一种基于光谱技术的马铃薯自动筛选装置
技术领域
本发明涉及光学检测领域，尤其涉及一种基于光谱技术的马铃薯自动筛选装置。
背景技术
马铃薯是日常食用的食品，现有技术对于马铃薯的检测一般是抽样方式检测，检测结果难以代表整个大量马铃薯的实际，此外在进行精细加工时，每一个马铃薯的成分含量都不一样，而如果针对每一个马铃薯都进行单独的检测势必会浪费大量的时间。
例如申请号CN201320694192.1马铃薯透射机器视觉图像实时在线检测试验台，由检测台架、被动托辊、带孔输送带、输送带托板、机器视觉透射图像采集箱、透射光源箱、主动托辊、从动同步带轮、同步带、主动同步带轮、步进电机、变频器、控制开关、输送带张紧装置、检测台架水平调节装置等组成，通过透射机器视觉技术对马铃薯外部品质和内部品质特征指标同时进行在线检测与实时分析，采用带孔输送带输送马铃薯检测样品，可以一次性获得马铃薯内外部特征指标的综合检测结果并完成品质的分级，提高马铃薯品质的检测与分选效率，但是一是图像检测需要的算力很大，其次图像检测马铃薯检测精度很难以保证，最多到达和人工目检的效果。
红外光谱技术是最近兴起的一种无损检测方式，其可以快速的检测各种食品的含水量、营养成分等，检测精度高。但是目前的检测方式一般还停留在实验室的阶段，实际的生产线使用还很少。
发明内容
针对上述内容，为解决上述问题，提供一种基于光谱技术的马铃薯自动筛选装置，包括计算机、控制主机、在线检测盒、运输装置；
控制主机连接计算机，计算机向控制主机发送检测命令，且计算机从控制主机接收检测的光谱数据；控制主机连接在线检测盒，在线检测盒内设置有光发射头和光接收头，从而对马铃薯片进行光谱检测，光接收头将接收的光运输至控制主机；控制主机内设置有光源和分光装置，光源发出的光经过光纤运输至光发射头，分光装置接收光接收头传回的光，并将其转换成傅里叶红外光谱数据；
运输装置上可平放多个马铃薯片，且运输装置将平放的马铃薯片逐个运输至在线检测盒的下方进行检测，在运输出在线检测盒的下方。
在线检测盒设置于运输装置的正上方，且光发射头发出的光经过运输装置表面的马铃薯片反射后被光接收头接收；光接收头前设置有聚光装置，使得被马铃薯片散射的光80％以上可以被光接收头接收；
运输装置为表面设置有反光凸起的传送带，反光凸起为和传送带运动方向相平行的棱状凸起，使得当马铃薯片逐个经过光在线检测盒下方时，马铃薯片之间的间隙被光发射头照射时，经过从光发射头发出的光全部被棱状凸起反射到聚光装置之外，使光接收头接收不到光信号。
计算机接收的光谱信号为连续的光谱信号，即计算机接收的光谱数据为光接收头接收的几个特征波长的光强度随时间变化的曲线，即光强-时间曲线；
光强-时间曲线表征了马铃薯片沿着传送带前进方向不同位置的特征波长的反射光强度，特征波长为表征马铃薯含水率或者马铃薯淀粉含量的傅里叶红外特征波长。
计算机将光强-时间曲线进行数据处理，首先将其进行分割，即按照没有光强的位置识别为非马铃薯，将有光强的位置识别为马铃薯片，然后获得每个马铃薯片对应的光强-时间曲线的时间长度t、含水率特征波长的平均强度R、淀粉特征波长的标准差E；
根据光强时间曲线确定马铃薯片的平均含水率W、淀粉均匀度M、直径D；其中平均含水率W＝pR；M＝qE；D＝vt；其中p、q为系数的常量，v为传送带的速度。
一种马铃薯片加工系统，其特征在于利用上述自动筛选装置，所述加工系统还包括：
转运部、上料部、油炸部、含油量检测部、沥油部；转运部包括两段，第一转运部设置于上料部、油炸部之间，可以将上料部的马铃薯片转运至油炸部，第二转运部设置于油炸部、沥油部之间将油炸部炸好的马铃薯片转运至沥油部；
上料部包括自动排列机和上料推出机构，自动排列机将切好的马铃薯片逐个排列成一排，然后上料推出机构将一排马铃薯片推至第一转运部上，使得一排马铃薯片可以被第一转运部转运至油炸部；
在上料部和油炸部之间设置有自动筛选装置，对马铃薯片的平均含水率W、淀粉均匀度M、直径D进行检测，并判断淀粉均匀度M、直径D是否符合检测标准，以及判断平均含水率W；自动筛选装置将平均含水率分成高、中、低三个等级；
油炸部设置有三个连续设置的油炸锅体，且三个连续设置的油炸锅体相互连通，油炸部设置有与三个油炸锅体位置对应的油炸推出器，油炸推出器将淀粉均匀度M和直径D合格的三个等级平均含水率的马铃薯片分别退至三个油炸锅体内，其含水率和油炸锅体的对应可根据需要进行设置；淀粉均匀度M和直径D不合格的马铃薯片不被处理从而掉落至第一转运部终点的回收箱内；
三个连续设置的油炸锅体上设置有拨动杆，可以将第一油炸锅体的马铃薯片拨动至第二油炸锅体，将第二油炸锅体的马铃薯片拨动至第三油炸锅体，第三油炸锅体的出口连接至第二转运部；
油炸部和沥油部之间设置含油量检测部，含油量检测部设置红外成像摄像头和冷风机，冷风机的出风口对准油炸完的马铃薯片从而对马铃薯片进行降温，红外摄像头对油炸完的马铃薯片进行红外成像，从而判断马铃薯片的温度；由于含油量高的马铃薯片降温速度比含油量低的马铃薯片低，因此可以将马铃薯片的温度分成不同的级别；
沥油部设置于含油量检测部之后，沥油部设置有沥油滑道，马铃薯片在沥油滑道内滑动同时将油沥出；沥油滑道的不同位置设置有对应的沥油推出器，沥油推出器根据马铃薯片的温度将马铃薯片从第二转运部推出至沥油滑道的不同位置，从而使马铃薯片可以有不同的沥油时间，保证最后进入成品箱的马铃薯片的含有量一致。
本发明的技术效果为：
本发明利用红外光谱对马铃薯片进行逐一的实时的检测，可以根据光强-时间曲线确定马铃薯的含水率、淀粉均匀度和直径，从而仅使用单一的设备就可以实现多种参数的测量，且这种测量是实时的，可以应用于在线检测，还设置了特殊的运输装置的结构，保证了光谱的稳定性；此外本发明结合检测装置设置了油炸马铃薯的加工装置，使马铃薯的油炸时间和其含水率进行关联，由于马铃薯的含水率会影响其油炸时的含油量，从而保证了马铃薯油炸后的口感的一致性，此外还设置了含油量的检测装置，使得最后到达终点的马铃薯片表面含油量也一致。
附图说明
被包括来提供对所公开主题的进一步认识的附图，将被并入此说明书并构成该说明书的一部分。附图也阐明了所公开主题的实现，以及连同详细描述一起用于解释所公开主题的实现原则。没有尝试对所公开主题的基本理解及其多种实践方式展示超过需要的结构细节。
图1为本发明检测装置整体结构示意图；
图2为本发明的加工系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明的优点、特征以及达成所述目的的方法通过附图及后续的详细说明将会明确。
实施例1：
提供一种基于光谱技术的马铃薯自动筛选装置，包括计算机1、控制主机2、在线检测盒3、运输装置4；
控制主机2连接计算机1，计算机1向控制主机2发送检测命令，且计算机1从控制主机2接收检测的光谱数据；控制主机2连接在线检测盒3，在线检测盒3内设置有光发射头31和光接收头32，从而对马铃薯片5进行光谱检测，光接收头32将接收的光运输至控制主机2；控制主机2内设置有光源和分光装置，光源发出的光经过光纤运输至光发射头31，分光装置接收光接收头32传回的光，并将其转换成傅里叶红外光谱数据；
运输装置4上可平放多个马铃薯片，且运输装置4将平放的马铃薯片逐个运输至在线检测盒3的下方进行检测，在运输出在线检测盒3的下方。
在线检测盒3设置于运输装置4的正上方，且光发射头31发出的光经过运输装置4表面的马铃薯片反射后被光接收头32接收；光接收头32前设置有聚光装置33，使得被马铃薯片散射的光80％以上可以被光接收头32接收；
运输装置4为表面设置有反光凸起的传送带，反光凸起为和传送带运动方向相平行的棱状凸起41，使得当马铃薯片逐个经过光在线检测盒3下方时，马铃薯片之间的间隙被光发射头31照射时，经过从光发射头31发出的光全部被棱状凸起41反射到聚光装置之外，使光接收头32接收不到光信号。
计算机1接收的光谱信号为连续的光谱信号，即计算机1接收的光谱数据为光接收头32接收的几个特征波长的光强度随时间变化的曲线，即光强-时间曲线；
光强-时间曲线表征了马铃薯片沿着传送带前进方向不同位置的特征波长的反射光强度，特征波长为表征马铃薯含水率或者马铃薯淀粉含量的傅里叶红外特征波长。
计算机1将光强-时间曲线进行数据处理，首先将其进行分割，即按照没有光强的位置识别为非马铃薯，将有光强的位置识别为马铃薯片，然后获得每个马铃薯片对应的光强-时间曲线的时间长度t、含水率特征波长的平均强度R、淀粉特征波长的标准差E；
根据光强时间曲线确定马铃薯片的平均含水率W、淀粉均匀度M、直径D；其中平均含水率W＝pR；M＝qE；D＝vt；其中p、q为系数的常量，v为传送带的速度。
实施例2：
一种马铃薯片加工系统，其特征在于利用上述自动筛选装置100，所述加工系统还包括：
转运部、上料部300、油炸部400、含油量检测部500、沥油部600；转运部包括两段，第一转运部201设置于上料部300、油炸部400之间，可以将上料部300的马铃薯片转运至油炸部400，第二转运部202设置于油炸部400、沥油部600之间将油炸部400炸好的马铃薯片转运至沥油部600；
上料部300包括自动排列机301和上料推出机构302，自动排列机将切好的马铃薯片逐个排列成一排，然后上料推出机构将一排马铃薯片推至第一转运部201上，使得一排马铃薯片可以被第一转运部201转运至油炸部400；
在上料部300和油炸部400之间设置有自动筛选装置，对马铃薯片的平均含水率W、淀粉均匀度M、直径D进行检测，并判断淀粉均匀度M、直径D是否符合检测标准，以及判断平均含水率W；自动筛选装置将平均含水率分成高、中、低三个等级；
油炸部400设置有三个连续设置的油炸锅体，且三个连续设置的油炸锅体相互连通，油炸部400设置有与三个油炸锅体位置对应的油炸推出器404，油炸推出器404将淀粉均匀度M和直径D合格的三个等级平均含水率的马铃薯片分别退至三个油炸锅体内，其含水率和油炸锅体的对应可根据需要进行设置；淀粉均匀度M和直径D不合格的马铃薯片不被处理从而掉落至第一转运部201终点的回收箱内；
三个连续设置的油炸锅体上设置有拨动杆，可以将第一油炸锅体401的马铃薯片拨动至第二油炸锅体402，将第二油炸锅体402的马铃薯片拨动至第三油炸锅体403，第三油炸锅体403的出口连接至第二转运部202；
油炸部400和沥油部600之间设置含油量检测部500，含油量检测部500设置红外成像摄像头和冷风机，冷风机的出风口对准油炸完的马铃薯片从而对马铃薯片进行降温，红外摄像头对油炸完的马铃薯片进行红外成像，从而判断马铃薯片的温度；由于含油量高的马铃薯片降温速度比含油量低的马铃薯片低，因此可以将马铃薯片的温度分成不同的级别；
沥油部600设置于含油量检测部500之后，沥油部600设置有沥油滑道601，马铃薯片在沥油滑道601内滑动同时将油沥出；沥油滑道601的不同位置设置有对应的沥油推出器602，沥油推出器602根据马铃薯片的温度将马铃薯片从第二转运部202推出至沥油滑道601的不同位置，从而使马铃薯片可以有不同的沥油时间，保证最后进入成品箱的马铃薯片的含有量一致。
值得指出的是，马铃薯片的油炸过程中其含油量与其油炸过后沥油是不同的两个概念，由于马铃薯的含水量不同，在进行油炸时，油会将水代替，从而使得马铃薯内部含油；而在油炸过后沥出油是沥出大部分的马铃薯片的表面的油，替代水的那部分油沥出的并不多，因此检测含水率再对应的进行油炸和油炸后针对表面的含油量进行红外检测针对性的进行沥干是两个都需要控制的步骤。
此外，在进行红外检测之前，还需要进行模型的建立和特征波长的筛选，这种特征波长的筛选在现有技术中已经有很成熟的筛选方式，一般是将不同含水率和淀粉含量的马铃薯片都进行红外的检测，然后使用主成分分析法等方式将含水率和淀粉含量的特征波长筛选出来，然后再根据特征波长的强度建立相应的化学计量模型，在此不再赘述。
以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
