牛肉品質檢測系統及方法
【專利摘要】本發明涉及一種牛肉品質度檢測系統及檢測方法。解決現有技術中對牛肉品質檢測存在主觀不準確，以及存在檢測設備檢測過程復雜的問題。系統包括座體，在座體上設置有托架，在托架上方設置有照射光源，照射光源轉動連接在調整照射光源位置的調整機構上，調整機構安裝在座體上，在托架下方設置有接收機構，在座體內設置控制單元，控制單元與照射光源、調整支架、接收機構相連。通過對樣品反射或透射光譜數據進行分析，判斷牛肉品質。本發明的優點是采用光譜檢測方式，能對樣品進行無損檢測；裝置結構簡單、操作快速簡便、檢測數據準確。
【專利說明】牛肉品質檢測系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種食品檢測領域，尤其是涉及一種結構簡單、操作快速簡便、檢測準 確的牛肉品質度檢測系統，以及該系統的檢測方法。
【背景技術】
[0002] 肉類消費一直是食品消費的一個重要組成部分，而牛肉是廣大消費者比較喜愛的 食品。近年來，人們生活觀念的轉變，消費水平不斷增強，對牛肉食品的品質要求越來越高。 如牛肉可以分成普通牛肉和高檔牛肉，高檔牛肉一般肌纖維細嫩多汁，肌肉間含有一定量 的脂肪，脂肪顆粒細小，于肌肉組織中均勻分布，成大理石紋理，俗稱雪花肉，這種屬于高檔 牛肉，其他的屬于普通牛肉。而一般人并不能很好的區分高檔牛肉和普通牛肉，這使得在購 買時容易上當，造成不必要損失。目前對牛肉品質的檢測技術一般通過感官檢測、理化檢測 等。感官檢測往往受審評專家的經驗、心理與生理等因素的影響，不同的審評師由于其嗜 好、情緒、性別以及感官靈敏度等影響，可能難以獲得一致的評定結果，因此評定結果的準 確性往往難以保證。理化檢測需要一系列設備和裝置來完成，過程復雜，檢測時間長，設備 也復雜。因此希望有一種能夠快速、簡便、準確無損檢測冷鮮牛肉品質的設備及方法，以便 及時地對牛肉進行檢測，以識別牛肉的品質。
【發明內容】
[0003] 本發明主要是解決現有技術中對牛肉品質檢測存在主觀不準確，以及存在檢測設 備檢測過程復雜的問題，提供了一種結構簡單、操作快速簡便、檢測準確的牛肉品質檢測系 統。
[0004] 本發明還提供了一種操作快速簡便、檢測準確的牛肉品質檢測方法。
[0005] 本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：一種牛肉品質檢測 系統，包括座體，在座體上設置有用于放置樣本的托架，在托架上方設置有照射光源，所述 照射光源轉動連接在調整照射光源位置的調整機構上，調整機構安裝在座體上，在托架下 方設置有接收機構，在座體內設置控制單元，控制單元與照射光源、調整支架、接收機構相 連；
[0006] 照射光源：對樣品發射檢測光束，并能接收樣品上的反射光信息，反饋給控制單 元；
[0007] 接收機構：始終保持與照射光源對齊，接收照射光源的透射光，并反饋給控制單 元；
[0008] 控制單元：控制照射光源、調整機構、接收機構工作，根據照射光源或接收機構反 饋的光譜信息，通過隨機共振分析計算出樣品信噪比，并同數據表比較后得出樣品新鮮度 信息。
[0009] 本發明系統通過光譜分析檢測牛肉品質，能夠更快速、簡便、準確的檢測出牛肉品 質。照射光源用于發射檢測用光束，同時也能接收樣品上漫反射的光。該照射光源轉動連接 在調整機構上，照射光源能繞軸進行旋轉，同時調整機構能夠進行旋轉和高度調節，這樣使 得照射光源照射位置能夠全部覆蓋樣品。接收機構用于接收光束在樣品上的透射光，在照 射光源照射位置變化時，接收機構也要調整位置始終保持與照射光源對齊。照射光源、調整 機構、接收機構都將信息反饋給控制單元，控制單元根據它們的信息控制它們工作。控制單 元同時還要對檢測到的光譜信息進行分析計算，得出信噪比值，在控制單元內還存儲有預 先設定好的牛肉品質標準值數據表，通過與計算得出的信噪比值比較后得出樣品品質。照 射光源采用鹵素燈或激光發射器。本裝置能夠無損對牛肉進行檢測，適用于現場大批量對 牛肉進行檢測。
[0010] 作為一種優選方案，在所述照射光源與控制單元之間連接有光源控制電路，光源 控制電路包括鍵盤、輸入單元、函數存儲器和功放單元，所述鍵盤連接輸入單元，輸入單元 連接函數存儲器，函數存儲器與功放單元連接，功放單元與照射光源連接，且功放單元與控 制單元連接。該輸入單元為8針輸入接口，鍵盤與8針輸入接口連接，8針輸入接口與函數 存儲器連接，函數存儲器為AT24C02芯片，用于儲存來自鍵盤輸入的函數信息。功放單元包 括有單片機AT89C2051，三端穩壓管LM7805,繼電器JRC4100、11. 0592MHz無源晶振、LED燈 管。通過鍵盤輸入函數經過函數存儲器到功放電路，控制器通過功放單元控制照射光源強 度按照輸入函數變化。
[0011] 作為一種優選方案，所述接收機構包括有接收器、滑座和旋轉桿，所述滑座為以照 射光源轉軸為圓心的弧形結構，滑座上開設有滑槽，所述接收器設置在滑槽內，在滑槽兩側 壁上設置有導向槽，在接收器兩側上對應設置有導向輪，導向輪安裝在導向槽內，在接收器 底部行設置有滾輪，滾輪上設有輪齒，在滑槽底部上設置有齒條，滾輪與齒條相嚙合，滑座 固定在旋轉桿上端，旋轉桿轉動設置在座體上。接收器用于接收透射光線，該接收器要保 持與照射光源對齊，在照射光源移動時，通過控制導向輪轉動從而使得接收器移動，由于該 滑座為以照射光源轉軸為圓心的弧形結構，因此移動接收器可以使得接收器保持與照射光 源對齊。該旋轉桿能夠帶動滑座進行旋轉，當照射光源進行旋轉時，通過控制旋轉桿同步旋 轉，使得接收器保持與照射光源保持對齊。
[0012] 作為一種優選方案，所述接收器內設置有雙向輸出軸的驅動電機，驅動電機的兩 個輸出軸分別與滾輪連接，在所述旋轉桿下端連接驅動旋轉桿轉動的第一電機，驅動電機 和第一電機分別連接在控制單元上，在接收器底部上設置有滾輪。驅動電機驅動導向輪轉 動，使得接收器移動。第一電機驅動旋轉桿轉動。驅動電機和第一電機都受控制單元控制， 控制單元根據照射光源轉動信息，對應控制滑座轉動和接收器移動，保持接收器與照射光 源相對齊。
[0013] 作為一種優選方案，所述調整機構包括第一桿體、第二桿體、旋轉絲桿和導向桿， 第一桿體堅直設置，所述照射光源通過轉軸連接在第一桿體的下端上，轉軸與驅動器轉動 的第二電機相連接，第一桿體上端穿在第一軸承上，在軸承上部設置有第三電機，第三電機 輸出軸與第一桿體上端連接，所述第二桿體與第一桿體相垂直設置，第二桿體前端固定在 第一軸承上，在第二桿體后端依次設置有螺紋套和導向套，所述旋轉絲桿和導向桿并排設 置在座體上，螺紋套和導向套分別套置在旋轉絲桿和導向桿上，在旋轉絲桿下端連接有第 四電機，旋轉絲桿上端連接第二軸承，導向桿上端與第二軸承相固定，第二電機、第三電機 和第四電機分別連接在控制單元上。該調整機構可以對第一桿體進行旋轉，同時能調整第 二桿體的高度，從而調節照射光源的照射位置。轉軸垂直插入設置在第一桿體前端上，轉軸 前端固定在照射光源中間位置，第二電機輸出軸與轉軸相平行，第二電機輸出軸對準轉軸 后端并與之固定連接，第二電機控制照射光源轉動角度。第三電機輸出軸與第二桿體平行， 第三電機輸出軸連接在第二桿體上端，使得第二桿體沿其軸線旋轉。第四電機帶動絲桿旋 轉，絲桿旋轉會帶動套在其上的螺紋套上下移動，從而使得第二桿體上下升降，導向套套在 導向桿上，使得第二桿體始終保持不晃動且保持在同一垂直平面內升降。
[0014] 一種牛肉品質檢測方法，包括以下步驟：
[0015] 步驟一：制備牛肉樣品，將樣品放置在托架上，照射光源調整角度分別照射若干檢 測點，在每個檢測點上照射光源強度在照射過程中按照斜線增加然后按照正弦曲線下降， 控制單元采集反射或透射光譜數據，然后調整照射光源照射位置，如此在樣品采集若干各 不同點的反射或透射光譜數據；
[0016] 步驟二：將各個檢測點光譜數據代入隨機共振模型中，通過對隨機共振模型進行 一階和二階求導，并將一階隨機共振模型通過四階瓏格庫塔算法，計算出各個檢測點信噪 比輸出值；
[0017] 步驟三：將各檢測點信噪比輸出值與設定的閾值進行比較，判斷檢測點為白色光 譜還是紅色光譜，然后對白色光譜和紅色光譜的檢測點進行統計，判斷樣品的品質。
[0018] 作為一種優選方案，步驟三中將采集的各光譜數據分別代入隨機共振模型內，其 公式如下，
[0019]
【權利要求】
1. 一種牛肉品質檢測系統，其特征在于：包括座體（1)，在座體上設置有用于放置樣本 的托架（2)，在托架上方設置有照射光源（3)，所述照射光源轉動連接在調整照射光源位置 的調整機構（4)上，調整機構安裝在座體上，在托架下方設置有接收機構（5)，在座體內設 置控制單元（12)，控制單元與照射光源、調整支架、接收機構相連； 照射光源：對樣品發射檢測光束，并能接收樣品上的反射光信息，反饋給控制單元； 接收機構：始終保持與照射光源對齊，接收照射光源的透射光，并反饋給控制單元； 控制單元：控制照射光源、調整機構、接收機構工作，根據照射光源或接收機構反饋的 光譜信息，通過隨機共振分析計算出樣品信噪比，并同數據表比較后得出樣品新鮮度信息。
2. 根據權利要求1所述的一種牛肉品質檢測系統，其特征是在所述照射光源（3)與控 制單元（12)之間連接有光源控制電路，光源控制電路包括鍵盤（28)、輸入單元（29)、函數 存儲器（30)和功放單元（31)，所述鍵盤連接輸入單元，輸入單元連接函數存儲器，函數存 儲器與功放單元連接，功放單元與照射光源連接，且功放單元與控制單元連接。
3. 根據權利要求1所述的牛肉品質檢測系統，其特征是所述接收機構（5)包括有接收 器（6)、滑座（7)和旋轉桿（8)，所述滑座為以照射光源轉軸為圓心的弧形結構，滑座上開有 設有滑槽（9)，所述接收器設置在滑槽內，在滑槽兩側壁上設置有導向槽（10)，在接收器兩 側上對應設置有導向輪（11)，導向輪安裝在導向槽內，在接收器底部行設置有滾輪（27)， 滾輪上設有輪齒，在滑槽底部上設置有齒條，滾輪與齒條相嚙合，滑座固定在旋轉桿上端， 旋轉桿轉動設置在座體（1)上。
4. 根據權利要求3所述的牛肉品質檢測系統，其特征是所述接收器￠)內設置有雙向 輸出軸的驅動電機（13)，驅動電機的兩個輸出軸分別與滾輪（27)連接，在所述旋轉桿下端 連接驅動旋轉桿轉動的第一電機（14)，驅動電機和第一電機分別連接在控制單元（12)上。
5. 根據權利要求1所述的牛肉品質檢測系統，其特征是所述調整機構（4)包括第一桿 體（18)、第二桿體（19)、旋轉絲桿（20)和導向桿（21)，第一桿體堅直設置，所述照射光源 (3)通過轉軸（22)連接在第一桿體的下端上，轉軸與驅動器轉動的第二電機相連接，第一 桿體上端穿在第一軸承（23)上，在軸承上部設置有第三電機（16)，第三電機輸出軸與第一 桿體上端連接，所述第二桿體與第一桿體相垂直設置，第二桿體前端固定在第一軸承上，在 第二桿體后端依次設置有螺紋套（24)和導向套（25)，所述旋轉絲桿和導向桿并排設置在 座體上，螺紋套和導向套分別套置在旋轉絲桿和導向桿上，在旋轉絲桿下端連接有第四電 機（17)，旋轉絲桿上端連接第二軸承（26)，導向桿上端與第二軸承相固定，第二電機、第三 電機和第四電機分別連接在控制單元（12)上。
6. -種牛肉品質檢測方法，采用權利要求1-5任一項中的裝置，其特征是：包括以下步 驟： 步驟一：制備牛肉樣品，將樣品放置在托架上，照射光源調整角度分別照射若干檢測 點，在每個檢測點上照射光源強度在照射過程中按照斜線增加然后按照正弦曲線下降變 化，控制單元采集反射或透射光譜數據，然后調整照射光源照射位置，如此在樣品采集若干 各不同點的反射或透射光譜數據； 步驟二：將各個檢測點光譜數據代入隨機共振模型中，通過對隨機共振模型進行一階 和二階求導，并將一階隨機共振模型通過四階瓏格庫塔算法，計算出各個檢測點信噪比輸 出值； 步驟三：將各檢測點信噪比輸出值與設定的閾值進行比較，判斷檢測點為白色光譜還 是紅色光譜，然后對白色光譜和紅色光譜的檢測點進行統計，判斷樣品的品質。
7.根據權利要求6所述的牛肉品質檢測方法，其特征是步驟二中將采集的各光譜數據 分別代入隨機共振模型內，其公式如下，
其中
；輸入矩陣，包括周期性正弦信號
，光譜測量信號Spect (t)，以及內秉噪聲N(t)，A是信號幅度，f是信號 頻率，D是外噪聲強度，ξ (t)是外噪聲，x(t)為布朗運動粒子運動軌跡函數，t是運動時 間； 對隨機共振模型進行一階和二階求導為V (X，t)對于X進行一階和二階求導，并使得其 等式為0,得到公式為，
設定噪聲強房
長得周期性信號 的臨界值>
將A。代入一階求導函數中，設X。(t) =0, snQ=0 ; 以四階瓏格庫塔算法求解一階隨機共振模型，得到：
并計算
其中xnSx(t)的η階導數值，81111是5(1:)的η階導數在t=0處的值，n=0，l，"^N-l， 8、13為設定的常數，計算得到11(1：)，12(1：)，"*^+1(1：)的值 ； 對以〇，12(〇,…，一⑴進行積分，得到x(t)，并得到x(t)在一階和二階求導函數 組成的雙層隨機系統產生隨機共振時刻的位置1111值、與xn相對應的共振時刻tl及與tl所 對應的噪聲Dl，D1為D中一個值； 然后通過公式
計算各光譜數據輸出的信噪比，得到SNRp SNR2，…，SNRp其中Λ U = a2 / 4b。
8. 根據權利要求6或7所述的牛肉品質檢測方法，其特征是步驟三將各檢測點信噪比 輸出值與設定的閾值進行比較過程為，若SNR>-68. 74,則判斷該信噪比輸出值對應的檢測 點為白色光譜點，即為肥肉，若SNR〈-77. 49,則判斷該信噪比輸出值對應的檢測點為紅色光 譜點，即為瘦肉，統計的過程為計算白色光譜的檢測點的個數，記為A，計算紅色光譜的檢 測點的個數，記為M2，若
為檢測點數量，則判 斷樣品為高檔牛肉，否則判斷樣品為普通牛肉。
9. 根據權利要求6或7所述的牛肉品質檢測方法，其特征是檢測時由第一次照射光源 位置開始，之后每一次檢測，照射光源角度按順時針增加15度。
【文檔編號】G01N21/25GK104089893SQ201410126828
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年3月31日 優先權日:2014年3月31日
【發明者】惠國華, 潘靚 申請人:浙江工商大學
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
