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    重庆时时彩实战选号: 一种便携式香蕉成熟度检测仪.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201610185690.1

    申请日:

    2016.03.29

    公开号:

    CN105606543A

    公开日:

    2016.05.25

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||著录事项变更IPC(主分类):G01N 21/25变更事项:发明人变更前:严旭 刘小波 崔桂华 李长军 阮秀凯 蔡启博变更后:严旭 崔桂华 刘小波 李长军 阮秀凯 蔡启博|||实质审查的生效IPC(主分类):G01N 21/25申请日:20160329|||公开
    IPC分类号: G01N21/25 主分类号: G01N21/25
    申请人: 温州大学
    发明人: 严旭; 刘小波; 崔桂华; 李长军; 阮秀凯; 蔡启博
    地址: 325035 浙江省温州市瓯海经济开发区东方南路38号
    优先权:
    专利代理机构: 无锡万里知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 32263 代理人: 王传林
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201610185690.1

    授权公告号:

    |||||||||

    法律状态公告日:

    2019.02.12|||2016.08.10|||2016.06.22|||2016.05.25

    法律状态类型:

    授权|||著录事项变更|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    一种便携式香蕉成熟度检测仪,本发明涉及检测仪器技术领域;它包含检测器机体、液晶显示屏、主控制器、颜色采集器、按键、传感器探头;检测器机体的内部设有主控制器,检测器机体的外侧设有液晶显示屏,检测器机体的顶部设有颜色采集器和按键;所述的颜色采集器的外部设有传感器探头;所述的颜色采集器、按键与主控制器连接,主控制器与液晶显示屏连接。通过香蕉成熟过程中颜色的变化来进行香蕉成熟度的检测,用颜色采集器实现香蕉颜色的精确测量,可降低香蕉成熟度检测仪的制作成本,达到轻便可随身携带的效果。

    权利要求书

    1.一种便携式香蕉成熟度检测仪,其特征在于:它包含检测器机体、液晶显示屏、主控
    制器、颜色采集器、按键、传感器探头;检测器机体的内部设有主控制器,检测器机体的外侧
    设有液晶显示屏,检测器机体的顶部设有颜色采集器和按键;所述的颜色采集器的外部设
    有传感器探头;所述的颜色采集器、按键与主控制器连接,主控制器与液晶显示屏连接。
    2.根据权利要求1所述的一种便携式香蕉成熟度检测仪,其特征在于:所述的传感器探
    头由黑色外壳、透明平板玻璃、散射滤光片、LED灯源、黑色内筒构成;黑色外壳的内部设有
    透明平板玻璃,透明平板玻璃与黑色外壳的上部之间设有黑色内筒,黑色内筒与黑色外壳
    的两侧壁之间设有散射滤光片;所述的颜色采集器设置在黑色内筒内;所述的LED灯源设置
    在散射滤光片的上部。
    3.根据权利要求1所述的一种便携式香蕉成熟度检测仪,其特征在于:所述的主控制器
    为单片机。
    4.根据权利要求1所述的一种便携式香蕉成熟度检测仪,其特征在于:所述的颜色采集
    器为颜色传感器。
    5.根据权利要求1所述的一种便携式香蕉成熟度检测仪,其特征在于:所述的液晶显示
    屏为LCD液晶显示屏。

    说明书

    一种便携式香蕉成熟度检测仪

    技术领域

    本发明涉及检测仪器技术领域,具体涉及一种便携式香蕉成熟度检测仪。

    背景技术

    香蕉是有名的热带、亚热带水果,是世界四大水果之一,栽培面积仅次于葡萄、柑
    桔,居世界第三位,目前共有120多个国家和地区生产香蕉,其中大部分属于发展中国家。香
    蕉,与许多水果蔬菜一样,从采收、运输、储藏、上架直到消费者手上,一直处于逐渐成熟过
    程中。在这期间需要不时监测其成熟程度,以免造成浪费或提前将未成熟水果上架。而香蕉
    在未成熟到成熟的过程中,它的颜色会慢慢的变化,并且未成熟和成熟后香蕉的颜色有很
    大的差异。

    目前常用的香蕉成熟度检测方法有:目测法,即通过观察香蕉的外形(如硬度和外
    形轮廓)以及颜色来判断香蕉的成熟程度;记日法,即根据香蕉的发育规律记录香蕉成长的
    天数来判断香蕉的成熟度。而最近有用香蕉的气味指数及相关算法来进行香蕉成熟度检
    测,也有通过研制出一种石英晶体微天平传感器来检查香蕉的成熟度,日立高新技术公司
    研制的日立F-7000荧光分光光度计可以通过3D荧光光谱来检测香蕉的成熟度。

    现有的各种香蕉成熟度检测方法及技术中存在以下几个方面的缺陷:

    一、主观性较强,如目测法与记日法,且记日法需要记录长久的时间数据,不容易实施。

    二、数据不易收集且算法不易实现,如根据香蕉的气味指数及相关算法进行香蕉
    成熟度检测。

    三、成本过高,如通过研制石英晶体微天平传感器来检查香蕉的成熟度,与日立高
    新技术公司的日立F-7000荧光分光光度计。

    发明内容

    本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足,提供一种结构简单、设计合理、使
    用方便的便携式香蕉成熟度检测仪,通过香蕉成熟过程中颜色的变化来进行香蕉成熟度的
    检测,用颜色采集器实现香蕉颜色的精确测量,可降低香蕉成熟度检测仪的制作成本,达到
    轻便可随身携带的效果。

    为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:它包含检测器机体、液晶显示屏、主
    控制器、颜色采集器、按键、传感器探头;检测器机体的内部设有主控制器,检测器机体的外
    侧设有液晶显示屏,检测器机体的顶部设有颜色采集器和按键;所述的颜色采集器的外部
    设有传感器探头;所述的颜色采集器、按键与主控制器连接,主控制器与液晶显示屏连接。

    所述的传感器探头由黑色外壳、透明平板玻璃、散射滤光片、LED灯源、黑色内筒构
    成;黑色外壳的内部设有透明平板玻璃,透明平板玻璃与黑色外壳的上部之间设有黑色内
    筒,黑色内筒与黑色外壳的两侧壁之间设有散射滤光片;所述的颜色采集器设置在黑色内
    筒内;所述的LED灯源设置在散射滤光片的上部。

    所述的主控制器为单片机,如:STC89LE52,但不限于此型号。

    所述的颜色采集器为颜色传感器,如:TCS3414,但不限于此型号。

    所述的液晶显示屏为LCD液晶显示屏,如:LCD12864,但不限于此型号。

    本发明的工作原理:当按下开始检测的控制按键后,检测仪开始工作,颜色采集器
    进行颜色的数据信号采集,并将采集到的颜色的RGB值存储在自带的寄存器中,STC89LE52
    单片机读取TCS3414颜色采集器中对应寄存器的RGB值,并对读取到的RGB值进行处理,包
    括:将RGB值转换成XYZ颜色空间相应的值,再转换到Lab值;计算色调角h值;将此色调角值
    代入成熟度模型中计算出最终的成熟度等级;最后将成熟度等级显示在LCD12864液晶显示
    屏上。

    采用上述结构后,本发明有益效果为:本发明所述的一种便携式香蕉成熟度检测
    仪,通过香蕉成熟过程中颜色的变化来进行香蕉成熟度的检测,用颜色采集器实现香蕉颜
    色的精确测量,可降低香蕉成熟度检测仪的制作成本,达到轻便可随身携带的效果,且具有
    结构简单、体积小、制作成本低等优点。

    附图说明

    为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现
    有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本
    发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可
    以根据这些附图获得其他的附图。

    图1是本发明的结构示意图。

    图2是本发明的硬件连接关系示意图。

    图3是本发明中传感器探头的结构示意图。

    附图标记说明:

    检测器机体1、液晶显示屏2、主控制器3、颜色采集器4、按键5、传感器探头6、黑色外壳
    6-1、透明平板玻璃6-2、散射滤光片6-3、LED灯源6-4、黑色内筒6-5。

    具体实施方式

    下面结合附图,对本发明作进一步的说明。

    参看图1-图3所示,本具体实施方式采用的技术方案是:它包含检测器机体1、液晶
    显示屏2、主控制器3、颜色采集器4、按键5、传感器探头6;检测器机体1的内部设有主控制器
    3,检测器机体1的外侧设有液晶显示屏2,检测器机体1的顶部设有颜色采集器4和按键5;所
    述的颜色采集器4的外部设有传感器探头6;所述的颜色采集器4、按键5与主控制器3连接,
    主控制器3与液晶显示屏2连接。

    所述的传感器探头6由黑色外壳6-1、透明平板玻璃6-2、散射滤光片6-3、LED灯源
    6-4、黑色内筒6-5构成;黑色外壳6-1的内部设有透明平板玻璃6-2,透明平板玻璃6-2与黑
    色外壳6-1的上部之间设有黑色内筒6-5,黑色内筒6-5与黑色外壳6-1的两侧壁之间设有散
    射滤光片6-3;所述的颜色采集器4设置在黑色内筒6-5内;所述的LED灯源6-4设置在散射滤
    光片6-3的上部。

    所述的主控制器为单片机3,如:STC89LE52,但不限于此型号其特征在于体积较
    小,便于携带。

    所述的颜色采集器4为颜色传感器,如:TCS3414,但不限于此型号。

    所述的液晶显示屏2为LCD液晶显示屏,如:LCD1286,但不限于此型号。

    本具体实施方式的工作原理:当按下开始检测的控制按键5后,检测仪开始工作,
    颜色采集器4进行颜色的数据信号采集,并将采集到的颜色的RGB值存储在自带的寄存器
    中,STC89LE52单片机读取TCS3414颜色采集器4中对应寄存器的RGB值,并对读取到的RGB值
    进行处理,包括:将RGB值转换成XYZ颜色空间相应的值,再转换到Lab值;计算色调角h值;将
    此色调角值代入成熟度模型中计算出最终的成熟度等级;最后将成熟度等级显示在
    LCD12864液晶显示屏2上。

    由于STC89LE52单片机具有36个I/O接口,足够满足TCS3414的4个I/O接口、
    LCD12864的12个I/O接口和按键的一个I/O接口的接口需求。本设计的主要计算在于,将RGB
    颜色值到XYZ三刺激值的转换,再及Lab值的转换,进而进行色调角h的计算,最总通过色调
    角计算出香蕉的成熟度等级,涉及到的都是基本运算,故STC89LE52单片机的计算能力也足
    够。由上所述,主控制器STC89LE52单片机能满足硬件需求。

    颜色采集器4中TCS3414颜色传感芯片能够准确地测量出不同光强下的色度,并以
    16位分辨率输出,该器件拥有集8*2阵列的光学滤光片,模拟数字转换器和控制功能与一身
    的CMOS集成电路,16个光学滤光片中,有4个红色滤光片,4个绿色滤光片,4个蓝色滤光片和
    4个全通滤光片。

    由三原色感应原理可知,如果知道构成各种颜色的三原色的值,就能够知道所
    测试物体的颜色,对于TCS3414来说,当选定一个颜色滤光片时,它只允许某种特定的原
    色通过,阻止其他原色通过。例如:当选择红色滤光片时,入射光中只有红色可以通过,
    蓝色和绿色都被阻止,这样就可以得到红色光的光强;同理,选择其他的滤光片,就可以
    得到相应颜色光的光强,通过这三个RGB颜色值,便可以分析反射到TCS3414传感器上的
    光的颜色。

    测量物体表面颜色RGB值的过程中,在其他条件相同的情况下,光源照射强度对测
    量值有很大的影响,要实现同一物体表面颜色的重复性测量,光源照射条件需稳定一致,由
    于自然光源是不断变化的,故不能选择自然光源因此,选用4颗白色LED灯源6-4作为照明光
    源,通过黑色外壳6-1与外界自然光源隔开,以免外界光源对测量结果的影响。

    物体三刺激值(tristimulusvalues)是物体表面引起人体视网膜对某种颜色感
    觉的三种原色的刺激程度之量的表示,在三色系统中,用X(红原色刺激量)、Y(绿原色刺激
    量)和Z(蓝原色刺激量)表示,三刺激值的计算是根据物体的光谱特性、CIE标准照明体及
    标准观察者函数来计算。

    要实现RGB值到XYZ值的准确转换,即实现转换出的XYZ值与测量得到的RGB值表示
    同一颜色(无色差),需要对设计中LED照明光源下的颜色传感器进行特征化,即找到一个矩
    阵模型,本设计中采用多项式建模的方法对颜色传感器进行特征化,用公式表示为:H=MP,
    其中P为输入矩阵,M为3*m的转换矩阵(m为多项式项数),H为输出矩阵。当项数为3时,公式
    可表示如下:

    ,i=1,2…240

    具体做法是借助GretagMacbeth240ColorCheck色卡,并通过归化求解的方法求出矩
    阵M。

    首先计算出240色卡中每个色块的XYZ值,计算公式如下:

    ,i=1,2…240

    其中为光源的相对光谱功率分布(可用光谱辐射度计测量得到),为240色
    卡中每个色块的光谱反射率(可用分光光度计测量得到),、、为光谱色三刺激
    值,2°视场时为CIE1931XYZ系统的标准观察者,10°视场时为CIE1964XYZ系统的标准观察
    者。本设计中选择2°视场。要得到上式中的K值,则要根据光源的Y=100利用下式进行反算


    再将计算得到的240色卡中每个色块的XYZ值转换成Lab值,便于计算色差,转换公式如
    下:

    i=1,2…240

    其中


    i=1,2…240


    在得到240色卡中每个色块的值后(此为真实值,记为),可以
    随机初始化一个转换矩阵M,本设计中多项式项数选用20项,即m=20,故M为3*20矩阵。输入
    项矩阵P也为20项,具体如下:

    [1RGBRRGGBBRGRBGBRRRGGGBBBRRGRRBGGRGGBBBRBBGRGB],输入
    矩阵P为以上行向量的转置。

    初始化矩阵M后便可以得到240色卡中每个色块XYZ的预测值,再根据以上计算Lab
    值的公式计算出240色卡中每个色块Lab值的预测值,记为。再根据以下色差公式
    计算出预测值与实际值的色差,

    ,i=1,2…240

    应用归化求解方法对系数矩阵M的值进行优化,当达到色差最小时即所需要的系数转
    换矩阵。

    找到系数矩阵M后便可以对任意检测到的RGB颜色值进行转换,并最终得到颜色对
    应的Lab值,通过计算色调角h,再带入到成熟度模型公式便能够得到相应的香蕉成熟度等
    级。

    采用上述结构后,本具体实施方式有益效果为:本具体实施方式所述的一种便携
    式香蕉成熟度检测仪,通过香蕉成熟过程中颜色的变化来进行香蕉成熟度的检测,用颜色
    采集器实现香蕉颜色的精确测量,可降低香蕉成熟度检测仪的制作成本,达到轻便可随身
    携带的效果,且具有结构简单、体积小、制作成本低等优点。

    以上所述,仅用以说明本发明的技术方案而非限制,本领域普通技术人员对本发
    明的技术方案所做的其它修改或者等同替换,只要不脱离本发明技术方案的精神和范围,
    均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

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    一种 便携式 香蕉 成熟度 检测
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