果蔬采后处理高新技术课件.ppt

果蔬采后处理高新技术应果蔬采后处理高新技术应用和无损伤检测用和无损伤检测 第一节第一节 果蔬采后处理高新技术应用果蔬采后处理高新技术应用 果蔬采后处理中的现代分级检测技术是高新技术应用于农果蔬采后处理中的现代分级检测技术是高新技术应用于农业的典范，它在日本等发达国家已经推广应用。业的典范，它在日本等发达国家已经推广应用。现代分级检测现代分级检测技术是在计算机技术、无损伤检测技术以及自动化控制技术基技术是在计算机技术、无损伤检测技术以及自动化控制技术基础之上发展起来的础之上发展起来的。这三项技术的发展为现代分级检测技术提。这三项技术的发展为现代分级检测技术提供了广阔的空间，使分级检测技术正在由半自动化向全自动化供了广阔的空间，使分级检测技术正在由半自动化向全自动化转化，由单纯的外部品质检测向同时进行内部品质检测转化，转化，由单纯的外部品质检测向同时进行内部品质检测转化，规格标准由文字化向数字化转化，机械设备结构由复杂化向简规格标准由文字化向数字化转化，机械设备结构由复杂化向简单化转化，数据由人工管理向计算机管理化方向转化。单化转化，数据由人工管理向计算机管理化方向转化。一、果蔬分级的自动化一、果蔬分级的自动化 果蔬的现代化分级技术包括果蔬的现代化分级技术包括上线、清洗、涂蜡、干燥、分上线、清洗、涂蜡、干燥、分级、装箱级、装箱等多项流水线作业程序。其中，分级既是核心又是近等多项流水线作业程序。其中，分级既是核心又是近年来发展最快、现代化技术应用最多的部分。年来发展最快、现代化技术应用最多的部分。传统的机械式、电子式果蔬分级流程如图传统的机械式、电子式果蔬分级流程如图6-16-1所示，它先是所示，它先是由人工进行品质等级分级，后由数台相同的机械电子设备分别由人工进行品质等级分级，后由数台相同的机械电子设备分别自动完成尺寸等级分级，分级过程为半自动化。而现代计算机自动完成尺寸等级分级，分级过程为半自动化。而现代计算机图像处理式取代了人工分级，可不分先后地进行品质等级和尺图像处理式取代了人工分级，可不分先后地进行品质等级和尺寸等级的同时自动分级，新技术彻底改变了传统方式。寸等级的同时自动分级，新技术彻底改变了传统方式。全自动图像处理式分级系统一般由全自动图像处理式分级系统一般由 CCDCCD摄像机、无损伤检摄像机、无损伤检测装置、输送带、计算机、电气控制系统等组成。图测装置、输送带、计算机、电气控制系统等组成。图6-26-2所示为所示为一柑橘分级过程。其分级操作大致分为纵向一字排列、分离、一柑橘分级过程。其分级操作大致分为纵向一字排列、分离、摄像、无损伤检测、计算机处理判断等过程。为了保证摄取的摄像、无损伤检测、计算机处理判断等过程。为了保证摄取的图像准确无误，避免柑橘之间发生摞列粘连现象，通过成图像准确无误，避免柑橘之间发生摞列粘连现象，通过成v v字形字形安装的两输送带的速度差，使摞列在一起的柑橘形成一字排列；安装的两输送带的速度差，使摞列在一起的柑橘形成一字排列；通过滚式输送带的设计速度大于分离输送带速度的原理，使粘通过滚式输送带的设计速度大于分离输送带速度的原理，使粘连在一起的柑橘实现了分离。连在一起的柑橘实现了分离。一、果蔬分级的自动化一、果蔬分级的自动化 5 5台台CCDCCD摄摄像像机机配配置置在在输输送送带带的的上上方方及及周周边边，可可以以全全方方位位地地摄摄取取柑柑橘橘的的图图像像，但但为为了了获获得得柑柑橘橘上上下下两两面面的的图图像像，特特设设柑柑橘橘翻翻转转机机构构。在在输输送送带带的的两两侧侧安安装装有有无无损损伤伤检检测测装装置置，可可进进行行糖糖度度、酸酸度度、腐腐烂烂损损伤伤程程度度、有有无无皱皱皮皮现现象象的的检检测测。当当柑柑橘橘通通过过CCDCCD摄摄像像机机时时，柑柑橘橘的的颜颜色色、大大小小、形形状状、内内部部质质量量、糖糖度度和和酸酸度度、表表面面损损伤伤情情况况等等均均被被记记录录下下来来，通通过过这这些些信信息息的的计计算算机机综合处理即可完成分级作业。综合处理即可完成分级作业。现现行行的的多多数数分分级级设设备备因因只只能能进进行行大大小小等等级级分分级级；为为完完成成各各个个等等级级的的分分级级，需需要要数数台台相相同同设设备备，而而且且每每台台设设备备占占地地面面积积大大。水水果果不不同同，有有时时分分级级设设备备也也不不同同，专专用用性性强强，利利用用率率低低。例例如如，柑橘可利用滚筒式，而苹果、桃等则不易采用。柑橘可利用滚筒式，而苹果、桃等则不易采用。二、设备结构的简单化二、设备结构的简单化 图图像像处处理理式式分分级级设设备备因因尺尺寸寸等等级级和和品品质质等等级级分分级级一一次次性性完完成成，机机械械设设备备主主要要起起了了输输送送作作用用，所所以以机机械械设设备备得得到到了了大大大大简简化化。同同时时，还还可可根根据据生生产产能能力力随随时时进进行行组组合合，对对分分级级场场地地无无特特殊殊要要求求。只只要要对对计计算算机机程程序序或或设设备备略略加加修修改改，即即可可用用于于不不同同水水果果，应应变变能能力力强强。计计算算机机、电电气气设设备备的的大大量量应应用用虽虽然然使使得得制制造造成成本本有有所所提提高高；但但机机械械设设备备的的简简化化，使使成成本本又又大大为降低，以至最终成本变化不大。为降低，以至最终成本变化不大。现行的等级标准多为文字描述，无具体数字，既定性而非现行的等级标准多为文字描述，无具体数字，既定性而非定量。这样往往造成虽是同等级，但因产地不同，实际质量不定量。这样往往造成虽是同等级，但因产地不同，实际质量不尽相同，对于消费者而言，容易造成混乱或误解。现代分级检尽相同，对于消费者而言，容易造成混乱或误解。现代分级检测处理因应用了计算机技术，测处理因应用了计算机技术，使信息变成了数字化，即可实现使信息变成了数字化，即可实现多项技术、质量指标的量化等级评价多项技术、质量指标的量化等级评价。例如，我们可将果实颜。例如，我们可将果实颜色值色值9090100100的规定为优级，的规定为优级，80808989为良；损伤面积超过总面为良；损伤面积超过总面积积1 1降一级，超过降一级，超过3 3降两级等，类似这样的工作均可进行量降两级等，类似这样的工作均可进行量化评价。化评价。三、规格标准的数字化三、规格标准的数字化 在在发发达达国国家家，分分级级作作业业多多为为集集体体作作业业。即即农农民民将将各各自自生生产产的的果果蔬蔬产产品品集集中中到到所所属属农农协协果果蔬蔬分分级级场场地地或或果果蔬蔬采采后后处处理理工工作作站站，经经统统一一分分级级后后推推向向市市场场。由由于于农农户户的的管管理理水水平平不不同同，栽栽培培环环境境各各异异，往往往往导导致致果果蔬蔬质质量量不不同同。以以往往是是人人工工通通过过目目测测进进行行评评价价，经经常常出出现现误误差差与与矛矛盾盾。现现在在，应应用用计计算算机机图图像像处处理理技技术术，进进行行随随机机取取样样，客客观观地地评评价价各各自自果果蔬蔬的的质质量量，避避免免了了矛矛盾盾的的发发生。生。四四、管理计算机化管理计算机化 四四、管理计算机化管理计算机化 图图6-36-3所示为一柑橘品质自动评价装置。通过这个装置主所示为一柑橘品质自动评价装置。通过这个装置主要实现了要实现了形状、颜色的定量化形状、颜色的定量化，客观地进行评价；在以往的，客观地进行评价；在以往的评价方法中，样品所占比例为评价方法中，样品所占比例为1010，采用该装置后可提高到，采用该装置后可提高到30304040，使评价结果更具说服力。对柑橘的评价有尺寸，使评价结果更具说服力。对柑橘的评价有尺寸和颜色、伤痕，也就是尺寸和等级，为了实现高速处理必须和颜色、伤痕，也就是尺寸和等级，为了实现高速处理必须同时进行尺寸和品质等级评价。同时进行尺寸和品质等级评价。四四、管理计算机化管理计算机化 为为此此，实实时时颜颜色色演演算算装装置置成成为为该该系系统统最最大大难难点点。颜颜色色的的判判断断只只要要取取得得颜颜色色比比就就可可进进行行定定量量化化，但但处处理理装装置置成成本本高高，难难以以实实用用。所所以以，在在该该系系统统内内编编制制了了超超高高速速图图像像处处理理专专用用程程序序；由由两两台台摄摄像像机机摄摄取取的的图图像像通通过过一一台台图图像像处处理理装装置置同同时时进进行行形形状状、尺尺寸寸、颜颜色色的的测测量量，降降低低了了成成本本；增增加加专专用用的的CCDCCD摄摄像像机机实实时时处处理理插插板板，实实施施三三通通道道处处理理，实实现现了了在在线线高高速速检检测测。在在检检测测时时，为为保保证证精精度度，取取摄摄影影范范围围50cm50cm50cm50cm，共共两两处处。为为了了消消除除外外部部光的影响，安装了遮光罩，保证内部一定的光强度。光的影响，安装了遮光罩，保证内部一定的光强度。评价过程大致如下：评价过程大致如下：被摄取的图像传到图像处理装置，通被摄取的图像传到图像处理装置，通过高速图像处理装置进行解析，勾画出轮廓、检测出每个柑橘过高速图像处理装置进行解析，勾画出轮廓、检测出每个柑橘的尺寸、颜色以及数量。的尺寸、颜色以及数量。可以将颜色分成五个等级；随机取样可以将颜色分成五个等级；随机取样数目占输送带上柑橘总量的数目占输送带上柑橘总量的30304040。该系统代替了人工检。该系统代替了人工检查作业，大大地改善了工作环境。查作业，大大地改善了工作环境。分选后的多种规格的果实分别装入纸箱中，然后分别印字、分选后的多种规格的果实分别装入纸箱中，然后分别印字、统一封箱，通过纸箱上印有的大小和品质等级字样加以区别内统一封箱，通过纸箱上印有的大小和品质等级字样加以区别内容物，再分别送往各自的商品货架上，如图容物，再分别送往各自的商品货架上，如图6-46-4所示。在没有文所示。在没有文字识别系统之前，送往货架上的商品由人工完成，劳动强度大，字识别系统之前，送往货架上的商品由人工完成，劳动强度大，效率低，商品数量、等级管理工作困难。日本石井工业公司开效率低，商品数量、等级管理工作困难。日本石井工业公司开发的文字识别系统很好地解决了上述问题。发的文字识别系统很好地解决了上述问题。五、文字识别系统五、文字识别系统 五、文字识别系统五、文字识别系统 文字识别系统安装在封箱机之后，它由纸箱定位装置、光文字识别系统安装在封箱机之后，它由纸箱定位装置、光源、源、CCDCCD摄像机、计算机以及运行软件组成。其工作原理是利摄像机、计算机以及运行软件组成。其工作原理是利用神经所具有的学习、逻辑推理、判断功能，解析由用神经所具有的学习、逻辑推理、判断功能，解析由CCDCCD摄像摄像机摄取的文字图像，高速、高精度地读出文字、图形等，即使机摄取的文字图像，高速、高精度地读出文字、图形等，即使是有时文字模糊不清，不完整，通过学习功能同样能正确读出是有时文字模糊不清，不完整，通过学习功能同样能正确读出(如图如图6-56-5所示所示)，读取精度高达，读取精度高达9999。不但能读取文字还可识。不但能读取文字还可识别颜色，生产能力可达别颜色，生产能力可达200-300200-300箱箱minmin。五、文字识别系统五、文字识别系统 该该系系统统的的开开发发成成功功，使使商商品品管管理理完完全全实实现现了了自自动动化化，大大大大降低了劳动强度，改善了劳动环境。降低了劳动强度，改善了劳动环境。第二节第二节 果蔬的品质等级检测果蔬的品质等级检测 果蔬的品质检测包括果蔬的品质检测包括表面品质检测和内部品质检测表面品质检测和内部品质检测两项内两项内容。表面品质检测项目有表面容。表面品质检测项目有表面颜色、果形、表面损伤颜色、果形、表面损伤等。内部等。内部品质包括水果的品质包括水果的糖度、酸度、叶绿素和内部缺陷、病变糖度、酸度、叶绿素和内部缺陷、病变等指标。等指标。众多情况，果实的成熟程度可以用果实的颜色间接地代表；但众多情况，果实的成熟程度可以用果实的颜色间接地代表；但表示成熟度的真实指标是果实内部的糖度、酸度、叶绿素含量、表示成熟度的真实指标是果实内部的糖度、酸度、叶绿素含量、果肉软硬程度等。果肉软硬程度等。第二节第二节 果蔬的品质等级检测果蔬的品质等级检测 糖酸度的破坏性检测技术早已被人们掌握，而无损伤检糖酸度的破坏性检测技术早已被人们掌握，而无损伤检测是近年来发展起来的高新技术。果蔬品种多种多样，不同测是近年来发展起来的高新技术。果蔬品种多种多样，不同果蔬有时需要不同的检测方式方法。无损伤检测方法按检测果蔬有时需要不同的检测方式方法。无损伤检测方法按检测手段大致可分为手段大致可分为近红外分析法、力学分析法、可见光分析法、近红外分析法、力学分析法、可见光分析法、激光分析法、激光分析法、X X射线分析法射线分析法等。按安装方式可分为便携式和在等。按安装方式可分为便携式和在线固定式。线固定式。一、电磁波分析法一、电磁波分析法 (一一)X)X射线分析法射线分析法 X X射线与电波、可见光相同，是电磁波的一种，只是波长射线与电波、可见光相同，是电磁波的一种，只是波长不同。但不同。但X X射线具有很强的穿透能力射线具有很强的穿透能力，穿透能力又受物质密度，穿透能力又受物质密度的影响，密度大，穿透能力小；密度小，穿透能力大。我们做的影响，密度大，穿透能力小；密度小，穿透能力大。我们做身体透视检查时能看清身体内部的骨骼与其他部位，就是利用身体透视检查时能看清身体内部的骨骼与其他部位，就是利用了这个原理。对于可见光而言，即使只有一张黑纸也无法通过；了这个原理。对于可见光而言，即使只有一张黑纸也无法通过；可见光具有反射性质可见光具有反射性质,而而X X射线没有同样的反射。射线没有同样的反射。所谓软所谓软X X射线是指射线是指长波长区域的长波长区域的X X射线，比一般的射线，比一般的X X射线能射线能量低、物质穿透能力差量低、物质穿透能力差。在果蔬检测方面，因果蔬的密度与。在果蔬检测方面，因果蔬的密度与骨骼等物质相比要小得多，所以所需骨骼等物质相比要小得多，所以所需x x射线强度很弱，软射线强度很弱，软X X射射线足以满足实际检测要求。线足以满足实际检测要求。应用软应用软X X射线可以检测如马铃薯、西瓜内部的空洞，柑橘射线可以检测如马铃薯、西瓜内部的空洞，柑橘的皱皮等内部缺损现象。柑橘在生长过程中，由于环境条件的皱皮等内部缺损现象。柑橘在生长过程中，由于环境条件的影响，常出现皱皮现象的影响，常出现皱皮现象(果皮大，果肉小果皮大，果肉小)。皱皮果的水分。皱皮果的水分少味道差，属等外品，在进行分级时必须将其分选出来。少味道差，属等外品，在进行分级时必须将其分选出来。一、电磁波分析法一、电磁波分析法 在利用在利用x x射线检测果蔬时，人们常常存有各种顾虑，担心射线检测果蔬时，人们常常存有各种顾虑，担心残留问题。首先，残留问题。首先，x x射线不是放射能，不存在残留问题射线不是放射能，不存在残留问题；使用；使用的的X X射线能量低，被照射的果蔬不会被放射化；检测用的射线能量低，被照射的果蔬不会被放射化；检测用的X X射射线，不会损伤果蔬营养，不会改变果蔬风味，另外，软线，不会损伤果蔬营养，不会改变果蔬风味，另外，软X X射线射线没有杀菌、防腐的效果。没有杀菌、防腐的效果。一、电磁波分析法一、电磁波分析法 1 1西瓜空洞的检测图西瓜空洞的检测图 图图6-66-6为一西瓜空洞检测装置示意图。如图所示，软为一西瓜空洞检测装置示意图。如图所示，软x x射线射线发生器和发生器和x x射线照相机以被测西瓜为中心，分别布置在西瓜的射线照相机以被测西瓜为中心，分别布置在西瓜的上下，该图所示为软上下，该图所示为软x x射线发生器在上，向下发射射线发生器在上，向下发射x x射线，在西射线，在西瓜的下方是瓜的下方是x x射线照相机。射线照相机。1 1西瓜空洞的检测西瓜空洞的检测 x x射射线线照照相相机机的的检检测测直直径径范范围围最最大大为为150mm150mm，对对于于尺尺寸寸大大的的西西瓜瓜而而言言，虽虽然然只只能能检检测测150mm150mm范范围围内内的的中中心心部部，不不能能观观察察全全貌貌，但但由由于于空空洞洞现现象象常常发发生生在在西西瓜瓜的的中中心心部部附附近近，在在实实际际使使用用中中不不会会成成为为大大问问题题。空空洞洞检检测测范范围围与与西西瓜瓜大大小小之之间间的的关关系系如如图图6 67 7所所示示。西西瓜瓜的的直直径径大大小小差差异异很很大大，不不同同大大小小的的西西瓜瓜需需要要不不同同的的x x射射线线强强度度，为为了了及及时时调调节节x x射射线线强强度度，先先用用光光电电管管测测量量西西瓜瓜的的大大小小，然然后后根根据据测测量量的的西西瓜瓜直直径径调调节节x x射射线线的的发发射射强强度度。包括输送带在内，整个包括输送带在内，整个x x射线检测装置置于安全保护罩内。射线检测装置置于安全保护罩内。在由在由x x射线照相机摄取的西瓜内部图像中，射线照相机摄取的西瓜内部图像中，白色代表空洞部白色代表空洞部分，黑色代表果肉分，黑色代表果肉。如果是没有空洞的西瓜也就没有白色部分，。如果是没有空洞的西瓜也就没有白色部分，相反，如有空洞则会出现白色部分，因此，利用这个原理很容相反，如有空洞则会出现白色部分，因此，利用这个原理很容易将它们区分出来。实际判断情况如图易将它们区分出来。实际判断情况如图6-86-8所示。所示。1 1西瓜空洞的检测西瓜空洞的检测1 1西瓜空洞的检测西瓜空洞的检测2 2、柑橘皱皮果的检测柑橘皱皮果的检测 图图6-96-9为柑橘皱皮果检测装置示意图与检测波形。为柑橘皱皮果检测装置示意图与检测波形。检测检测装置由装置由X X射线发射、接收、遮挡罩板、输送带、计算机等组成射线发射、接收、遮挡罩板、输送带、计算机等组成。为了人身安全，用为了人身安全，用2.3mm2.3mm厚的铁板制成防护罩，防止厚的铁板制成防护罩，防止x x射线的泄射线的泄露。露。x x射线发射装置与接收装置分别布置在输送带的两侧。当输射线发射装置与接收装置分别布置在输送带的两侧。当输送带上无柑橘输送过来时，接收装置接收全部送带上无柑橘输送过来时，接收装置接收全部x x射线信号，并变射线信号，并变换成电信号，经换成电信号，经A/DA/D变换后进入计算机，此时的信号数值最大；变换后进入计算机，此时的信号数值最大；当有柑橘通过时，信号数值将随密度的增减而变化。当有柑橘通过时，信号数值将随密度的增减而变化。2 2、柑橘皱皮果的检测柑橘皱皮果的检测 2 2、柑橘皱皮果的检测柑橘皱皮果的检测 检测的结果与我们平时习惯了的图像形式不同，它是以波检测的结果与我们平时习惯了的图像形式不同，它是以波形形式出现的，这主要是为了减少成像时间，实现快速检测形形式出现的，这主要是为了减少成像时间，实现快速检测(5(5个个s)s)的目的。由图的目的。由图6-96-9中的下图正常果与皱皮果的波形可以中的下图正常果与皱皮果的波形可以看出，看出，正常果的波形圆滑过度，而皱皮果由于局部密度的突然正常果的波形圆滑过度，而皱皮果由于局部密度的突然减小，使得波形中途产生突变，减小，使得波形中途产生突变，根据波形中有无突变现象或大根据波形中有无突变现象或大小，即可检测有无皱皮现象发生小，即可检测有无皱皮现象发生。2 2、柑橘皱皮果的检测柑橘皱皮果的检测 在实际检测中，检测精度是决定该技术能否应用的关键指在实际检测中，检测精度是决定该技术能否应用的关键指标之一。检测精度受多种因素影响，诸如柑橘的检测位置、柑标之一。检测精度受多种因素影响，诸如柑橘的检测位置、柑橘的大小、橘的大小、x x射线的强度、输送带的速度、判断值的选择等。射线的强度、输送带的速度、判断值的选择等。皱皱皮是一种生理现象，因常发生在柑橘的柄和花两端，皮是一种生理现象，因常发生在柑橘的柄和花两端，所以所以x x射线射线扫描区域和计算分析的重点也为两端，中间可以忽略；扫描区域和计算分析的重点也为两端，中间可以忽略；X X射线强射线强度过强和过弱，均造成无法识别波形有无突变问题，在检测前，度过强和过弱，均造成无法识别波形有无突变问题，在检测前，应根据实际情况进行调节；输送带的速度过快，检测精度降低，应根据实际情况进行调节；输送带的速度过快，检测精度降低，过慢将影响生产率；判断值的选择需根据大量实验找出合理的过慢将影响生产率；判断值的选择需根据大量实验找出合理的数。数。2 2、柑橘皱皮果的检测柑橘皱皮果的检测 x x射线在果蔬检测方面的应用及适应性见表射线在果蔬检测方面的应用及适应性见表6-16-1。表表6-1 X6-1 X射线在果蔬方面的应用射线在果蔬方面的应用(二二)紫外线分析法紫外线分析法 在柑橘的收获、运输、分选过程中，因柑橘与容器间发生在柑橘的收获、运输、分选过程中，因柑橘与容器间发生表面摩擦、果柄刺伤果实等情况，常使柑橘表面受损。受损后表面摩擦、果柄刺伤果实等情况，常使柑橘表面受损。受损后果皮中的精油细胞遭到破坏而析出表面。柑橘一旦受损，不但果皮中的精油细胞遭到破坏而析出表面。柑橘一旦受损，不但影响品质而且很快就会发生腐烂，并传染给周围柑橘，严重时，影响品质而且很快就会发生腐烂，并传染给周围柑橘，严重时，几天内整箱柑橘将会烂掉。虽然在分选过程中，人们可以通过几天内整箱柑橘将会烂掉。虽然在分选过程中，人们可以通过肉眼检测出受损柑橘，但当操作工疲劳以及受损部位与正常部肉眼检测出受损柑橘，但当操作工疲劳以及受损部位与正常部位的差别不大时，常有漏检情况发生。为此，为了提高检测精位的差别不大时，常有漏检情况发生。为此，为了提高检测精度，实现自动化，利用无损伤检测技术有效地解决了这个问题。度，实现自动化，利用无损伤检测技术有效地解决了这个问题。(二二)紫外线分析法紫外线分析法 紫外线波长分布在紫外线波长分布在100100380380nm范围之间，尤其是被称为化范围之间，尤其是被称为化学线的学线的320320380nm380nm间的紫外线具有激发分子运动的作用。在暗间的紫外线具有激发分子运动的作用。在暗室中，当受损的柑橘受到紫外光源照射时，分子由基态被激发室中，当受损的柑橘受到紫外光源照射时，分子由基态被激发到激发态，到激发态，分子从激发态回到基态时，损伤部就会通过发出荧分子从激发态回到基态时，损伤部就会通过发出荧光的形式放出辐射能，而荧光属可见光，此时显得格外明亮。光的形式放出辐射能，而荧光属可见光，此时显得格外明亮。与之相反，正常部理论上无可见光。这样，在正常部与损伤部与之相反，正常部理论上无可见光。这样，在正常部与损伤部之间就形成了大的明暗反差。之间就形成了大的明暗反差。损伤果的检测正是利用了柑橘正损伤果的检测正是利用了柑橘正常部和损伤部在紫外光源照射下的反射差异常部和损伤部在紫外光源照射下的反射差异，通过摄像、计算，通过摄像、计算机图像处理后进行检测的。机图像处理后进行检测的。(二二)紫外线分析法紫外线分析法 图图6-106-10为为一一在在线线柑柑橘橘损损伤伤果果紫紫外外光光检检测测装装置置示示意意图图，它它由由摄摄像像机机、紫紫外外灯灯、输输送送带带、光光源源罩罩等等组组成成。暗暗室室由由光光源源罩罩和和橡橡胶胶帘帘构构成成，它它的的作作用用是是切切断断可可见见光光源源，减减少少影影响响因因素素。光光源源多多采采用用灯灯管管型型日日光光灯灯，为为了了更更有有效效地地增增强强光光源源强强度度，将将光光源源罩罩制制成成半半圆圆筒筒形形，内内表表面面涂涂成成白白色色，增增加加反反射射效效果果，其其圆圆心心为为柑柑橘橘的的摄摄像像位位置置：在在光光源源罩罩上上开开一一圆圆孔孔，留留出出摄摄像像通通路路。当当柑柑橘橘进进入入暗暗室室，到到达达摄摄像像机机下下时时，摄摄像像机机开开始始摄摄像像，然然后后由由计计算算机机进进行图像处理和判断。行图像处理和判断。(二二)紫外线分析法紫外线分析法 图图6-116-11为同一柑橘损伤检测时的为同一柑橘损伤检测时的一组照片，从上图的常规照片中，很一组照片，从上图的常规照片中，很难看出有受损现象，但在紫外线光源难看出有受损现象，但在紫外线光源的照射下，的照射下，柑橘的上部发出荧光柑橘的上部发出荧光(中图中图)，而柑橘的正常部位几乎无可见光出，而柑橘的正常部位几乎无可见光出现，下图为计算机图像处理后的画面，现，下图为计算机图像处理后的画面，白色面积代表了受损面积。计算白色白色面积代表了受损面积。计算白色面积的大小，即可算出损伤面积的大面积的大小，即可算出损伤面积的大小并做出判断。小并做出判断。(二二)紫外线分析法紫外线分析法 柑橘表面损伤检测精度受到紫外光源强度、紫外光源峰值柑橘表面损伤检测精度受到紫外光源强度、紫外光源峰值波长、光源距离、柑橘损伤程度、柑橘的温度、柑橘种类等因波长、光源距离、柑橘损伤程度、柑橘的温度、柑橘种类等因素影响。紫外光源的峰值波长影响荧光的强度大小，选择峰值素影响。紫外光源的峰值波长影响荧光的强度大小，选择峰值波长为波长为352nm352nm、经特殊加工、经特殊加工(可见光少可见光少)的光源效果较佳。因紫的光源效果较佳。因紫外光源过强，其效果增加不明显，所以一般以外光源过强，其效果增加不明显，所以一般以60W60W为宜。为减为宜。为减少干扰，常在摄像机前加滤光片。值得注意的是，温州蜜橘受少干扰，常在摄像机前加滤光片。值得注意的是，温州蜜橘受损后，在紫外光源的照射下，荧光效果比较明显，而有的橘类损后，在紫外光源的照射下，荧光效果比较明显，而有的橘类果实则没有荧光现象，如柠檬。有无荧光现象关键是看果皮中果实则没有荧光现象，如柠檬。有无荧光现象关键是看果皮中是否存在发荧光的物质。是否存在发荧光的物质。(二二)紫外线分析法紫外线分析法 值得注意的是，有时一些附着在柑橘表面上的农药等物质值得注意的是，有时一些附着在柑橘表面上的农药等物质也会发出荧光，图像处理后呈现白色，这些白色除发光点多、也会发出荧光，图像处理后呈现白色，这些白色除发光点多、分布分散、形状与损伤部略显不同外，还无其他更好的方法分布分散、形状与损伤部略显不同外，还无其他更好的方法将它们区别开来，有出现错误判断的可能。将它们区别开来，有出现错误判断的可能。另外，利用紫外光照相技术还可检测蔬菜的新鲜程度。另外，利用紫外光照相技术还可检测蔬菜的新鲜程度。THANK YOUSUCCESS2023/1/439可编辑(三三)可见光分析法可见光分析法 1 1菠萝成熟度的判别菠萝成熟度的判别 日本在日本在2020世纪世纪8080年代末期，因外国菠萝的大量进口，使得年代末期，因外国菠萝的大量进口，使得原产于冲绳县的当地菠萝生产受到很大冲击，鲜食果大幅度减原产于冲绳县的当地菠萝生产受到很大冲击，鲜食果大幅度减少，为了生产高质量的鲜食菠萝，能在收获前判断菠萝的成熟少，为了生产高质量的鲜食菠萝，能在收获前判断菠萝的成熟度，日本科研单位研制开发出了便携式菠萝成熟度检测装置及度，日本科研单位研制开发出了便携式菠萝成熟度检测装置及判断程序，如图判断程序，如图6-126-12。它。它利用菠萝成熟程度与透光量之间的相利用菠萝成熟程度与透光量之间的相关关系以及重病害果不透光的特性，对菠萝的成熟度和病害果关关系以及重病害果不透光的特性，对菠萝的成熟度和病害果进行判别进行判别。该装置以自然光为光源，由检测、信号输出增幅放。该装置以自然光为光源，由检测、信号输出增幅放大、演算、结果显示部分组成。大、演算、结果显示部分组成。1 1菠萝成熟度的判别菠萝成熟度的判别 透射光及环境光量检测器采用透射光及环境光量检测器采用了有效检测面积为了有效检测面积为lOOmmlOOmm2 2、感应波、感应波长范围为长范围为1901901100nm1100nm、峰值波长、峰值波长960nm960nm的滨松电子社的产品。该检的滨松电子社的产品。该检测器的射入光量可在测器的射入光量可在1 11010-11-111 11010-3-3W W范围内变化，并与输出电范围内变化，并与输出电流流(A)(A)有直线关系。使用温度范围有直线关系。使用温度范围-2020+80+80。透射光检测器的放大。透射光检测器的放大器灵敏度设定为器灵敏度设定为10107 7(v(vA)A)，环境光，环境光量的检测器为量的检测器为10105 5(V(VA)A)。1 1菠萝成熟度的判别菠萝成熟度的判别 菠菠萝萝的的成成熟熟度度不不同同，透透射射光光量量也也不不同同。相相对对未未成成熟熟果果而而言言，成成熟熟果果透透射射量量为为10101515倍倍，过过成成熟熟果果为为10 10 100100倍倍，它它们们之之间间相相差差很很大大。为为了了使使输输出出不不超超过过5V5V、在在不不饱饱和和范范围围内内进进行行检检测测，采采用用了了NDND滤滤光光片片(13(13、2525、5050、7575)减减少少透透射射量量。在在亮亮度度检检测测器器上上也也采采用用了了相相同同的的NDND滤滤光光片片组组合合。为为了了使使同同一一菠菠萝萝在在不不同同的的环环境境亮亮度度情情况况下下具具有有相相同同结结果果，对对透透射射光光量量进进行行了了亮亮度度系数修正，确保判断结果正确。系数修正，确保判断结果正确。测量时，菠萝贴紧用难以透光的黑色无纺织物覆盖的圆筒测量时，菠萝贴紧用难以透光的黑色无纺织物覆盖的圆筒状海绵护罩上，打开手柄上的开关。透射果实的光由在护罩中状海绵护罩上，打开手柄上的开关。透射果实的光由在护罩中心深处设置的透射光检测器接收，同时果实周围的光量由两个心深处设置的透射光检测器接收，同时果实周围的光量由两个亮度检测器接收。信号经增幅、放大、变换、修正后，果实的亮度检测器接收。信号经增幅、放大、变换、修正后，果实的成熟度即可得到判断。成熟度通过发红、黄、绿色的成熟度即可得到判断。成熟度通过发红、黄、绿色的LEDLED灯表示，灯表示，其中，重病害果作为未成熟果处理。经实验，采摘前和采摘后其中，重病害果作为未成熟果处理。经实验，采摘前和采摘后检测精度分别为检测精度分别为8080、9595，因此，可作为采摘期预测和采摘，因此，可作为采摘期预测和采摘后的成熟度检测技术普及推广。后的成熟度检测技术普及推广。1 1菠萝成熟度的判别菠萝成熟度的判别菠萝成熟度检测装置的主要参数见表菠萝成熟度检测装置的主要参数见表6-26-2所示。所示。表表6-2 6-2 菠萝成熟度检测装置的主要参数菠萝成熟度检测装置的主要参数1 1菠萝成熟度的判别菠萝成熟度的判别2 2、柿子涩度的判别柿子涩度的判别 在日本，柿子中有一种叫早熟的西村甜柿，在日本，柿子中有一种叫早熟的西村甜柿，9 9月上旬收获，月上旬收获，因其颜色好，常作为赠送礼品用，附加值高。但最大缺点是有因其颜色好，常作为赠送礼品用，附加值高。但最大缺点是有时夹杂一些涩柿，如何检测涩柿成为难点。涩柿的传统检测方时夹杂一些涩柿，如何检测涩柿成为难点。涩柿的传统检测方法是观察其形状和颜色，依靠经验进行判断。但柿子的形状、法是观察其形状和颜色，依靠经验进行判断。但柿子的形状、颜色都随收获时间、气象条件的变化而发生微妙的变化，若想颜色都随收获时间、气象条件的变化而发生微妙的变化，若想完全去除涩柿十分困难。完全去除涩柿十分困难。2 2、柿子涩度的判别柿子涩度的判别 甜柿和涩柿混合的品种称不完全甜柿，开花时期气温低、甜柿和涩柿混合的品种称不完全甜柿，开花时期气温低、花粉管伸张不良、无种子时涩果多。即使是在温室进行栽培、花粉管伸张不良、无种子时涩果多。即使是在温室进行栽培、进行人工授粉效果也不理想，有时提高地温可以得到改善。进行人工授粉效果也不理想，有时提高地温可以得到改善。甜柿和涩柿的差异有两点。一是种子是否均匀地分布在甜柿和涩柿的差异有两点。一是种子是否均匀地分布在果实中。果实中。如果没有种子果实是涩柿，即使有种子但偏向一侧，如果没有种子果实是涩柿，即使有种子但偏向一侧，则没有种子部分的果肉发涩。二是有无单宁成不溶性褐变之则没有种子部分的果肉发涩。二是有无单宁成不溶性褐变之后的褐变型单宁细胞。后的褐变型单宁细胞。2 2、柿子涩度的判别柿子涩度的判别 柿柿子子中中可可溶溶性性单单宁宁成成分分含含量量的的多多少少，使使柿柿子子呈呈现现出出涩涩与与不不涩涩两两种种不不同同的的口口感感。单单宁宁呈呈细细胞胞状状分分布布在在果果肉肉中中，涩涩感感是是单单宁宁(可可溶溶性性单单宁宁)在在口口中中破破碎碎流流出出，与与口口中中的的黏黏膜膜蛋蛋白白质质结结合合，呈呈现现出出的的一一种种独独特特味味感感。自自然然脱脱涩涩后后，单单宁宁凝凝缩缩呈呈不不溶溶性性，无无涩涩感感。不不溶溶性性单单宁宁在在果果肉肉中中作作为为褐褐色色物物质质呈呈点点状状分分布布，通通常常称称其其为为“芝芝麻麻”，通通过过检检测测有有无无“芝芝麻麻”，即即可可进进行行涩涩柿的判别。柿的判别。2 2、柿子涩度的判别柿子涩度的判别 涩柿判别装置如图涩柿判别装置如图6-136-13所示，主要由光源和镜头组成，可所示，主要由光源和镜头组成，可见光由下方照射到果实上。当果实放在检测台上时，自动点灯。见光由下方照射到果实上。当果实放在检测台上时，自动点灯。如果有如果有“芝麻芝麻”时，光大部分被吸收，光的透射极少，果实略时，光大部分被吸收，光的透射极少，果实略显暗色，此时为甜柿，显暗色，此时为甜柿，相反，没有相反，没有“芝麻芝麻”时，光透射极多，时，光透射极多，柿子果实透红明亮，此时为涩柿。通过目测光的透射量可以判柿子果实透红明亮，此时为涩柿。通过目测光的透射量可以判断涩柿与甜柿。断涩柿与甜柿。2 2、柿子涩度的判别柿子涩度的判别 (四四)近红外分析法近红外分析法 现代近红外光谱分析技术是现代近红外光谱分析技术是9090年代以来发展最快、最引人年代以来发展最快、最引人注目的光谱分析技术。通常，将波长为注目的光谱分析技术。通常，将波长为0.80.82.5m2.5m的红外线的红外线称为近红外线。所谓近红外分析法，就是通过近红外光谱，利称为近红外线。所谓近红外分析法，就是通过近红外光谱，利用化学计量学方法进行成分、理化特性分析的方法。因近红外用化学计量学方法进行成分、理化特性分析的方法。因近红外光谱是由于分子振动的非谐振动性产生的，光谱是由于分子振动的非谐振动性产生的，主要是含氢基团主要是含氢基团(OH(OH、SHSH、CHCH、NHNH等等)振动的倍频及合频吸收。振动的倍频及合频吸收。(四四)近红外分析法近红外分析法 基团的吸收频谱表征了这些成分的化学结构，测量的近红基团的吸收频谱表征了这些成分的化学结构，测量的近红外谱区信息量也就极为丰富，所以它适合果蔬的糖酸度以及内外谱区信息量也就极为丰富，所以它适合果蔬的糖酸度以及内部病变的测量分析。例如食品常见成分：水、糖度、酸度的吸部病变的测量分析。例如食品常见成分：水、糖度、酸度的吸收反映出基团收反映出基团CHCH的特征波峰。根据这些基团特征波出现的位置、的特征波峰。根据这些基团特征波出现的位置、吸收强度等，可定性、定量地描述某种成分的化学结构。经实吸收强度等，可定性、定量地描述某种成分的化学结构。经实验验证，用近红外线测得的糖度值与用光学方法测得的糖度值验验证，用近红外线测得的糖度值与用光学方法测得的糖度值之间呈直线相关，在波长为之间呈直线相关，在波长为914914、769769、745745、786nm786nm时测量精度时测量精度最高，相关系数约为最高，相关系数约为0.9890.989。(四四)近红外分析法近红外分析法 由于有机物对近红外吸收较弱，近红外能深入果实内部，由于有机物对近红外吸收较弱，近红外能深入果实内部，所以可以从透射光谱中获得果实深部信息，故易实现无损检测。所以可以从透射光谱中获得果实深部信息，故易实现无损检测。此外，近红外光子的能量比可见光还低，不会对人体造成伤害，此外，近红外光子的能量比可见光还低，不会对人体造成伤害，属于绿色分析技术。但近红外分析是属于从复杂、重叠、变动属于绿色分析技术。但近红外分析是属于从复杂、重叠、变动的光谱中来提取弱信息的技术，要用现代化学计量学的方法建的光谱中来提取弱信息的技术，要