硬度无损分选仪

2022年12月3日，湖南省农学会组织以中国工程院院士、华南农业大学教授罗锡文为组长的专家组，对中国科学院长春光学精密机械与物理研究所和湖南省农业科学院联合研制的“水稻种子活力光学无损检测分选技术与设备研究”成果进行了现场评议，工程院院士、湖南省农业科学院党委书记柏连阳到会致辞。 　　种子活力是种质质量的核心指标，提高种子活力，提升农业用种质量，是保障国家粮食安全的重要途径。为实现个体种子活力精确检测，助力水稻种子活力分级加工，自2018年起，湖南省农业科学院联合我所组建了交叉学科研究团队，探索利用光学与信息科学手段解决水稻个体种子活力识别与分选这一种业瓶颈问题。 　　该成果首次采用超连续激光光源，获取种子透射光谱，关联“光谱数据集”与“种子活力表型数据集”，建立水稻个体种子活力光学无损检测的模型，率先研制出水稻种子活力无损检测分选样机，成功实现不同活力水稻种子自动分选，样机分选后的种子发芽率较分选前提高15%以上。 　　专家组评价认为：该成果填补了光学无损检测与分选水稻种子活力研究的空白，居国际较高水平。建议进一步提高水稻种子活力无损检测的精度及速度，尽早批量生产。 　　2018年，湖南省农业科学院余应弘课题组联合长春光机所梁静秋课题组开展了水稻种子活力无损检测研究，历经检测方法探索、检测平台搭建、设备迭代等多环节。此次验收的水稻种子活力无损检测分选样机由光学系统先进制造重点实验室刘钰副研究员负责研制。种子活力无损检测研究与设备研发得到了长春光机所领导的高度重视与支持。贾平所长多次亲临现场指导，勉励大家再接再厉，为种业科技创新、保障国家粮食安全贡献长春光机所力量。副所长王建立、所务委员黎大兵、所务委员孙守红，光学系统先进制造重点实验室、基础科研处以及知识产权与成果转化处领导等亲临实验室提出了意见与建议。 　　长春光机所与湖南省农科院将进一步通力合作，为提升农业用种质量、保障国家粮食安全做出更大的贡献。

在满足目前各种应用需求的前提下，光谱分析仪器和方法也在不断的创新发展中，不论是分子光谱还是原子光谱都涌现了一系列创新的成果，特别是拉曼光谱、近红外光谱、激光诱导击穿光谱、太赫兹、超快光谱、荧光相关光谱、高光谱等相关技术彰显了极具诱惑的市场活力，引领着行业发展的方向。第十二届光谱网络会议（iCS 2023）中，近50位专家报告充分彰显了光谱创新潜力，纷纷展示了一系列的创新成果：从仪器整机到关键部件；从系统集成到方法开发；从大型科研仪器，到用于现场的便携、手持设备；从实验室检测设备，到过程分析技术……为了更好的展示这些创新成果，同时也进一步加深专家、用户、厂商之间的合作交流，会议主办方特别策划《光谱创新成果“闪耀”iCS2023》网络专题成果展，集中展示本次光谱会凸显的创新成果，包括但不限于仪器、部件、技术、方法、应用等。北京市农林科学院农业智能装备研究中心 黄文倩研究员本次会议中，北京市农林科学院农业智能装备研究中心黄文倩研究员特别分享其课题组基于全透射近红外光谱技术开展的西瓜糖度在线检测研究（点击回看》》》）。报告内容引起行业关注，会后我们特别邀请黄文倩研究员再次给大家深入分享相关的研究成果，同时也欢迎大家洽谈合作。1、成果在水果生产销售领域，无论国际市场还是国内市场，产后商品化处理均是提高产品竞争力和产品价值的重要手段。我国的水果采后处理技术较为薄弱，大部分水果以原始状态上市，不分等级，优质果率仅占水果总产量的30%左右，其中高档果率不足5%，导致我国水果年出口量仅占总产量的10%。而美国、新西兰、日本等国的优质果率达到70%，可供出口的高档果率达到50%左右。因此，研发水果质量品质快速分选分级的相关设备，提升水果产后商品化处理的技术水平，是水果从数量型向质量型、健康型发展的需要，是增强市场竞争力的需要，是进入国际市场、扩大出口的需要。然而目前在我国市场上，高品质的水果分选设备多数为进口产品，价格昂贵，维护成本高，并且其分选模型也不完全适合我国本土水果。而国内水果分选设备制造企业相对来说数量少，规模小，水果内外部品质同步检测分级技术水平不高，部分智能分析的核心部件仍然依赖进口。基于以上现状，我们团队自主研发了水果内外部品质无损检测智能分选线，采用先进的机器视觉技术、全透射近红外光谱技术、精密称重系统和输送卸果系统，获取水果内外部组织信息，实现了水果的重量、尺寸、颜色、缺陷和糖度等指标的实时检测和分级。该分选线完成了一系列关键技术攻关，其性能达到国内领先水平。针对水果表面缺陷区域与果梗/花萼区域难以区分这一问题，提出了基于深度学习的水果表面缺陷检测方法，并利用模型剪枝、知识蒸馏等技术自动优化深度神经网络结构，实现了缺陷检测模型的高效压缩，在确保检测精度大于90%的同时，大幅度缩减了检测时间，以满足快速分选的需要。针对水果内部有效透射光谱信号获取困难、常规模型稳定性差等问题，研制了拥有自主知识产权的核心部件，一方面可在低功率照明水平下获得稳定、可靠的全透射光谱信号，节约成本，便于维护；另一方面可进行实时动态校正，消除环境因素造成的干扰和漂移。在此基础上构建了稳定和准确的糖度预测模型，实现了水果内部品质指标的快速无损检测。针对水果的磕碰伤问题，分选线采用果托式载果卸果方式，并开发了自由果托在线检测分级软件，可在离线条件下设置各类检测参数，并灵活匹配所有等级与各个卸料口，实现对整个分选系统的整体控制。在以上关键技术的支撑下，团队开发了OnlineNIR品牌的水果内外部品质无损检测智能分选线，目前已实现苹果、梨、桃、橙、蜜桔、番茄、西甜瓜等不同类型和尺寸的果蔬糖酸度、内部缺陷和果径检测，其检测速度为5-10果/秒/通道，重量检测精度±5g，尺寸检测精度±2mm，着色率检测正确率≥90%，表面缺陷检测正确率90%，糖度检测精度±0.5°Brix，分选通道可达16条，等级数多达40级。各项性能参数指标均与国际同类产品相当。2、产业化探索根据用户需求定制的各条智能分选线已在北京、江西、重庆、四川、山东、浙江等地的公司、科研单位、示范基地进行了应用，取得了降低了人力成本、增加生产效益、提高水果品牌价值的成效。该技术的应用将提升我国水果采后商品化处理水平，有效推动水果产业向精品化、智能化发展。3、未来研究计划我们比较看好近红外光谱技术，因其作为一种快速、无损检测手段，在农产品/食品领域具有广泛的适用性。与其它分子光谱技术相比，近红外光谱技术对样本状态、检测条件、照明光源及光路布局的要求更为宽松，更适于仪器化、产业化和标准化。我们未来的主攻方向是基于近红外光谱技术的检测分级线研发。4、合作需求希望与具有水果分选线设计和加工能力的厂家进行合作。课题组介绍黄文倩研究员领导的无损检测团队，由北京市农林科学院智能装备技术研究中心于2012年支持设立。在国家科技支撑计划、国家重点研发计划和国家自然科学基金等国家及省部级项目的资助下，团队主要致力于利用光电技术在不同尺度下研究农产品生物学特性感知的基础问题，并研发快速检测技术与装备，为用户提供创新的无损检测产品。团队主要研究方向包括：农产品/食品光电特性感知、果蔬质量安全无损检测方法研究、种子/谷物品质与生物学特性快速检测方法研究。团队汇集了控制科学与工程、光谱学与多光谱成像技术、图像处理、数据挖掘和计算机应用等方向的优秀人才。经过多年技术攻关，团队在基于计算机视觉的水果外观品质在线智能化检测、基于近红外光谱分析技术的水果内部品质无损检测、基于荧光及拉曼高光谱技术的种子内外部品质无损检测等领域取得了突破和进展。

p　　夏天来临，水果的销量也自然水涨船高。如何更好的在水果上市前对不同品质水果进行大规模快速的分选，从而有理有据的定质定价，是当下水果从业人员共同关心的问题。/pp　　无锡迅杰光远作为一家从事近红外光谱分析仪器研发及提供行业定制化解决方案的企业，近年来在近红外水果分选领域有不少建树 ，并总结出了一套有效的水果分选解决方案。恰逢水果销售旺季，今天我们就围绕“如何通过水果内部品甄别并进行分选”展开讨论，希望在炎炎夏日，为果农、水果供应商带来更多的效益和便利。/pp　　strong近红外水果分选技术/strong/pp　　水果分选方式发展至今，围绕不同技术路线已经形成了较为成熟的体系，而在现今消费升级大环境的影响之下 ，随着消费者对产品要求的不断提高也对水果的分选技术提出了新的要求。/pp　　一般来说，分选方式主要围绕水果的大小、重量、外观品质(颜色、新鲜度)、内部品质等维度进行筛选。而传统分选方式的缺点也很明显，其多采用依据外观或破坏性检验方法，不仅成本高，还会造成一定资源浪费，因此光谱无损检测的方法在近年来成为一大趋势。/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 352px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/422eb5ba-f407-4088-8747-4e3ab4a7651c.jpg" title="01.jpg" alt="01.jpg" width="600" height="352" border="0" vspace="0"//pp　　以迅杰光远自主研发生产的IAS-F100近红外水果分选系统为例：采用近红外光谱检测方法进行水果分选时，无需重新置备新的分选线，而是直接将光谱检测模块加装在现有分选线即可。检测模块会在水果快速通过时，实时采集水果内部品质信息，通过微处理器进行处理、计算和分析，从而完成对待测水果样品糖度等成份的预测并实现无损分选。目前近红外应用在自动分选线上，主要可以针对水果的甜度、酸度，以及部分水果的病变进行检测。/pp　　检测模块加装完毕后，用户仅需根据实际的检测需求进行调试即可实现一键快速分选，并根据不同甜度和品质的水果在分选线上快速分装，以便更好的以质论价，节省大量的时间、人力、物力的同时，提高效益。/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 440px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/eeb71f9f-54e7-41d8-b1a1-bebd073935cd.jpg" title="02.jpg" alt="02.jpg" width="600" height="440" border="0" vspace="0"//ppstrong　　近红外水果分选优势/strong/pp　　近红外经过多年发展与应用开发，仪器的进步与算法的革新，使仪器制造商与学者在实际应用中可以更好地发挥近红外不消耗化学试剂，不污染环境，不破坏样品等优点，因此也受到越来越多人的青睐。/pp　　多年前，近红外水果分选技术在国外就已经投入实际使用，主要生产厂家包括新西兰、荷兰及日本等，且基本垄断了全球的水果分选市场。而近年来由于国内近红外技术的迅速发展，国内自主生产研发的近红外水果分选设备也在水果分选领域崭露头角，不但在性能与技术指标上已经可以媲美国外厂商，且从价格、售后方面较国外产品具备更大的优势，为有水果分选、检测需求的用户提供了更大的选择空间。/pp　　目前迅杰光远已经初步建立了部分水果检测模型，如哈密瓜、西瓜、苹果等。/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 445px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/70bcf29e-700a-47f3-abad-a0fbafac6889.jpg" title="03.jpg" alt="03.jpg" width="500" height="445" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "strong哈密瓜/strong/ppstrong/strong/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 363px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/e17cad25-f03e-45c9-b670-13a636422b4e.jpg" title="04.jpg" alt="04.jpg" width="500" height="363" border="0" vspace="0"//ppstrong/strongbr//pp style="text-align: center "strong西瓜/strong/ppstrong/strong/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 445px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/00b1e23f-6a9f-4c5f-97fe-c1837450e2bc.jpg" title="05.jpg" alt="05.jpg" width="500" height="445" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "strong柚子/strong/pp　　经过实践证明，IAS-F100近红外水果分选系统检测精度、分选速度完全可满足大批量水果分选的需求，尤其适合水果品质的管理。针对不同水果产线和分选机制，迅杰光远还将针对客户的实际情况提供定制开发，建模培训等服务，并可根据水果分选生产客户的不同需求设计全套解决方案。/pp style="text-align: right "（迅杰光远）/ppbr//p