水果检测分级技术在众多产后加工环节中起着关键性的作用,通过分级,可将不同级别的水果按质论价,改变以往混级混卖,水果价格难以提升的现象,改善果农的收入状况。为了实现猕猴桃品质的在线无损检测和分级,本文进行了基于机器视觉与可见/近红外光谱技术的猕猴桃外形尺寸与糖度在线检测分级系统的集成及试验研究,具体研究内容和结论如下:(1)猕猴桃外形尺寸与糖度在线检测机构设计。首先根据对国内外研究现状的分析,确定出在线检测机构的功能要求,给出了在线检测机构的总体方案,并进行设计、试制。其中机器视觉部分以摄像头、摄像头安装支架、光源以及位置传感器等为主要部件,通过对几种光源的对比,确定图像采集补光光源的类型为LED贴片灯带光源,针对倾斜式猕猴桃输送平台对角度可调节的摄像头安装支架进行了设计,支架角度调节范围为120°;光谱检测部分主要由光谱仪、卤素光源、光纤移动机构、测距传感器等组成。为了实现光谱检测距离的调整,设计了一种竖直导轨滑台机构,通过单片机驱动步进电机,从而带动机构上下运动,直线导轨的行程为100 mm。(2)在线检测分级装置控制系统设计。根据在线检测分级装置的工作过程及控制系统性能要求明确了控制系统总体方案。分别对在线检测部分图像及光谱数据处理方法进行了选择并完成了相关处理程序的编写与调试。对整个检测分级装置控制系统进行了硬件和软件部分的集成,完成了系统的软硬件调试,最终实现了系统的控制要求;对系统软件操作界面进行了设计。整个检测分级装置的控制系统主要由各类传感器、电机驱动器、STC15单片机、上位机、继电器等组成,选择C语言进行软件系统的开发。工作时,各传感器通过I/O口将获取的信号传递给单片机,单片机与上位机之间通过串口进行实时通信,通过软件操作界面直观实时地显示检测分级的结果。(3)在线检测分级系统最佳工作条件的确定。首先通过比较猕猴桃图像长轴、短轴、外接矩形面积及轮廓像素面积与现存主要分级指标质量之间的相关性,确定了本文对猕猴桃外形尺寸进行分级的依据为图像轮廓像素面积,继而进行了不同速度下,猕猴桃外观轮廓像素面积获取试验,得出外形尺寸检测最佳输送速度为800 r/min。通过对不同光谱检测距离下获取的光谱数据与糖度理化值之间所建模型的分析,得出猕猴桃光谱最佳距离为3 mm。同理通过对不同输送速度下,光谱与糖度值之间建立的模型进行分析得出猕猴桃糖度检测输送带最佳输送速度为900 r/min。在光谱检测距离为3 mm,速度为900 r/min下所建模型的相关系数Rc=0.93,Rp=0.86。综合考虑外形尺寸检测与糖度检测速度试验分析结果,确定本文按二者融合信息进行分级时输送速度为900 r/min。(4)分级指标的确定与系统综合验证试验。参考现存猕猴桃分级国家标准,设计试验对猕猴桃不同因素下各等级划分指标进行了确定,在选择的系统最佳工作条件和相应的分级指标下对猕猴桃在线检测分级系统进行了综合性能评价试验,得到本文所研究的猕猴桃在线检测分级系统按外形尺寸、糖度以及融合等级指标进行划分的平均准确率分别为94.2%,88.4%和92.5%。该猕猴桃检测分级系统的设计为今后完成多特征指标的融合分级提供基础和依据。