[科普中国]-光学分级机

光学分级机

光学分级机又叫做光线式分级机，不仅可对产品进行大小分级，还可对产品进行外观品质和内部品质分级。

光学分级机原理光学分级机是根据光束遮断法和图像处理法制成，进行非接触式测量。当被测果品不满足分级要求时，检测信号传送到控制装置，用推板或强气流将果品排出到外侧的输送带上，加以分级。在果品传送带上合适的位置安装几对不同级别的分机器，分机器由两组相对的射光器L和感光器R组成，果品随传送带移动的时候，经过这些分机器时，如果两道光束同时被遮挡，则果品直径比该级要大，用气流喷射的方式将其分到相应的级别中。

光学分级机分类外观品质分级机外观品质分级机是利用光束照射果实，通过光束反射率来判断果实的差色程度或伤痕等。按色泽分级的分级机工作原理是:果实从电子发光点前面通过，果实表面产生的反射光被测定波长的光电管接受。反射光的波长因果实表面颜色的不同而变化。系统根据采集的波长进行分析并确定取舍，达到分级目的。意大利的果品贮藏加工业最早使用颜色分级机，主要对苹果进行颜色分级，其原理就是按照绿色比红色的反射光强的道理进行的。工作时，苹果随松软的传送带上跳跃前进，以便于光线能照射到水果的大多部位，这样可以避免水果被单面照射。电脑接收到反射光，按照不同的反射率将果实分级，一般将其分为全绿果、半绿(半红)果和全红果等级别。

内部品质分级机内部品质分级机是利用一定波长的光照射产品，在不破坏产品的情况下，通过测定透过光的强度来推断产品中的糖和酸及其他成分的含量。果实内部品质包括很多方面，如成熟度、糖分含量、酸度、空心烂心等。如果仅靠人的视觉、触觉是很难进行准确的选别的。目前应用较为广泛效果较好的是透光检测法检验果品内部是否腐烂的情况。马达带动滤光器以一定的速度回转，滤光器上的干涉滤光片仅让某种波长的光通过，经透镜集光后照射到被测物上，被测物置于海绵质的下缓冲垫上，操纵手柄使下托架上升至被测物上部与上缓冲垫相接触，借助下缓冲垫上的检验眼测出透光量。这种利用透光率的方法精确度高，所以应用广泛[6-8]。

国内外果蔬分级机械发展状况

德国研制了较先进的微机控制重量分级机，其采用最新电子仪器测定重量，可按需要进行准确的分级，分级精度较高；其使用了结构特别的滑槽，落差小，水果不受冲击、无损伤；分级、装箱所需时间仅为传统的1/2。美国Penwalt公司研制的Decco型分级机是一种新型果实分级机，具有速度快、性能好、通用性强的特点。它根据“体积”分级的原理进行工作，不仅综合了大小和重量分级机最突出的优点，而且还消除了二者的缺点，使分级作业真正得以柔和平缓地进行。分级过程中水果既没有摔落，也没有其他任何典型的引起水果损伤的动作，分级柔和、效果好。美国Autoline公司的水果分级设备在世界上处于领先地位，其产品已经系列化(5个型号)，能够按照重量、颜色、形状分级，传送通道可以多达9道，出口可达60个，每道的最高传送速率为12个/秒，其传输系统可以容纳不同尺寸的水果，其视觉系统采用两架单色相机，能计算出水果的三维尺寸。意大利最新研制的Italy-001-A型分级机，可将果实大小进行无级分级，其主要是利用一条带有网眼的分级传送带，在这条传送带上，从左到右，其网眼的孔径是无级变化的，网眼在最左边时，孔径最小，传送带向右运动时，网眼孔径也就随之增大，到达最右边时，孔径最大。当传送带从下端向回运行时，网眼孔又由大变小。就是说，传送带上的网眼孔径就像照相机的快门那样，随着传送带的运行方向不同，可以由小变大或由大变小。果实最先落在传送带左边时，小的果实漏下来，随着传送带向右运行，大的果实开始落下，这样就将果实由小到大进行了多级分级1。

国内对果蔬分级机的研制特别是干果分级机的研制起步较晚，但近来发展很快。如云南农业大学研制的双辊式分级机：通过一对与水平面保持一定倾角β，且相互之间有一定夹角α，由逆向旋转的光滑圆柱构成的双辊式分级机构，是一种结构简单，制造容易的分级装置。光电检测方面，浙江大学的应义斌等人对苹果、柑橘、黄花梨等水果进行了比较深入的研究，提出动态图像的时间序列连续场扫描采集方法，设计出水果动态图像采集的硬件系统和软件系统，并对农产品的表面缺陷与损伤、尺寸和表面颜色等农产品品质的重要特征的图像处理方法进行探究，利用机器视觉技术对农产品的品质快速、精确检测提出了自己的解决方案；中国农业大学的刘禾和汪懋华较早开始研究苹果自动分级的图像分割问题；陈晓光、王江枫、张泰岭也进行了水果分级方面的研究，并于2005年成功研制了我国首条水果品质机器视觉实时检测与分级生产线2。