该成果针对我国主要鲜果品质无损在线检测技术落后、装备缺乏,无法满足市场对产品分等定级、优质优价的需求,从水果品质无损在线检测机理和模型、控制方法、检测分选装备方面,进行了系统研究,取得了多项创新性成果,整体技术达到国际先进水平。
1.揭示了近红外漫透射光与水果组织的相互作用机理,阐明了光谱响应特征与水果品质属性的相关关系,建立了水果隐性缺陷峰值比判别模型、隐性缺陷和糖酸度同时检测的柔性策略、自动扣除背景光谱的易损果带包装分选方法;提出了水果重要品质性状近红外漫透射光谱无损在线检测方案,糖度误差在0.5 oBrix以内,隐性缺陷检测精度达到90%以上。
2. 提出了协方差分解和合成少数过采样技术的多模型共识策略、基于温度补偿系数的在线模型自校正算法,建立了基于数据叠加和波长校正的模型升级维护方法,构建了跨地域和跨时间的“多果一模”通用模型。
3. 发明了基于虚拟队列动态配准的高速分选协同控制方法,设计了由PLC、A/D、D/A和驱动电路构成的闭环稳流控制系统,实现了光源入射光强的自动校准;提出了检测段输送线沿弧线运动、果盘位置连续提升的杂散光简易控制方法,漫透射杂散光降低到44.5%。
4. 创制了自主知识产权的水果重要品质性状无损在线检测关键技术与装备。设计了光源发射和接收一体化耦合光纤探头,实现了主要水果糖酸度、隐性缺陷和重量多指标同步检测,分选精度90%以上,单通道分选速度:蜜柚(5个/秒)、苹果、梨、脐橙(8个/秒)、红枣(12个/秒)。获授权国家发明专利12件,软件著作权3件,发表 SCI 论文23篇,专著1部;成果在江西、河北、山东、广东、广西、重庆等水果主产区广泛应用,社会、经济效益显著,提高了主要水果国内外市场竞争力。