[发明专利]一种果蔬紧实度测量装置及方法

权利要求书

1.一种果蔬紧实度测量装置，其特征在于：包括机架（1）、张紧带（12）、步进电机（15）、控制器（17）；

其中，机架（1）包括平台（16）、水平悬挂杆（3）、左右两根竖直支撑杆（2）；平台（16）左右对称放置步进电机（15），竖直支撑杆（2）设有标尺（14），

水平悬挂杆（3）依次设有左固定滑轮（4）、左移动滑轮（5）、中心顶杆（6）、右移动滑轮（10）、右固定滑轮（11）；左固定滑轮（4）、右固定滑轮（11）分别位于相应步进电机（15）的正上方；中心顶杆（6）与被测果蔬（8）的接触端设有压力传感器（7）；

张紧带（12）的一端连接步进电机（15），另一端穿过左固定滑轮（4）、左移动滑轮（5）与弧形带（9）相连，弧形带（9）用于承托被测果蔬（8）；

张紧带（12）设有拉力传感器（13）；

控制器（17）位于平台（16）上，用于控制步进电机（15）、拉力传感器（13）、压力传感器（7）。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的左移动滑轮（5）、右移动滑轮（10）可左右移动，用于调节弧形带（9）包裹被测果蔬（8）的松紧度。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述弧形带（9）、张紧带（12）采用不变形材料，包括玻璃纤维带。

4.一种采用权利要求1所述装置检测果蔬紧实度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）测量果蔬直径：测得被测果蔬直径d，以此选定合适宽度为B的弧形带，B=0.1d；取果蔬变形量Δd=0.05d，则测量过程张紧带拉伸位移加载量ΔL=0.05πd；

（2）施加预载荷：将被测果蔬（8）置于弧形带（9）上，调节左移动滑轮（5）和右移动滑轮（10）至合适位置；通过控制器（17）启动步进电机（15）使被测果蔬（8）表面与弧形带（9）包裹均匀，同时连接弧形带（9）两端的张紧带（12）匀速向上移动使被测果蔬（8）上表面与中心顶杆（6）缓慢接触施加压紧力；待压力传感器（7）感应到压力信号变化时，信号反馈给控制器（17）控制步进电机（15）停止转动，利用制动施加预载荷，保证被测果蔬（8）与弧形带（9）均匀接触；

（3）标定起始状态：标计出标尺（14）零刻度对应张紧带所处的位置x₀；

（4）加载拉紧力：继续启动步进电机（15），待张紧带标记x₀移动位移ΔL=0.05πd后，停止步进电机（15），记录此时两个拉力传感器（13）的示数N₁，N₂，取其平均值；

（5）计算弹性应力和弹性模量：

弹性应力：

弹性模量：

上式中，A为被测果蔬表面受载面积，mm²；F为平均拉紧力，N；ε为应变；B为弧形带宽度，mm；d为被测果蔬直径，mm；

（6）行程返回：通过控制器（17）启动步进电机（15），使步进电机（15）反转将被测果蔬重新回到放松状态，取下被测果蔬。