基于usb650红枣品质动态参数采集实验装置的设计和研究

1、PAGE PAGE 9“大学生创新创业训练计划”项目申报书学 院：机械电气化工程学院项目名称：基于usb650红枣品质动态参数采集实验装置的设计和研究项目类型：创新训练项目 创业训练项目负 责 人：王盼盼指导教师：罗华平塔里木大学教务处二一四年三月填 写 须 知一、项目分类说明：1.创新训练项目是本科生个人或团队，在导师指导下，自主完成创新性实验方法的设计、设备和材料的准备、实验的实施、数据处理与分析、总结报告撰写等工作。2.创业训练项目是本科生团队，在导师指导下，团队中每个学生在项目实施过程中扮演一个或多个具体的角色，通过编制商业计划书、开展可行性研究、模拟企业运行、进行一定程度的验证试验，

2、撰写创业报告等工作。二、申报书请按顺序逐项填写，填写内容必须实事求是，表达明确严谨。空缺项要填“无”。三、申请参加大学生创新创业训练计划项目团队的人数含负责人在内不得超过5人。四、填写完后用A4纸张双面打印，不得随意涂改。项目名称基于usb650红枣品质动态参数采集实验装置的设计和研究项目起止时间2014年 5月 至 2015年 5月负责人姓名年级所在学院、专业联系电话E-mail王盼盼大二机电院 机械电子16-1183*1102808614项目组成员马伟强大二机电院 电气化16-2183*646992183李靖大二机电院 电气化16-2183*948323894许晓翠大二信息院 计算机16-

3、4183*736257800孙宝林大二机电院 机械电子16-1183*1035949491指导教师姓名罗华平职务/职称教授所在学院机械电气化工程学院联系电话150*E-导师简介罗华平，男，教授，硕士研究生。农业机械化工程专业硕士生导师，塔里木大学农业机械化工程学科农产品加工方向学术带头人。中国农业工程学会高级会员，中国仪器仪表协会普通会员。主要从事光谱技术及农产品品质检测的应用研究。现有在读研究生6人。通过让学生参与课题的方式，先后指导农机、机械专业的15名本专科生完成毕业论文，其中一名同学获得优秀毕业论文。一、项目简介（300字左右）颜色是红枣外部品质的一个重要评价指标，颜色的好坏直接影响红

4、枣的销售价格。现阶段南疆红枣颜色分选通常是人工挑选，人工挑选不仅费时、效率低下,而且分级质量与检验员自身的技术水平有很大的关系,难以保证南疆红枣的品质。项目提出设计一种红枣颜色快速检测装置，该装置以LED驱动的卤灯为光源，线针硅CCD探测器，650有效像素，可以在整个光谱上测量650个点，即每个nm波长一个点。该装置入射狭缝为25m，光学分辨率为2.0nm（FWHM）。且该装置基于CIE（国际照明委员会）颜色系统，可以检测颜色的L*、a、b值，并且可以采集VIS-NIR反射光谱（波长范围350-1000nm）。利用现有的实验仪器 usb650开展红枣静态光谱颜色等参数的检测。设计支架，测量红枣

5、平动和转动状态参数。为今后红枣品质在线检测奠定基础。以红枣运动过程中品质动态参数检测因素为目标，完成一个设计方案本项目具有实际应用价值的基础工作，对以后红枣颜色分级进一步深入的研究，具有重要指导意义。二、申请理由（包括自身/团队具备的知识条件、特长、兴趣等）项目依托新疆维吾尔自治区普通高等学校现代农业工程重点实验室，实验室里有可以完成项目实验的基本条件。本人已经熟悉颜色检测基本知识，也做过红枣颜色测量相关实验，对课外活动很感兴趣，具有较强的组织能力与动手能力可以完成项目的主要内容。本项目部分内容源于两项国家自然基金(No.10964009和No.11164023)成果。团队成员有负责电路、控制

6、、机械等各个方向的人才，可以完成红枣颜色快速检测装置的设计与研究。三、项目方案（项目内容、项目目标、技术路线、实验方案）3.1项目内容光学平台选择非对称交叉式Czerny-Turner分光结构（图1所示），此光学平台的设计是在Czerny-Turner结构基础上进行光路的改进，使光谱仪内部构件布局更紧凑，可进一步小型化。与对称式Crerny-Turner结构相比，由于缩短了光程，使聚焦镜投射到线性CCD阵列检测器的平行排列单色光展成呈一定角度的圆弧排列，会对光信号的检测会产生一定的非线性误差。选择教学用USB650红潮光谱仪（美国海洋光学）如图2所示。图1 非对称交叉式Czerny-Turne

7、r分光结构光学系统图图2 光谱仪的光学平台组件1、 光纤连接器，2、固定入射狭缝，3、长通吸收滤光片，4、准直镜，5、光栅和波长范围，6、聚焦镜，7、L2或者L4探测器聚光透镜，8、探测器，9、OFLV消除高阶衍射滤光片，10、UV4探测器升级测样附件选择积分球，红枣为固定状物质，所以选择积分球来测量红枣颜色，积分球和光谱仪之间用光纤连接。图3为光谱仪和积分球用光纤连接图，图4为总体构架图。图3 光纤和积分球图4 颜色测量装置总体构架图设计支架，测量红枣平动和转动状态参数。为今后红枣品质在线检测奠定基础。3.2项目目标以红枣运动过程中品质动态参数检测因素为目标，完成一个设计方案，设计制造出红枣

8、颜色快速检测装置。3.3技术路线技术路线图如图5所示。开始试验选择颜色系统选择光学平台选择测样附件CIE颜色系统非对称交叉式Czerny-Turner分光结构积分球组成仪器装置对红枣颜色的测量软件系统电路控制图5 技术路线图3.4试验方案去市场选购USB650红潮光谱仪（美国海洋光学），该光谱仪价格便宜，体积小，满足试验设计要求，并同时选购该公司配套的积分球和测样光纤。去校工厂设计加工系统装置，布置线路一次吧测试附件、积分球和光谱仪连接固定好。用USB连接电脑及可对红枣颜色的快速测量。四、项目特色与创新4.1项目特色该装置的设计涉及光机电 ，多学科知识，增强工程实践动手能力和拓展学生扩展知识面

9、等。红枣是南疆特有的水果，此装置具有地方特色。4.2项目创新通常红枣都是按大小分级，用此装置检测红枣颜色可以实现按颜色分级，因此在红枣分级中是种创新。市面上也有红枣分级设备，但是他们大多价格昂贵、体积笨重，很多中小企业买不起，此装置体积小、价格便宜。工程实践训练，利用现有的实验仪器 usb650开展红枣静态光谱颜色等参数的检测。设计支架，测量红枣平动和转动状态参数。为今后红枣品质在线检测奠定基础。以红枣运动过程中品质动态参数检测因素为目标，完成一个设计方案五、项目预期成果申报论文2篇，国内核心期刊收录。六、项目进度安排2014年5月-9月 查阅文献与相关资料，重点是颜色与光学知识。9月-12月

10、在农业工程重点实验室做红枣颜色测量相关实验，比如测量红枣VIS-NIR反射光谱，用色差仪测量红枣的色差。2015年1月-4月去市场选择光谱仪、光纤、积分球等配件，设计制造检测装置的外壳，设计电路，安装配件，完成检测装置的制作。4月-5月 整理数据发表论文两篇，准备项目结题相关材料。七、项目经费使用计划本项目申请费用共计12000元。分别按如下计算：1.实验材料费：200元采摘红枣样品需要5公斤，每公斤/40元，共计200元。2.仪器设备费，预算经费为5870元。实验需要购买光谱仪个，市场价格2000左右；积分球1500元/个；光纤网上报价价格1800元；电控制其他材料570元。3.设备加工工费：1500元。学校加工厂可以对设备进行加工制造，设备需要加工15天，工厂按每天100元计算，共计：1500元。4. 差旅费预算500元本课题实施中，课题组成员进行红枣的采购仪器的购买需要出差，每次出差来回需要100元车费，