CN102421540A - 用于分拣马铃薯产品的方法和用于马铃薯产品的分拣装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于分拣在产品流中移动通过检测区的马铃薯产品的方法和分拣装置，由此在产品流中检测不规则产品，并将这些不规则产品从产品流分离出，其中，使波长在350nm与450nm之间的光束朝向所述检测区中的所述产品，并且其中，在460nm-600nm的检测带中检测由产品辐射的光的强度，其中，当所述强度低于预定值时，产品将被视为不规则产品，并将该产品从产品流移除。此外，本发明还涉及用于通过荧光检测马铃薯产品中茄碱的存在的方法和设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于分拣在产品流中移动通过检测区的马铃薯产品的方法，由此在该产品流中检测不需要的产品，并将这些不需要的产品从产品流分离出。
背景技术
根据本领域的当前状态，通过下述方式分拣马铃薯产品，即，用一个或几个激光束照射马铃薯产品，随后检测被这些产品散射的或者直接反射的光。基于这个直接反射光或者散射光，证实产品中的任何缺陷或者怪异产品的存在。例如在文献US 4723659和US 4634881中描述了这样的分拣系统。
然而，由于必须为人们希望在产品中发现的不同缺陷或者人们希望检测到的怪异产品提供具有不同波长的激光束，所以这些已知的用于马铃薯产品的分拣系统是不利的。因此，已知的分拣机器通常包括具有不同波长的几个激光源，由此必须为每一个波长提供对应的具有用于直接反射光和漫反射光的检测器和附随膜片的检测系统。而且，几个激光源的使用使得有必要使由后者产生的激光束几乎完美对齐。
由于当分拣马铃薯产品时必须对所有检测器的信号进行处理，所以所述分拣系统的控制单元必须处理大量数据。
此外，发现马铃薯产品中的某些缺陷不能被检测到，诸如产品中茄碱的存在。
发明内容
本发明旨在通过提供这样一种方法和分拣机器来补救这些不利之处，所述方法和分拣机器使得可用单个光束以非常小的误差容限检测马铃薯产品中的缺陷或者产品流中怪异对象的存在。所述缺陷可以是例如芽眼、侧枝或芽、腐烂、擦伤、内糖、褐色维管束环等的存在。而且，本发明使得可检测马铃薯产品中茄碱的存在。
为了这个目的，在所述检测区中，使波长在350nm与450nm之间的光束朝向所述产品，并在460nm-600nm的检测带中检测由产品发射的光的强度。当所述强度比预设值低时，因而将产品视为不合需要的产品，并将该产品从产品流分离出。
实践中，所述检测带位于480nm与580nm之间，并在该检测带中检测到荧光峰的存在，由此如果所述荧光峰不存在，则产品将被视为不合需要的产品，并且该产品将从产品流分离出。
为了分拣未加工的马铃薯产品，所述检测带有利地位于540nm与570nm之间，并在该检测带中检测到荧光峰(具体地，波长为大约560nm的荧光峰)的存在。如果该荧光峰不存在，则产品将被视为不合需要的产品，并优选地该产品将从产品流分离出。
按照根据本发明的方法的关注的实施例，通过在位于480nm与580nm之间的检测带中检测荧光峰的存在来分拣在植物油中烘烤的马铃薯产品。具体地讲，检测波长为大约520nm的荧光峰的存在。如果该荧光峰不存在，则产品将被视为不合需要的产品，并且它将从产品流分离出。
此外，按照根据本发明的方法的特定实施例，通过在红色光谱中检测由所述光束入射在产品上产生的荧光来检测所述马铃薯产品中配糖生物碱(具体地，茄碱)的存在。具体地讲，在600nm-700nm或750nm的带中检测到由产品发射的光的强度。如果所述强度超过预设值，则因此将产品视为包含配糖生物碱的产品，并且它将从产品流移除。优选地，以此方式用大约680nm的波长检测用于检测茄碱存在的所述荧光峰。
按照根据本发明的方法的优选实施例，所述产品在检测区中在背景元件前面移动，由此该背景元件在产品流的整个宽度上延伸，以使得每当在光束中没有产品时，光束就将照在该背景元件上。当所述光束照在后者上时，背景元件将据此发射具有与所述检测带对应的波长的光。优选地，无论合格产品在何处具有荧光峰，背景元件都将在波长带中发荧光，而无论用于检测茄碱存在的荧光峰位于何处，该背景元件都将在波长带中不发荧光。
本发明还涉及一种应用根据本发明的方法的分拣机器，由此提供产生照在检测区中的所述产品上的、波长位于350nm-450nm的带中的光束的光源，由此分拣机器包括对波长为460nm-600nm的绿光敏感的检测器，该检测器根据观测到的光强度产生检测信号。该检测器与控制系统合作，该控制系统在被检测器观测到的光强度低于预设值时控制移除设备将不需要的产品从产品流移除。
从以下对根据本发明的方法和分拣机器的一些特定实施例的描述，本发明的其它特性和优点将变得清楚。该描述仅作为示例而给出，并且不以任何方式限制要求权利的保护的范围；此后使用的参考图是指附图。
附图说明
图1表示马铃薯的果肉在被波长为405nm的激光激发时的荧光谱。
图2表示马铃薯皮在被波长为405nm的激光激发时的荧光谱。
图3表示花生油在被波长为405nm的激光激发时的荧光谱。
图4表示在花生油中烘烤的马铃薯片(具体地，炸薯片)在被波长为405nm的激光激发时的荧光谱。
图5表示具有高油脂含量(HOSO)的葵花籽油在被波长为405nm的激光激发时的荧光谱。
图6表示在图5的油中烘烤的马铃薯片(具体地，炸薯片)在被波长为405nm的激光激发时的荧光谱。
图7表示玉米胚芽油在被波长为405nm的激光激发时的荧光谱。
图8表示由葵花籽油、菜籽油和棕榈油精的混合物组成的煎炸油在被波长为405nm的激光激发时的荧光谱。
图9表示油菜籽油在被波长为405nm的激光激发时的荧光谱。
图10表示葵花籽油在被波长为405nm的激光激发时的荧光谱。
图11是透视所见的分拣机器的示意性表示。
图12是用于根据本发明的分拣机器的检测设备的示意性表示。
在不同的附图中，相同的参考图形表示相同或相似的元件。
具体实施方式
在根据本发明的方法中，基于荧光分拣马铃薯产品。发现，当波长为350nm-450nm的UV光照在马铃薯产品上时，作为波长主要处于460nm-600nm的波长带中的荧光的结果，没有任何缺陷的马铃薯产品将发光。马铃薯产品中存在的缺陷或者产品流中的怪异产品不具有所述荧光。缺陷通常可被视觉观测到，并且包括例如芽眼、侧枝或芽、腐烂、擦伤、内糖、褐色维管束环等。
根据本发明，马铃薯产品的产品流移动通过产品被UV光照射的检测区。在460nm-600nm的检测带中检测作为荧光的结果而由产品发射的光的强度。当检测区中的观测强度低于产品的特定预设值时，认为不存在荧光峰，并且相关的产品将被视为不合需要的产品，并且如果必要的话，会将它从产品流移除。不合需要的产品被理解为怪异成分或者具有缺陷的马铃薯产品。
无论激发光束的波长如何，通常都在480nm-580nm的检测带中观测到作为波长为350nm与450nm之间的光的激发的结果而出现的荧光峰。
对于未加工的马铃薯产品，优选使用540nm-570nm的检测带。如从图1清楚可见，当例如通过波长为405nm的激光源产生所述光束时，对于刚剥皮的马铃薯产品，将出现大约560nm的荧光峰。为了如此对所述马铃薯产品分拣产品流，优选检测大约560nm的荧光峰的存在。
此外，发现，马铃薯皮具有几乎相同波长附近的荧光峰，以使得根据本发明的方法也可被用于检测例如未剥皮的马铃薯产品的表面上的缺陷。在图2中表示了马铃薯皮的荧光谱。
然而，根据本发明的方法对分拣在植物油中的烘烤的马铃薯产品特别有吸引力。这样的产品可以例如包括薄的烘烤的马铃薯片(具体地，炸薯片)或者烘烤的马铃薯条(诸如，炸薯条)。
用其烘烤马铃薯产品的植物油可以例如是花生油、具有高油脂含量(HOSO)的葵花籽油、玉米胚芽油、煎炸油、油菜籽油或葵花籽油。该植物油在被UV光(具体地，波长位于350nm与450nm之间的光)激发时优选地具有大约500nm-540nm的荧光峰。
图3显示花生油的荧光谱。人们可观测到在510nm与525nm之间的极大值存在第一荧光峰，而在670nm波长附近观测到第二荧光峰。
当在图3的花生油中烘烤的没有任何缺陷的薄马铃薯片(具体地，炸薯片)的荧光谱被确定时，发现如图4所示，在波长为520nm附近存在荧光峰，而大约670nm的波长附近的荧光峰变得可忽略。
而且，结果是，520nm附近的这个荧光峰具有相对大的强度，其结果是可容易地检测到它。假设，在油与马铃薯产品之间存在一定的相互作用，该相互作用具有这样的结果：通过在植物油中烘烤马铃薯产品，油本身的荧光峰和未加工的马铃薯的荧光峰彼此增强。
在花生油中烘烤的产品中的缺陷的情况下，520nm波长附近的所述荧光峰不存在，如同产品流中可能存在的怪异成分也不存在那样。
因此，通过下述方式检测在花生油中烘烤的马铃薯产品的产品流中的不需要的产品，即，在480nm与580nm之间的带中检测所述荧光峰的不存在，并且当这样的荧光峰不存在时，将相关的产品视为不合需要的产品。在分拣马铃薯产品期间，如此将这些不需要的产品从产品流移除。
图7显示具有高油脂含量(HOSO)的葵花籽油的荧光谱，而图8表示显示没有缺陷的在所述油中烘烤的薄马铃薯片(具体地，炸薯片)的荧光谱。
这些谱指示具有高油脂含量的葵花籽油在大约515nm和大约670nm处具有荧光峰。在烘烤的马铃薯产品中不能观测到后面的荧光峰，而对于这些烘烤产品，在520nm附近观测到具有非常高强度的荧光峰。
在所述具有高油脂含量的葵花籽油中烘烤的烘烤马铃薯片中的缺陷在480nm与580nm之间的带中不具有荧光峰，以使得在该波长带中不存在任何荧光，产品将被视为不合需要的产品，并且优选地会将该产品从产品流移除。
因此，发现，在具有高油脂含量的葵花籽油中烘烤的马铃薯产品在480nm-580nm的波长带中的荧光与在花生油中烘烤的马铃薯产品的荧光几乎完全相似。
图7至图10分别显示玉米胚芽油、煎炸油、油菜籽油和葵花籽油的荧光谱，由此煎炸油由葵花籽油、菜籽油和棕榈油精组成。
所有这些荧光谱在480nm-580nm的波长带中具有峰值。结果，也通过在480nm-580nm的检测带中检测荧光的存在来分拣在这些植物油之一中烘烤的马铃薯产品。当在该检测带中没有观测到丝毫荧光时，相关的产品将被视为不合需要的产品，并且优选地会将该产品从产品流移除。
此外，优选地，也检测马铃薯产品中的配糖生物碱(具体地，茄碱)的存在。这通过在红色光谱中检测荧光来实现。
茄碱的存在有时从马铃薯产品的绿色变色而变得明显，但是在没有该绿色变色发生时茄碱也可能存在。无论所述变色如何，根据本发明的方法都使得能够检测茄碱。
具体地讲，在600nm-750nm的带中(具体地，在600nm-700nm的带中)检测由马铃薯产品发射的光的强度，由此当在该带中检测到由UV光的激发而产生的、超过预设值的光强度时，产品将被视为包含茄碱的产品。优选地，然后将这样的产品从产品流移除。
以有利的方式，如此检测波长位于670nm与690nm之间(具体地，波长为大约680nm)的荧光峰的存在。如果这样的荧光峰存在，则产品将被视为包含配糖生物碱(具体地，茄碱)的产品，并且它将从产品流移除。
在图11中表示了应用根据本发明的方法的分拣机器的合理的实施例。该分拣机器设有振动台1，将被分拣的马铃薯产品2被供给到振动台1上。该振动台1的振动的结果是，产品2被引向滑落炉篦3。接着，通过重力的作用，产品2以大约1个产品的厚度在宽产品流中几乎在其整个宽度上在滑落炉篦3的表面上方移动，由此它们在其底部边缘处离开滑落炉篦3。随后，产品2在产品流中自由落体地移动通过检测区4，在检测区4中，它们被与产品流交叉移动的光束5扫描。
在检测区中，具有马铃薯产品的产品流在背景元件6上方移动，背景元件6在产品流的整个宽度上延伸。进一步以这样的方式定位背景元件6，即，当在光束5的路径中没有产品2时，扫描产品流的所述光束5将照在所述背景元件6上。
在检测区4的下游，来自产品流的产品2沿着移除设备7移动，这使得可从产品流移除不需要的产品。移除设备7由一行压缩气阀8形成，压缩气阀8与产品流平行地并与后者的移动设备9交叉地延伸。当产品如此被视为不合需要的产品时，压缩气阀8将在与不合需要的产品的位置对应的位置中被打开，以使得后者在如此产生的压缩空气射流的影响下将被从产品流吹出。如此产生几乎不包含不需要的产品的产品流10以及与几乎仅包含不需要的产品11的后者分离的流。
此外，分拣机器包括检测设备12，检测设备12使得可产生所述光束5和检测由所述检测区4中的产品2发射的光。
如图4中示意性地表示的，所述检测设备包括光源13，光源13产生波长为350nm-450nm的光束5。该光源13优选地由激光源形成，因此产生激光束。激光束具有例如378nm或405nm的波长。
光束5自光源13起通过反射镜14反射到多角镜15，多角镜15围绕其中心轴旋转。该多角镜15在其周边具有连续的镜面17。光束5照在多角镜15上，并通过其镜面17之一朝向产品流和所述背景元件6。多角镜旋转的结果是，光束5如箭头18所指示的那样在产品流的整个宽度上移动，如此扫描将被分拣的产品2。
当光束5照在将被分拣的产品2上时，该产品将被光束5激发，并且它将发荧光。通过多角镜15和分束器20将作为该荧光的结果而发射的光19通过相应的半透明镜23和24被发送到检测器21和22。
这些检测器的第一检测器21对波长为例如460nm-600nm的绿光敏感，并根据观测到的由位于光束5的路径中的产品2发射的光强度产生检测信号。该检测器21与控制系统合作，该控制系统在被检测器21观测到的光强度低于预设值时控制前述移除设备7由此将相关的产品从产品流移除。当所述光强度低于预设值时，在460nm-600nm的检测带中将观测不到荧光峰，因此将被产品视为不合需要的产品。
第二检测器22对红光(具体地，波长为例如600nm-700nm的光)敏感，并且优选地检测波长为约680nm的光。为了控制所述移除设备7，该检测器22根据观测到的光强度产生检测信号。具体地讲，当由检测器22检测到的红光的所述强度超过预设值时，将通过移除设备7从产品流移除产品。在这种情况下，检测指示位于光束路径中的产品中茄碱的存在的荧光。
此外，当所述光束照在背景元件6上时，背景元件6将发射波长几乎与所述检测带对应的光。如此确保仅当不合需要的产品位于光束5的路径中时，才激活移除设备7的压缩气阀8，并且当在光束5的路径中没有产品2时，将不激活它们。具体地讲，当所述光束照在背景元件6上时，它将发荧光，并且它将优选地发射波长为500nm-560nm的光。
如果也根据本发明的方法检测马铃薯产品中茄碱的存在，则将选择背景元件6，以使得当它被所述光束5照射时，它将在600nm-700nm(优选地，直到750nm)的带中(具体地，位于680nm附近的带中)不发射任何光。
自然，本发明不限于用于分拣马铃薯产品的方法和分拣机器的上述实施例。
因此，例如，在分拣机器中，振动台1和/或滑落炉篦3可用用于将待被分拣的产品移动到检测区的传送带替换。
此外，用于检测产品流中的缺陷或怪异成分的荧光峰的波长可随着照射产品并激发它们的光束的波长的变化而稍微偏移。因此，用于检测茄碱存在的荧光峰也可随着激发光束的波长的变化而偏移。
除此之外，清楚的是，可与茄碱存在的检测完全独立地执行产品流中的缺陷或怪异成分的检测。
Claims (17)
1.一种用于分拣在产品流中移动通过检测区的马铃薯产品的方法，由此检测该产品流中的不需要的产品，并将这些不需要的产品从产品流分离出，其特征在于，在所述检测区中，使波长在350nm与450nm之间的光束朝向所述产品，并且由此在460nm-600nm的检测带中检测到由所述产品发射的光的强度，由此如果所述强度低于预设值，则产品将被视为不合需要的产品，并且所述产品将从产品流分离出，其特征在于，在所述检测带中，检测到荧光峰的存在，由此如果所述荧光峰不存在，则产品将被视为不合需要的产品，并且该产品将从产品流分离出。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述检测带位于480nm与580nm之间，并且在该检测带中检测到荧光峰的存在，由此如果所述荧光峰不存在，则产品将被视为不合需要的产品，并且该产品将从产品流分离出。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，为了分拣未加工的马铃薯产品，所述检测带位于540nm与570nm之间，并且在该检测带中检测到荧光峰，特别是波长为大约560nm的荧光峰的存在，并且由此如果所述荧光峰不存在，则产品将被视为不合需要的产品，并且该产品将从产品流分离出。
4.根据权利要求1-3中的任何一个所述的方法，其中，为了分拣在植物油中烘烤的马铃薯产品，所述检测带位于480nm与580nm之间，并且在该检测带中检测到荧光峰，特别是波长为大约520nm的荧光峰的存在，并且由此当所述荧光峰不存在时，产品将被视为不合需要的产品，并且该产品将从产品流分离出。
5.根据权利要求1-4中的任何一个所述的方法，其中，通过下述方式检测所述马铃薯产品中配糖生物碱，具体地，茄碱的存在，即，在红色光谱中检测荧光，具体地，通过在600nm与750nm之间的带中，并且优选地，在600nm与700nm之间的带中检测由产品发射的光的强度，由此如果所述强度高于预设值，则产品将被视为包含配糖生物碱的产品，并且该产品将从产品流移除。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，检测波长位于670nm与690nm之间，特别是，波长为大约680nm的荧光峰的存在，并且由此如果这样的荧光峰存在，则产品将被视为包含配糖生物碱，具体地，茄碱的产品，并且该产品将从产品流移除。
7.根据权利要求1-6中的任何一个所述的方法，其中，所述产品以大约一个产品的厚度在宽产品流中移动通过所述检测区，并且由此所述光束由与所述产品流的宽度交叉移动的激光束形成。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述激光束具有大约365nm的波长。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述激光束具有大约378nm的波长。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述激光束具有大约405nm的波长。
11.根据权利要求1-10中的任何一个所述的方法，其中，所述产品在检测区中在背景元件前面移动，由此该背景元件在产品流的整个宽度上延伸，以使得当没有产品位于光束中时，所述光束将照在该背景元件上，由此当背景元件被所述光束照射时，它将发射波长与所述检测带对应的光。
12.根据权利要求1-11中的任何一个所述的方法，其中，所述产品在检测区中在背景元件前面移动，由此该背景元件在产品流的整个宽度上延伸，以使得当没有产品位于光束中时，所述光束将照在背景元件上，由此该背景元件在600nm-700nm，具体地，直到750nm的带中，具体地，在位于680nm附近的带中几乎不发光。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，当光束照在所述背景元件上时，所述背景元件将发荧光，并且所述背景元件将发射波长为500nm-560nm的光。
14.一种用于通过下述方式检测马铃薯产品的产品流中包含配糖生物碱，具体地，茄碱的产品的方法，即，使波长位于350nm-450nm的带中的光束照在这些产品上，并具体地通过下述方式在红色光谱中检测荧光的存在，即，在600nm-750nm的带中，优选地，在600nm-700nm的带中检测由产品发射的光的强度，由此当所述强度高于预设值时，产品将被视为包含配糖生物碱的产品。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，检测波长位于670nm-690nm，具体地，波长为大约680nm的荧光峰的存在，并且由此当这样的荧光峰存在时，产品将被视为包含配糖生物碱，具体地，茄碱的产品。
16.一种用于分拣马铃薯产品的具有检测区的分拣机器，所述马铃薯产品在产品流中移动通过所述检测区，由此提供产生波长位于350nm-450nm的带中的、照在检测区中的所述产品上的光束的光源，由此所述分拣机器包括检测器，所述检测器对波长为460nm-600nm，特别是波长为480nm-580nm的绿光敏感，并根据观测到的光强度产生检测信号，由此该检测器与控制系统合作，所述控制系统使得可检测荧光峰，以便当所述荧光峰不存在并且被检测器观测到的光强度低于预设值时控制移除设备将不需要的产品从产品流移除。
17.根据权利要求16所述的分拣机器，其中，所述检测器对波长为480nm-580nm的光敏感。
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