光學(xué)分級(jí)機(jī)

光學(xué)分級(jí)機(jī)外觀品質(zhì)分級(jí)機(jī)

外觀品質(zhì)分級(jí)機(jī)是利用光束照射果實(shí)，通過光束反射率來判斷果實(shí)的差色程度或傷痕等。按色澤分級(jí)的分級(jí)機(jī)工作原理是:果實(shí)從電子發(fā)光點(diǎn)前面通過，果實(shí)表面產(chǎn)生的反射光被測(cè)定波長的光電管接受。反射光的波長因果實(shí)表面顏色的不同而變化。系統(tǒng)根據(jù)采集的波長進(jìn)行分析并確定取舍，達(dá)到分級(jí)目的。意大利的果品貯藏加工業(yè)最早使用顏色分級(jí)機(jī)，主要對(duì)蘋果進(jìn)行顏色分級(jí)，其原理就是按照綠色比紅色的反射光強(qiáng)的道理進(jìn)行的。工作時(shí)，蘋果隨松軟的傳送帶上跳躍前進(jìn)，以便于光線能照射到水果的大多部位，這樣可以避免水果被單面照射。電腦接收到反射光，按照不同的反射率將果實(shí)分級(jí)，一般將其分為全綠果、半綠(半紅)果和全紅果等級(jí)別。

光學(xué)分級(jí)機(jī)內(nèi)部品質(zhì)分級(jí)機(jī)

內(nèi)部品質(zhì)分級(jí)機(jī)是利用一定波長的光照射產(chǎn)品，在不破壞產(chǎn)品的情況下，通過測(cè)定透過光的強(qiáng)度來推斷產(chǎn)品中的糖和酸及其他成分的含量。果實(shí)內(nèi)部品質(zhì)包括很多方面，如成熟度、糖分含量、酸度、空心爛心等。如果僅靠人的視覺、觸覺是很難進(jìn)行準(zhǔn)確的選別的。目前應(yīng)用較為廣泛效果較好的是透光檢測(cè)法檢驗(yàn)果品內(nèi)部是否腐爛的情況。馬達(dá)帶動(dòng)濾光器以一定的速度回轉(zhuǎn)，濾光器上的干涉濾光片僅讓某種波長的光通過，經(jīng)透鏡集光后照射到被測(cè)物上，被測(cè)物置于海綿質(zhì)的下緩沖墊上，操縱手柄使下托架上升至被測(cè)物上部與上緩沖墊相接觸，借助下緩沖墊上的檢驗(yàn)眼測(cè)出透光量。這種利用透光率的方法精確度高，所以應(yīng)用廣泛[6-8]。

光學(xué)分級(jí)機(jī)國外

德國研制了較先進(jìn)的微機(jī)控制重量分級(jí)機(jī)，其采用最新電子儀器測(cè)定重量，可按需要進(jìn)行準(zhǔn)確的分級(jí)，分級(jí)精度較高；其使用了結(jié)構(gòu)特別的滑槽，落差小，水果不受沖擊、無損傷；分級(jí)、裝箱所需時(shí)間僅為傳統(tǒng)的1/2。美國Penwalt公司研制的Decco型分級(jí)機(jī)是一種新型果實(shí)分級(jí)機(jī)，具有速度快、性能好、通用性強(qiáng)的特點(diǎn)。它根據(jù)“體積”分級(jí)的原理進(jìn)行工作，不僅綜合了大小和重量分級(jí)機(jī)最突出的優(yōu)點(diǎn)，而且還消除了二者的缺點(diǎn)，使分級(jí)作業(yè)真正得以柔和平緩地進(jìn)行。分級(jí)過程中水果既沒有摔落，也沒有其他任何典型的引起水果損傷的動(dòng)作，分級(jí)柔和、效果好。美國Autoline公司的水果分級(jí)設(shè)備在世界上處于領(lǐng)先地位，其產(chǎn)品已經(jīng)系列化(5個(gè)型號(hào))，能夠按照重量、顏色、形狀分級(jí)，傳送通道可以多達(dá)9道，出口可達(dá)60個(gè)，每道的最高傳送速率為12個(gè)/秒，其傳輸系統(tǒng)可以容納不同尺寸的水果，其視覺系統(tǒng)采用兩架單色相機(jī)，能計(jì)算出水果的三維尺寸。意大利最新研制的Italy-001-A型分級(jí)機(jī)，可將果實(shí)大小進(jìn)行無級(jí)分級(jí)，其主要是利用一條帶有網(wǎng)眼的分級(jí)傳送帶，在這條傳送帶上，從左到右，其網(wǎng)眼的孔徑是無級(jí)變化的，網(wǎng)眼在最左邊時(shí)，孔徑最小，傳送帶向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，網(wǎng)眼孔徑也就隨之增大，到達(dá)最右邊時(shí)，孔徑最大。當(dāng)傳送帶從下端向回運(yùn)行時(shí)，網(wǎng)眼孔又由大變小。就是說，傳送帶上的網(wǎng)眼孔徑就像照相機(jī)的快門那樣，隨著傳送帶的運(yùn)行方向不同，可以由小變大或由大變小。果實(shí)最先落在傳送帶左邊時(shí)，小的果實(shí)漏下來，隨著傳送帶向右運(yùn)行，大的果實(shí)開始落下，這樣就將果實(shí)由小到大進(jìn)行了多級(jí)分級(jí) 。

光學(xué)分級(jí)機(jī)國內(nèi)

國內(nèi)對(duì)果蔬分級(jí)機(jī)的研制特別是干果分級(jí)機(jī)的研制起步較晚，但近來發(fā)展很快。如云南農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的雙輥式分級(jí)機(jī)：通過一對(duì)與水平面保持一定傾角β，且相互之間有一定夾角α，由逆向旋轉(zhuǎn)的光滑圓柱構(gòu)成的雙輥式分級(jí)機(jī)構(gòu)，是一種結(jié)構(gòu)簡單，制造容易的分級(jí)裝置。光電檢測(cè)方面，浙江大學(xué)的應(yīng)義斌等人對(duì)蘋果、柑橘、黃花梨等水果進(jìn)行了比較深入的研究，提出動(dòng)態(tài)圖像的時(shí)間序列連續(xù)場掃描采集方法，設(shè)計(jì)出水果動(dòng)態(tài)圖像采集的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，并對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的表面缺陷與損傷、尺寸和表面顏色等農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的重要特征的圖像處理方法進(jìn)行探究，利用機(jī)器視覺技術(shù)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)快速、精確檢測(cè)提出了自己的解決方案；中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的劉禾和汪懋華較早開始研究蘋果自動(dòng)分級(jí)的圖像分割問題；陳曉光、王江楓、張?zhí)X也進(jìn)行了水果分級(jí)方面的研究，并于2005年成功研制了我國首條水果品質(zhì)機(jī)器視覺實(shí)時(shí)檢測(cè)與分級(jí)生產(chǎn)線 。

光學(xué)分級(jí)機(jī)是根據(jù)光束遮斷法和圖像處理法制成，進(jìn)行非接觸式測(cè)量。當(dāng)被測(cè)果品不滿足分級(jí)要求時(shí)，檢測(cè)信號(hào)傳送到控制裝置，用推板或強(qiáng)氣流將果品排出到外側(cè)的輸送帶上，加以分級(jí)。在果品傳送帶上合適的位置安裝幾對(duì)不同級(jí)別的分機(jī)器，分機(jī)器由兩組相對(duì)的射光器L和感光器R組成，果品隨傳送帶移動(dòng)的時(shí)候，經(jīng)過這些分機(jī)器時(shí)，如果兩道光束同時(shí)被遮擋，則果品直徑比該級(jí)要大，用氣流噴射的方式將其分到相應(yīng)的級(jí)別中。

大小分級(jí)機(jī)選出的果實(shí)大小和形狀基本一致，有利于包裝貯存和加工處理，故在果品分級(jí)機(jī)中應(yīng)用最為廣泛，核桃分級(jí)就采用這種方法 。但篩網(wǎng)或柵條式的分級(jí)機(jī)在對(duì)物料分級(jí)時(shí)，都會(huì)對(duì)物料產(chǎn)生撞擊作用，且在物料下落的過程中，自身的姿態(tài)隨意，造成分級(jí)精度不高。

一般果品分級(jí)機(jī)械按工作原理可分為大小分級(jí)機(jī)，如華中農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院研制的三層滾筒式銀杏分級(jí)機(jī)、新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械交通學(xué)院研制的柵條滾筒式杏干分級(jí)機(jī)等；重量分級(jí)機(jī)，如YCM-002型電子式果蔬重量分級(jí)機(jī)；果實(shí)色澤分級(jí)機(jī)，如日本三菱電器公司研制的果實(shí)成熟度分級(jí)機(jī)以及果實(shí)色澤重量分級(jí)機(jī)如美國“Inspecttronic”裝置。

分級(jí)設(shè)備包括機(jī)械分級(jí)機(jī)、水力旋流器、細(xì)篩、水力分級(jí)機(jī)和風(fēng)力分級(jí)機(jī)。

機(jī)械分級(jí)機(jī)有螺旋分級(jí)機(jī)、耙式分級(jí)機(jī)和浮槽式分級(jí)機(jī)。耙式和浮槽式分級(jí)機(jī)由于存在許多缺點(diǎn)，現(xiàn)已被淘汰，不再使用，螺旋分級(jí)機(jī)則成為我國選礦工業(yè)中的主要分級(jí)設(shè)備。

水力旋流器是一種比螺旋分級(jí)機(jī)先進(jìn)的分級(jí)設(shè)備，但是，長期來由于設(shè)備結(jié)構(gòu)、材料質(zhì)量和管理上存在一些問題，它沒能在我國得到很好的推廣應(yīng)用。直到近幾年，由于水力旋流器結(jié)構(gòu)上有了改進(jìn)，采用了橡膠等耐磨材料，配上了自動(dòng)控制裝置，加強(qiáng)了管理，才使其在有色及黑色金屬礦石選礦工業(yè)等部門得到推廣，但仍不如螺旋分級(jí)機(jī)那樣普及，然而應(yīng)該看到，它在我國是一種很有發(fā)展前途的分級(jí)設(shè)備 。

細(xì)篩是我國近10年問發(fā)展較快的分級(jí)設(shè)備，現(xiàn)已研制出多種細(xì)篩，并且已在不同程度上用于選礦工業(yè)或其它工業(yè)部門，是目前繼續(xù)發(fā)展的、很有前途的分級(jí)設(shè)備。

水力分級(jí)機(jī)主要包括圓錐形分級(jí)機(jī)和槽形分級(jí)機(jī)。這類分級(jí)機(jī)在我國選礦工業(yè)中應(yīng)用很少，只在錫、鎢等有色礦石選廠中使用。

包括細(xì)篩在內(nèi)的篩分機(jī)，主要是將物料按顆粒大小分成不同級(jí)別，而上述分級(jí)設(shè)備則不僅按顆粒大小分級(jí)，而且按顆粒形狀和密度不同，根據(jù)它們?cè)谒械某两邓俣炔煌殖扇舾杉?jí)別，此種分級(jí)作業(yè)稱為濕式分級(jí)?？梢姡瑵袷椒旨?jí)是不精確的，即由此而獲得的每一粒級(jí)中，都含有輕而粗的和重而細(xì)的、在水中沉降速度卻相等的顆粒 。