基于usb650紅棗品質(zhì)動態(tài)參數(shù)采集實驗裝置的設(shè)計和研究

1、PAGE PAGE 9“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃”項目申報書學 院：機械電氣化工程學院項目名稱：基于usb650紅棗品質(zhì)動態(tài)參數(shù)采集實驗裝置的設(shè)計和研究項目類型：創(chuàng)新訓練項目 創(chuàng)業(yè)訓練項目負 責 人：王盼盼指導(dǎo)教師：羅華平塔里木大學教務(wù)處二一四年三月填 寫 須 知一、項目分類說明：1.創(chuàng)新訓練項目是本科生個人或團隊，在導(dǎo)師指導(dǎo)下，自主完成創(chuàng)新性實驗方法的設(shè)計、設(shè)備和材料的準備、實驗的實施、數(shù)據(jù)處理與分析、總結(jié)報告撰寫等工作。2.創(chuàng)業(yè)訓練項目是本科生團隊，在導(dǎo)師指導(dǎo)下，團隊中每個學生在項目實施過程中扮演一個或多個具體的角色，通過編制商業(yè)計劃書、開展可行性研究、模擬企業(yè)運行、進行一定程度的驗證試驗，

2、撰寫創(chuàng)業(yè)報告等工作。二、申報書請按順序逐項填寫，填寫內(nèi)容必須實事求是，表達明確嚴謹?？杖表椧睢盁o”。三、申請參加大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目團隊的人數(shù)含負責人在內(nèi)不得超過5人。四、填寫完后用A4紙張雙面打印，不得隨意涂改。項目名稱基于usb650紅棗品質(zhì)動態(tài)參數(shù)采集實驗裝置的設(shè)計和研究項目起止時間2014年 5月 至 2015年 5月負責人姓名年級所在學院、專業(yè)聯(lián)系電話E-mail王盼盼大二機電院 機械電子16-1183*1102808614項目組成員馬偉強大二機電院 電氣化16-2183*646992183李靖大二機電院 電氣化16-2183*948323894許曉翠大二信息院 計算機16-

3、4183*736257800孫寶林大二機電院 機械電子16-1183*1035949491指導(dǎo)教師姓名羅華平職務(wù)/職稱教授所在學院機械電氣化工程學院聯(lián)系電話150*E-導(dǎo)師簡介羅華平，男，教授，碩士研究生。農(nóng)業(yè)機械化工程專業(yè)碩士生導(dǎo)師，塔里木大學農(nóng)業(yè)機械化工程學科農(nóng)產(chǎn)品加工方向?qū)W術(shù)帶頭人。中國農(nóng)業(yè)工程學會高級會員，中國儀器儀表協(xié)會普通會員。主要從事光譜技術(shù)及農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)檢測的應(yīng)用研究。現(xiàn)有在讀研究生6人。通過讓學生參與課題的方式，先后指導(dǎo)農(nóng)機、機械專業(yè)的15名本專科生完成畢業(yè)論文，其中一名同學獲得優(yōu)秀畢業(yè)論文。一、項目簡介（300字左右）顏色是紅棗外部品質(zhì)的一個重要評價指標，顏色的好壞直接影響紅

4、棗的銷售價格?，F(xiàn)階段南疆紅棗顏色分選通常是人工挑選，人工挑選不僅費時、效率低下,而且分級質(zhì)量與檢驗員自身的技術(shù)水平有很大的關(guān)系,難以保證南疆紅棗的品質(zhì)。項目提出設(shè)計一種紅棗顏色快速檢測裝置，該裝置以LED驅(qū)動的鹵燈為光源，線針硅CCD探測器，650有效像素，可以在整個光譜上測量650個點，即每個nm波長一個點。該裝置入射狹縫為25m，光學分辨率為2.0nm（FWHM）。且該裝置基于CIE（國際照明委員會）顏色系統(tǒng)，可以檢測顏色的L*、a、b值，并且可以采集VIS-NIR反射光譜（波長范圍350-1000nm）。利用現(xiàn)有的實驗儀器 usb650開展紅棗靜態(tài)光譜顏色等參數(shù)的檢測。設(shè)計支架，測量紅棗

5、平動和轉(zhuǎn)動狀態(tài)參數(shù)。為今后紅棗品質(zhì)在線檢測奠定基礎(chǔ)。以紅棗運動過程中品質(zhì)動態(tài)參數(shù)檢測因素為目標，完成一個設(shè)計方案本項目具有實際應(yīng)用價值的基礎(chǔ)工作，對以后紅棗顏色分級進一步深入的研究，具有重要指導(dǎo)意義。二、申請理由（包括自身/團隊具備的知識條件、特長、興趣等）項目依托新疆維吾爾自治區(qū)普通高等學?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程重點實驗室，實驗室里有可以完成項目實驗的基本條件。本人已經(jīng)熟悉顏色檢測基本知識，也做過紅棗顏色測量相關(guān)實驗，對課外活動很感興趣，具有較強的組織能力與動手能力可以完成項目的主要內(nèi)容。本項目部分內(nèi)容源于兩項國家自然基金(No.10964009和No.11164023)成果。團隊成員有負責電路、控制

6、、機械等各個方向的人才，可以完成紅棗顏色快速檢測裝置的設(shè)計與研究。三、項目方案（項目內(nèi)容、項目目標、技術(shù)路線、實驗方案）3.1項目內(nèi)容光學平臺選擇非對稱交叉式Czerny-Turner分光結(jié)構(gòu)（圖1所示），此光學平臺的設(shè)計是在Czerny-Turner結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進行光路的改進，使光譜儀內(nèi)部構(gòu)件布局更緊湊，可進一步小型化。與對稱式Crerny-Turner結(jié)構(gòu)相比，由于縮短了光程，使聚焦鏡投射到線性CCD陣列檢測器的平行排列單色光展成呈一定角度的圓弧排列，會對光信號的檢測會產(chǎn)生一定的非線性誤差。選擇教學用USB650紅潮光譜儀（美國海洋光學）如圖2所示。圖1 非對稱交叉式Czerny-Turne

7、r分光結(jié)構(gòu)光學系統(tǒng)圖圖2 光譜儀的光學平臺組件1、 光纖連接器，2、固定入射狹縫，3、長通吸收濾光片，4、準直鏡，5、光柵和波長范圍，6、聚焦鏡，7、L2或者L4探測器聚光透鏡，8、探測器，9、OFLV消除高階衍射濾光片，10、UV4探測器升級測樣附件選擇積分球，紅棗為固定狀物質(zhì)，所以選擇積分球來測量紅棗顏色，積分球和光譜儀之間用光纖連接。圖3為光譜儀和積分球用光纖連接圖，圖4為總體構(gòu)架圖。圖3 光纖和積分球圖4 顏色測量裝置總體構(gòu)架圖設(shè)計支架，測量紅棗平動和轉(zhuǎn)動狀態(tài)參數(shù)。為今后紅棗品質(zhì)在線檢測奠定基礎(chǔ)。3.2項目目標以紅棗運動過程中品質(zhì)動態(tài)參數(shù)檢測因素為目標，完成一個設(shè)計方案，設(shè)計制造出紅棗

8、顏色快速檢測裝置。3.3技術(shù)路線技術(shù)路線圖如圖5所示。開始試驗選擇顏色系統(tǒng)選擇光學平臺選擇測樣附件CIE顏色系統(tǒng)非對稱交叉式Czerny-Turner分光結(jié)構(gòu)積分球組成儀器裝置對紅棗顏色的測量軟件系統(tǒng)電路控制圖5 技術(shù)路線圖3.4試驗方案去市場選購USB650紅潮光譜儀（美國海洋光學），該光譜儀價格便宜，體積小，滿足試驗設(shè)計要求，并同時選購該公司配套的積分球和測樣光纖。去校工廠設(shè)計加工系統(tǒng)裝置，布置線路一次吧測試附件、積分球和光譜儀連接固定好。用USB連接電腦及可對紅棗顏色的快速測量。四、項目特色與創(chuàng)新4.1項目特色該裝置的設(shè)計涉及光機電 ，多學科知識，增強工程實踐動手能力和拓展學生擴展知識面

9、等。紅棗是南疆特有的水果，此裝置具有地方特色。4.2項目創(chuàng)新通常紅棗都是按大小分級，用此裝置檢測紅棗顏色可以實現(xiàn)按顏色分級，因此在紅棗分級中是種創(chuàng)新。市面上也有紅棗分級設(shè)備，但是他們大多價格昂貴、體積笨重，很多中小企業(yè)買不起，此裝置體積小、價格便宜。工程實踐訓練，利用現(xiàn)有的實驗儀器 usb650開展紅棗靜態(tài)光譜顏色等參數(shù)的檢測。設(shè)計支架，測量紅棗平動和轉(zhuǎn)動狀態(tài)參數(shù)。為今后紅棗品質(zhì)在線檢測奠定基礎(chǔ)。以紅棗運動過程中品質(zhì)動態(tài)參數(shù)檢測因素為目標，完成一個設(shè)計方案五、項目預(yù)期成果申報論文2篇，國內(nèi)核心期刊收錄。六、項目進度安排2014年5月-9月 查閱文獻與相關(guān)資料，重點是顏色與光學知識。9月-12月

10、在農(nóng)業(yè)工程重點實驗室做紅棗顏色測量相關(guān)實驗，比如測量紅棗VIS-NIR反射光譜，用色差儀測量紅棗的色差。2015年1月-4月去市場選擇光譜儀、光纖、積分球等配件，設(shè)計制造檢測裝置的外殼，設(shè)計電路，安裝配件，完成檢測裝置的制作。4月-5月 整理數(shù)據(jù)發(fā)表論文兩篇，準備項目結(jié)題相關(guān)材料。七、項目經(jīng)費使用計劃本項目申請費用共計12000元。分別按如下計算：1.實驗材料費：200元采摘紅棗樣品需要5公斤，每公斤/40元，共計200元。2.儀器設(shè)備費，預(yù)算經(jīng)費為5870元。實驗需要購買光譜儀個，市場價格2000左右；積分球1500元/個；光纖網(wǎng)上報價價格1800元；電控制其他材料570元。3.設(shè)備加工工費：1500元。學校加工廠可以對設(shè)備進行加工制造，設(shè)備需要加工15天，工廠按每天100元計算，共計：1500元。4. 差旅費預(yù)算500元本課題實施中，課題組成員進行紅棗的采購儀器的購買需要出差，每次出差來回需要100元車費，