[发明专利]固体单粒无损检测与自动化分选系统及固体单粒分选方法

权利要求书

1.一种固体单粒无损检测与自动化分选系统，其特征在于，所述系统包括固体单粒进样装置、籽粒传送装置、光谱数据采集装置、籽粒分选装置、PLC控制部件以及分别与所述光谱数据采集装置和PLC控制部件相连接的上位机；

所述固体单粒进样装置，用于将待测籽粒放置到所述籽粒传送装置上；

所述籽粒传送装置，用于承载所述待测籽粒沿着从所述光谱数据采集装置到所述籽粒分选装置的方向移动；

所述光谱数据采集装置，用于采集放置在所述籽粒传送装置上的固体籽粒的近红外透射光谱，并将光谱数据上传到所述上位机；

所述籽粒分选装置，用于对所述籽粒传送装置上的固体籽粒进行分选；

所述PLC控制部件，与所述固体单粒进样装置、籽粒传送装置和籽粒分选装置连接，用于根据所述上位机的指令对所述固体单粒进样装置、籽粒传送装置和籽粒分选装置进行控制；

所述上位机，用于根据所述光谱数据采集装置上传的光谱数据建立固体籽粒类别鉴别模型，根据所述模型对待测籽粒进行定性鉴别，当待测籽粒移动到籽粒分选装置时，根据鉴别结果通知PLC控制部件控制籽粒分选装置进行分选；

所述籽粒传送装置包括第二驱动部件和圆形转盘，所述第二驱动部件与所述PLC控制部件连接，用于驱动所述圆形转盘沿着从所述光谱数据采集装置到所述籽粒分选装置的方向移动；

所述圆形转盘边缘等间隔的分布着圆形的孔洞，用于放置待测籽粒，所述孔洞的一侧设有用于调整孔洞大小的调整部件

所述固体单粒进样装置，包括传动部件、第一驱动部件和末端抓取部件，所述第一驱动部件与PLC控制部件连接，通过所述传动部件驱动所述末端抓取部件进行抓取；所述传动部件的机械臂为螺纹传动，末端抓取部件采用空气负压抓取的方式。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述固体单粒进样装置位于所述籽粒传送装置的上方，所述光谱数据采集装置以及所述籽粒分选装置依次设置在所述籽粒传送装置的转动方向上，所述籽粒传送装置依次沿着从所述光谱数据采集装置到所述籽粒分选装置的方向移动，以实现对放置在所述籽粒传送装置上的固体籽粒的光谱数据采集和分选。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述光谱数据采集装置包括近红外光源和光谱仪；

所述近红外光源和光谱仪设置在所述籽粒传送装置的上下两侧，所述近红外光源和光谱仪同轴设置。

4.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述籽粒分选装置包括分选刷，分选臂和第三驱动部件，所述第三驱动部件与所述PLC控制部件连接，通过所述分选臂驱动所述分选刷对待测籽粒进行分选。

5.一种基于如权利要求1-4任一所述的固体单粒无损检测与自动化分选系统的固体单粒分选方法，其特征在于，所述方法包括：

当检测到固体单粒进样装置将待测籽粒放置到籽粒传送装置上时，上位机向PLC控制部件发送第一指令，以控制籽粒传送装置承载所述待测籽粒沿着从所述光谱数据采集装置到所述籽粒分选装置的方向移动；

光谱数据采集装置采集放置在所述籽粒传送装置上的固体籽粒的近红外透射光谱，并将该近红外透射光谱上传到所述上位机；

上位机根据预先建立的鉴别模型对接收到的近红外透射光谱进行定性鉴别；

当所述待测籽粒移动至所述籽粒分选装置时，上位机根据鉴别结果通知PLC控制部件控制所述籽粒分选装置进行分选。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：预先建立不同类别固体籽粒的鉴别模型，具体为：

采集不同类别固体籽粒的近红外透射光谱；

对各个类别固体籽粒的近红外透射光谱进行数据预处理；

对预处理后的近红外透射光谱进行特征提取，得到各个类别固体籽粒的光谱特征；

根据所述各个类别固体籽粒的光谱特征建立不同类别固体籽粒的鉴别模型。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

所述数据预处理的方法包括平滑滤波法、差分导数、数据中心化、标准化中至少一种；

所述特征提取的方法包括主成分分析法、偏最小二乘分析法以及正交化线性判别分析法中至少一种。