1、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
2、，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
3、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
4、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安装的两输送带的速度差，使摞列
5、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，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，使粘连在一起的柑橘实现了分离。使粘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摄像机配置在输送带的上方及周边，可以全方位地摄像机配置在输送带的上方及周边，可以全方位地摄取柑橘的图像，但为了获得柑橘上下两面的图像，特设柑橘摄取柑橘的图像，但为了获得柑橘上下两面的图像，特设柑橘翻转机构。在输送带的两侧安装有无损伤检测装置，可进行糖翻转机构。在输送带的两侧安装有无损伤检测装置，可进行糖度、酸度、腐烂损伤程度、有无皱皮现象的检测
6、。当柑橘通过度、酸度、腐烂损伤程度、有无皱皮现象的检测。当柑橘通过CCDCCD摄像机时，柑橘的颜色、大小、形状、内部质量、糖度和摄像机时，柑橘的颜色、大小、形状、内部质量、糖度和酸度、表面损伤情况等均被记录下来，通过这些信息的计算机酸度、表面损伤情况等均被记录下来，通过这些信息的计算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。现行的多数分级设备因只能进行大小等级分级；为完成各现行的多数分级设备因只能进行大小等级分级；为完成各个等级的分级，需要数台相同设备，而且每台设备占地面积个等级的分级，需要数台相同设备，而且每台设备占地面积大。水果不同，有时分级设备也不同，专用性强，利用率低。大。
7、水果不同，有时分级设备也不同，专用性强，利用率低。例如，柑橘可利用滚筒式，而苹果、桃等则不易采用。例如，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 图像处理式分级设备因尺寸等级和品质等级分级一次性图像处理式分级设备因尺寸等级和品质等级分级一次性完成，机械设备主要起了输送作用，所以机械设备得到了大完成，机械设备主要起了输送作用，所以机械设备得到了大大简化。同时，还可根据生产能力随时进行组合，对分级场大简化。同时，还可根据生产能力随时进行组合，对分级场地无特殊要求。只要对计算机程序或设备略加修改，即可用地无特殊要求。只要对计算机程序或设备略加修改，即可用于不
8、同水果，应变能力强。计算机、电气设备的大量应用虽于不同水果，应变能力强。计算机、电气设备的大量应用虽然使得制造成本有所提高；但机械设备的简化，使成本又大然使得制造成本有所提高；但机械设备的简化，使成本又大为降低，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
9、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 在发达国家，分级作业多为集体作业。即农民将各自生产在发达国家，分级作业多为集体作业。即农民将各自生产的果蔬产品集中到所属农
10、协果蔬分级场地或果蔬采后处理工作的果蔬产品集中到所属农协果蔬分级场地或果蔬采后处理工作站，经统一分级后推向市场。由于农户的管理水平不同，栽培站，经统一分级后推向市场。由于农户的管理水平不同，栽培环境各异，往往导致果蔬质量不同。以往是人工通过目测进行环境各异，往往导致果蔬质量不同。以往是人工通过目测进行评价，经常出现误差与矛盾。现在，评价，经常出现误差与矛盾。现在，应用计算机图像处理技应用计算机图像处理技术，进行随机取样，客观地评价各自果蔬的质量，避免了矛盾术，进行随机取样，客观地评价各自果蔬的质量，避免了矛盾的发生。的发生。四、管理计算机化四、管理计算机化 四、管理计算机化四、管理计算机化 图
11、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、管理计算机化四、管理计算机
12、化 为此，实时颜色演算装置成为该系统最大难点。颜色的判为此，实时颜色演算装置成为该系统最大难点。颜色的判断只要取得颜色比就可进行定量化，但处理装置成本高，难以断只要取得颜色比就可进行定量化，但处理装置成本高，难以实用。所以，在该系统内编制了超高速图像处理专用程序；由实用。所以，在该系统内编制了超高速图像处理专用程序；由两台摄像机摄取的图像通过一台图像处理装置同时进行两台摄像机摄取的图像通过一台图像处理装置同时进行形状、形状、尺寸、颜色尺寸、颜色的测量，降低了成本；增加专用的的测量，降低了成本；增加专用的CCDCCD摄像机实时摄像机实时处理插板，实施三通道处理，实现了在线高速检测。在检测处理插板
13、，实施三通道处理，实现了在线高速检测。在检测时，为保证精度，取摄影范围时，为保证精度，取摄影范围50cm50cm50cm50cm，共两处。为了消除，共两处。为了消除外部光的影响，安装了遮光罩，保证内部一定的光强度。外部光的影响，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
14、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容物，再分别送往各自的商品货架上，如图别内容物，再分别送往各自的商品货架上，如图6-46-4所示。在没所示。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，效率低，商品数量、等级
15、管理工作困难。日本石井工业度大，效率低，商品数量、等级管理工作困难。日本石井工业公司开发的文字识别系统很好地解决了上述问题。公司开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
16、、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 该系统的开发成功，使商品管理完全实现了自动化，大大该系统的开发成功，使商品管理完全实现了自动化，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
17、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；但表示成熟度的真实指标是果实内部的糖度、酸度、叶绿表；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、果肉软硬程度等。素含量、果肉软硬程度等。第二
18、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、可见光分析近红外分析法、力学分析法、可见光分析法、激光分析法、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等。按安装方式可分为便携式和在线固定式。和在线固定式。一、电磁波
19、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
20、光具有反射性质过；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
21、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
22、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
23、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射线照相机的检测直径范围最大为射线照相机的检测直径范围最大为150mm150mm，对于尺寸大，对于尺寸大的西瓜而言，虽然只能检测的西瓜而言，虽然只能检测150mm150mm范围内的中心部，不能观察范围内的中心部，不能观察全貌，但由于空洞现象常发生在西瓜的中心部附近，在实际使全貌，但由于空洞现象常发生在西瓜的中心部附近，在实际使用中不会成为大问题。空洞检测范围与西瓜大小之间的关系如用中不会成为大问题。空洞检测范围与西瓜大小之间的关系如图图6767所示。西瓜的直径大小差异很大，所示。西瓜的直径大小差异很大，不同大
24、小的西瓜需要不同大小的西瓜需要不同的不同的x x射线强度，为了及时调节射线强度，为了及时调节x x射线强度，先用光电管测量射线强度，先用光电管测量西瓜的大小，然后根据测量的西瓜直径调节西瓜的大小，然后根据测量的西瓜直径调节x x射线的发射强度。射线的发射强度。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。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
25、现白色部分，因此，利用这个原理分，相反，如有空洞则会出现白色部分，因此，利用这个原理很容易将它们区分出来。实际判断情况如图很容易将它们区分出来。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
26、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
27、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
28、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，在检测度
29、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，过慢将影响生产率；判断值的选择需根据大量实验找出降低，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数。合理的数。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
30、，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，人们可以通过肉眼检测出受损柑橘，但当操作工疲劳以及受损部位与正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位的差别不大时，常有漏检情况发生。为此，
31、为了提高检常部位的差别不大时，常有漏检情况发生。为此，为了提高检测精度，实现自动化，利用无损伤检测技术有效地解决了这个测精度，实现自动化，利用无损伤检测技术有效地解决了这个问题。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
32、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为一
33、在线柑橘损伤果紫外光检测装置示意图，它由为一在线柑橘损伤果紫外光检测装置示意图，它由摄像机、紫外灯、输送带、光源罩等组成。暗室由光源罩和橡摄像机、紫外灯、输送带、光源罩等组成。暗室由光源罩和橡胶帘构成，它的作用是切断可见光源，减少影响因素。光源多胶帘构成，它的作用是切断可见光源，减少影响因素。光源多采用灯管型日光灯，为了更有效地增强光源强度，将光源罩制采用灯管型日光灯，为了更有效地增强光源强度，将光源罩制成半圆筒形，内表面涂成白色，增加反射效果，其圆心为柑橘成半圆筒形，内表面涂成白色，增加反射效果，其圆心为柑橘的摄像位置：在光源罩上开一圆孔，留出摄像通路。当柑橘进的摄像位置：在光源罩上开一圆孔
34、，留出摄像通路。当柑橘进入暗室，到达摄像机下时，摄像机开始摄像，然后由计算机进入暗室，到达摄像机下时，摄像机开始摄像，然后由计算机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(中中图图)，而柑橘的正常部位几乎无可见光，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出现，下图为计算机图像处理后的画面，白色面积代
35、表了受损面积。计算面，白色面积代表了受损面积。计算白色面积的大小，即可算出损伤面积白色面积的大小，即可算出损伤面积的大小并做出判断。的大小并做出判断。(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
36、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
37、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将它们区别开来，有出现错误判断的可能。方法将它们区别开来，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 YOUSUCCESS2023-5-26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
38、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
39、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
40、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，环境光量的检测器为光量的检测器为10105 5(V(VA)A)。1 1菠萝成熟度的判别菠萝成熟度的判别 菠萝的成熟度不同，透射光量也不同。相对未成熟果而菠萝的成熟度不同，透射光量也不同。相对未成熟果而言，成熟果透射量为言，成熟果透射量为10101515倍，过成熟果为倍，过成熟果为10 10 100100倍，它倍，它们之间相差很大。为了使输出不超过们之间相差很大。为了使输出不超过5V5V、在不饱和范围内
41、进行、在不饱和范围内进行检测，采用了检测，采用了NDND滤光片滤光片(13(13、2525、5050、7575)减少透射减少透射量。在亮度检测器上也采用了相同的量。在亮度检测器上也采用了相同的NDND滤光片组合。为了使同滤光片组合。为了使同一菠萝在不同的环境亮度情况下具有相同结果，对透射光量进一菠萝在不同的环境亮度情况下具有相同结果，对透射光量进行了亮度系数修正，确保判断结果正确。行了亮度系数修正，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
42、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，采摘前和采摘后检测精度分别为摘后检测精度分别为8080、9595，因此，可作为采摘期预测和，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
43、。采摘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
44、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、进行人工授粉效果也不理想，有时提高地温可以得到栽培、进行人工授
45、粉效果也不理想，有时提高地温可以得到改善。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后的褐变型单宁细胞。变之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 柿子中可溶性单宁成分含量的多少，使柿子呈现出涩与柿子中可溶性单宁成分含量的多少，使柿子呈现出涩与不涩两种不同的口感。单宁呈细胞状分布在果肉中，涩感是不涩两种不同的口
46、感。单宁呈细胞状分布在果肉中，涩感是单宁单宁(可溶性单宁可溶性单宁)在口中破碎流出，与口中的黏膜蛋白质结在口中破碎流出，与口中的黏膜蛋白质结合，呈现出的一种独特味感。自然脱涩后，单宁凝缩呈不溶合，呈现出的一种独特味感。自然脱涩后，单宁凝缩呈不溶性，无涩感。性，无涩感。不溶性单宁在果肉中作为褐色物质呈点状分不溶性单宁在果肉中作为褐色物质呈点状分布，通常称其为布，通常称其为“芝麻芝麻”，通过检测有无，通过检测有无“芝麻芝麻”，即可进，即可进行涩柿的判别。行涩柿的判别。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
47、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。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，实略显暗色，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断涩柿与甜柿。以判断涩柿与甜柿。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909
48、0年代以来发展最快、最引年代以来发展最快、最引人注目的光谱分析技术。通常，将波长为人注目的光谱分析技术。通常，将波长为0.80.82.5m2.5m的红外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，利用化学计量学方法进行成分、理化特性分析的方法。谱，利用化学计量学方法进行成分、理化特性分析的方法。因近红外光谱是由于分子振动的非谐振动性产生的，因近红外光谱是由于分子振动的非谐振动性产生的，主要是主要是含氢基团含氢基团(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
49、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。置、吸收强度等，可定性、定量地描述某种成分的化学结构。经实验验证，用近红外线测得的糖度值与用光学方法测得的糖经实验
50、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，在波长为度值之间呈直线相关，在波长为914914、769769、745745、786nm786nm时测量时测量精度最高，相关系数约为精度最高，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
