóng)林科技大學
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年6月5日