玉米污染籽粒光电检测技术研究及应用

作     者：郭广东 

作者单位：河南工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡继云;李智

授予年度：2022年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083202[工学-粮食、油脂及植物蛋白工程] 

主      题：玉米污染籽粒 光电检测 排队机构 分拣机构 

摘      要：玉米作为我国三大谷物之一,其在农业生产中的地位日益凸显,它的安全性关乎国民生计。然而玉米在生产、运输、储存期间可能会受到一些油漆、煤炭、真菌等污染,严重影响玉米的品质,对国民健康造成损害。因此,研究一种对污染籽粒快速、实时检测的技术,对保障我国粮食与食品安全具有重要意义。本文以玉米污染籽粒为研究对象,通过比较现有的检测技术,以期研究一种快速、高效、动态的污染籽粒检测技术。根据玉米污染籽粒与正常籽粒在光学特性上存在差异,以及结合现有的分拣技术,设计了玉米污染籽粒光电检测系统,并研制了对污染籽粒具有检测及分拣功能的实验样机。本文主要研究内容及结论如下:首先,根据光电检测基本原理,对玉米正常籽粒与污染籽粒做光学特性测试,验证了通过光电检测技术识别玉米污染籽粒的可行性。其次,设计了玉米籽粒光学透射的实验方案,并对玉米籽粒进行光学透射特性分析,最终确定了正常籽粒与污染籽粒经620nm的光源照射后有明显的透射差异。再次,设计了玉米污染籽粒光电检测样机的总体方案,主要包括排队机构、光电检测单元、单片机控制系统以及分拣机构四部分。其中,为实现大量玉米逐粒、连续的检测,设计了一种并列多轨式的排队机构;单片机控制系统通过程序算法对14路采集的籽粒数据进行处理,并实现了污染籽粒的识别以及对分拣机构的控制;为保证分拣精度,对喷吹口的位置、尺寸及几何形状进行了设计,并根据脉冲阀开关速度的要求,对脉冲阀的驱动电源、驱动电路进行了设计。最后,研制了玉米污染籽粒光电检测样机,对影响样机性能的因素进行分析并改进;对样机进行了性能测试,测试结果表明,该检测系统的剔除率达到92%,且具有较小的带出比。