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1.2 激光散斑技术和模型建立研究现状
2 仪器设计与开发
2.1 系统整体设计
基于激光散斑技术的便携式苹果内部品质检测分级仪的外观如图2-1所示，仪器尺寸为215 mm×120 mm×100mm，外壳前端圆形开口内直径为50mm。外壳采用3D打印制作。仪器内部结构如图2-2所示，主要包括嵌入式开发板、显示屏、半导体激光发射器、工业相机、SD卡、电池和开关等硬件，均从市场上已有型号中选择购买，进行组装。工业相机与外壳前端圆形开口处于同一水平线上，与半导体激光发射器处于同一垂直线上，三者构成一个位于竖直平面的直角三角形。根据庆兆坤[11]等的相关研究，半导体激光发射器光源与工业相机呈15°，交点位于外壳前端圆形开口圆心处，这样可以在样品上采集到圆形激光散斑。考虑到工业相机镜头焦距和硬件本身体积，将工业相机放置在距仪器外壳前端圆形开口91.5 mm处。便携式苹果内部品质检测分级仪的工作流程如图2-3所示，将苹果果柄-花萼轴线的方向竖直放置，果面紧贴仪器外壳前端圆形开口，防止外部光线进入仪器内部。点击显示屏上的按钮，采集苹果的激光散射图像，调用SD卡中编写好的代码，将彩色图像转换为灰度图像，采用双峰法进行阈值分割，得到激光光晕图像。从图像上提取特征参数，根据预测模型计算苹果硬度和SSC，根据事先制定的分级标准，实现对苹果的分级，结果显示在显示屏上。激光散射图像、特征参数和分级结果都存储在SD卡中[22]