CN1387406A - 用于检测/移去带有未剥去壳的甲壳类动物的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于检查是否有壳残留在如虾或蟹之类的甲壳类动物上的检测/排除方法和及其装置,甲壳类动物上的壳应该被剥去。该装置包括:将特定波长范围的光照射到其壳被剥去后的甲壳类动物(20)上的照射装置(1);一设置成正对甲壳类动物的CCD照相机(40);和一根据从所述CCD照相机摄取的图象得出的荧光强度的信息,以确定是否有未剥去的壳残留在甲壳类动物上的装置(41),根据从所述装置(41)得出的信息,在其上具有未剥去壳的甲壳类动物将被排除装置(5、6、7)排除。

Description

用于检测/移去带有未剥去壳的甲壳类动物的方法和装置
发明背景
本发明涉及在有壳类动物上检测和排除未剥的残留壳的方法和实施该方法的设备，特别涉及适用于检测有壳类动物如虾和蟹在剥壳后其肉体上是否有残留壳的一种检测和排除方法和实施该方法的一种设备。应该指出，本申请中的“虾”一词的表达包括所有虾和与虾类似的有壳类动物如龙虾和对虾。
随着食品服务业的日益流行，当今在食品加工厂中日益以标准方式大量加工各种食物原料。这种趋势在有壳类动物如虾或蟹中同样存在。即，大量经剥壳的有壳类动物被送往食品加工厂用作各种经加工食品或蒸煮袋装食品的原料(食品原料)。
通常，在渔场附近进行有壳类动物的剥壳工作，经剥壳的有壳类动物立即冷冻，并且只把有壳类动物的肉体送往食品加工厂。有壳类动物的剥壳工作一般手工进行，这是因为分离壳与肉的工作相对比较容易。但是壳很难完全地剥净，因此不能排除一可能性，即送往食品加工厂的有壳类动物的肉体上会有残留壳或一部分剥下的壳或腿会无意地与肉体混杂在一起。因此，剥壳后打包送往食品加工厂的有壳类动物的肉一般要开包用目测检查是否有壳与肉体混杂在一起或肉体上是否残留有壳。如果发现有壳类动物的肉体上有残留壳，就手工移去。
大多数有壳类动物的壳在作热处理时会变色，因此较易与肉区分。由于壳的变色，比较容易将其与肉体部分区分开。但是，在热处理前，大多数有壳类的壳和肉体部分都呈白色。此外，留在有壳类动物上的残留壳一般尺寸较小。因此，在有壳类动物热处理前即使在肉体部分上有一片残留壳也很难目测将其与肉体部分区分开来，从而有时会疏忽或未发现残留的壳。如果在经处理食品或蒸煮食品中混杂有残留壳，消费者的口感就会受到损害，并使其的商业价值下降。
发明内容
鉴于此种情况作出了本发明，因此，本发明的一个目的是提供一种检测和排除有壳类动物上未剥去的残留壳的方法，用该方法可方便、可靠地确定在剥壳后的有壳类动物上是否留有残留壳，如有的话，从该有壳类动物上排除该残留壳。本发明的另一个目的是提供一种实施该方法的设备。
为了解决上述问题，本发明人经大量研究和实验最终发现，当把特定波段的光照射到虾或蟹上时，其壳会发出特定波段的荧光，而肉体部分不会。即，本发明是对这一事实作大量研究得出的结果，其特征在于，用特定波段的光照射到剥壳后的有壳类动物上，然后根据从该有壳类动物发出的荧光强度的信息，以确定剥壳后的有壳类动物上是否有残留壳，并随后排除任何残留壳。
本发明另一检测和排除有壳类动物上未剥去的残留壳的方法的特征在于，用特定波段的光照射剥壳作业后的有壳类动物，用CCD照相机摄取剥壳后有壳类动物的图象，根据从有壳类动物图象发出的荧光强度的信息，以确定剥壳后的有壳类动物上是否有残留壳，并随后排除任何残留壳。
“特定波段的光”指能造成从有壳类动物的壳发出的荧光比从其肉体部分发出的荧光多的光。例如，当有壳类动物为“虾”时，该光的波段最好不大于400nm，更优选在250nm左右。当有壳类动物为蟹时，光的波段最好不大于400nm。
实现上述目的本发明的用于检测和排除有壳类动物上未剥去残留壳的设备适用于实施上述方法，其包括一把特定波段的光照射到剥壳后的有壳类动物上的装置；一检测从所述有壳类动物发出的荧光的检测装置；根据从所述检测装置得出的信息确定剥壳后有壳类动物上是否有残留壳的装置以及根据从所述确定装置得出的信息，如果有残留壳则排除残留壳的装置。
该光照射装置为一照射上述波段的激发光的装置。检测装置上设置有一能吸收从上述光照射装置发出的特定波段的光的、但至少容许从有壳类动物发出的荧光通过的滤光器。上述确定装置最好设计成：当从所述光检测装置得出的荧光强度超过预定阈值时，它确定存在残留壳。该残留壳排除装置设计成，基于确定有残留壳时其启动，该残留壳排除装置可使用例如鼓风移去残留壳或其上有残留壳的有壳类动物。
用于检测和排除有壳类动物上未剥去残留壳的另一设备适用于实施上述方法，它包括：在完成其剥壳工作之后用于将特定波段的光照射到已剥壳的有壳类动物上的装置；用于检测从所述有壳类动物发出的荧光的检测装置；基于从所述检测装置获得的信息用于确定在剥壳后的有壳类动物上是否留有残留壳的装置；以及基于来自所述确定装置的信息用于排除任何残留壳的装置。
这另一设备中的光照射装置可与上述第一设备的光照射装置相同。该CCD照相机选自公知的CCD照相机，可为黑白CCD照相机，也可为彩色CCD照相机。当该CCD照相机为黑白CCD照相机时，上述确定装置最好设计成：来自该黑白CCD照相机的每一图象信号最好二进制化；当从有壳类动物发出的、确切说从有壳类动物的壳发出的荧光中得出的象素数量超过预定阈值时，它确定存在残留壳。另一方面，当该CCD照相机为彩色CCD照相机时，上述确定装置最好设计成：用一图象处理器指明从残留壳发出的荧光的颜色，当该指明区中的象素数量超过预定阈值时，它确定存在残留壳。残留壳排除装置可与上述第一设备的残留壳排除装置相同。
附图说明
图1为本发明的用于检测和排除在有壳类动物上未剥去残留壳的设备的一实施例的示意图；
图2为本发明的用于检测和排除在有壳类动物上未剥去残留壳的设备的另一实施例的示意图；
图3为在不同波长光照射到一虾上后，用一黑白CCD照相机摄取的图象经一图象处理器二进制化后显示在一显示器上的相片；
图4a曲线图，其示出用黑白CCD照相机摄取的图象经二进制化得出的照明度与所检测象素数量之间的关系；以及
图4b曲线图，其示出用彩色CCD照相机摄取的图象通过指明从残留壳发出的荧光的颜色经处理后得出的照明度与所检测象素数量之间的关系。
具体实施方式
下面结合一真实实验的结果说明一实施例，在该实施例中，检查剥壳后的虾上是否有残留壳，如有残留壳加以移去。在实验中，用作一样本的带壳冻虾(脂背虾)解冻后用手剥去大部分壳，只在紧靠尾部前方的关节处留下一部分壳。该带壳冻虾的大小为：每磅100-200只虾，残留壳的大小平均约为8mm×6mm。
首先，使用光量为1000μw/cm2的光照射装置将来自具有三个峰值440nm、550nm和670nm的普通光源(接近白光)的光照射到各样本上。然后，进行目测检查，看是否可区分开壳与肉体部分。但是，无法区分开壳与肉体部分。然后借助于黑白CCD照相机和彩色CCD照相机摄取每一样本的图象。但是基于图象无法区分壳与肉体部分。图3(a)为用黑白CCD照相机摄取的图象在借助于图象处理器二进制化后显示在显示器上的相片。在显示器上很难区分开壳与肉体部分。
然后，在与上述实验相同的条件下将通过调节光照射装置获得的具有峰值波长为302nm的光(激发光)照射到每一样本上，此时可目测识别肉体部分与壳体部分的光发射差别，虽然是微小的。当从每一样本发出的光通过一能吸收具有峰值波长约为302nm的光(即激发光)的滤光器时，能区分开肉体部分与壳体部分。此外，当借助于黑白CCD照相机摄取的样本图象用图象处理器二进制化后显示在显示器上时，可如图3(b)所示在一定程度上只识别壳部。而且，当借助于彩色CCD照相机摄取的样本图象通过指明从壳发出的荧光的每一RGB分量的上下限而进行图象处理时，可清楚区分开肉体部分与壳体部分。
在这些实验中，使用象素为61200(255×240)的黑白CCD照相机其摄影范围调节到10cm×9.4cm，并使用象素为240000(500×480)的彩色CCD照相机，其摄影范围调节到10cm×9.6cm。图4a为曲线图，其示出当用黑白CCD摄取的图象二进制化之后，所获得光源的照明度与所检测象素数量之间的关系；和图4b为曲线图，其示出当用彩色CCD照相机摄取的图象通过指明从壳发出的荧光的颜色进行处理时，所获得的照明度与所检测象素数量之间的关系。据估计，由于黑白CCD照相机和彩色CCD照相机的分辨率差别约为1∶2，这些照相机之间可识别的象素数量差别实际约为1∶4。但是，通过比较这两个曲线图可知，这两个照相机之间可识别的象素数量差别实际上约为10∶1100(在1000μw/cm2光量下作比较)，从而确认如下事实，即通过使用彩色图象可显著改进壳体部分与肉体部分的可区分性。
然后，进行另一实验，该实验的条件与上述实验相同，只是用具有峰值波长为254nm的光取代上述实验中使用的光，从而能检测从壳部发出的更强的荧光。此外，如图3(c)所示，与当使用具有峰值波长为302nm的光时所能识别的象素数量比较，借助于该黑白CCD照相机所能识别的象素数量大大增加。当使用用彩色CCD照相机摄取的图象时，结果与以上相似。
此外，进行又一个实验，该实验的条件与上述实验相同，只是用具有峰值波长为352nm的光取代上述实验中使用的光，从而其荧光检测强度与使用具有峰值波长为254nm的光时几乎相同。但是，如图3d所示，由于当对用黑白CCD照相机摄取的图象进行二进制化处理时肉体部分与壳体部分之间的象素数量的差别减小，因此无法只识别壳体部。这也许可归因于如下事实，即由于壳体部分只能根据其亮度识别，其色差无法识别。与之相反，如果用彩色CCD照相机摄取的图象，可清楚区分肉体部分与壳体部分。
从这些实验结果可发现，对于虾，肉体部分与壳体部分之间对于特定波段(例如254nm、302nm和352nm峰值波长)的激发光而响应的荧光发射方式不同；并且使用带通滤光器或通过适当地处理由CCD照相机摄取的图象上的信息便可选择地区分开对于激发光而响应的从壳体部分发射的荧光与从肉部发射出的荧光(若有的话)。就该带通滤光器而言，最好使用容许波长不大于约400nm的光从其通过或被其吸收的滤光器。
对日本对虾(kuruma prawn)、粉色虾、日本透明虾(Japanese glassprawn)、草虾(botan shrimp)、巨虎对虾(giant tiger prawn)和多肉对虾进行上述实验得出的结果与使用上述脂背虾得出的结果相同。在所有这些实验中，使用具有峰值波长为254nm的光证明最有利于识别壳。因此，就虾而言，具有峰值波长为254nm的激发光最适合于检测壳。此外，对冻雪蟹(snow crab)和游蟹(swimming crab)解冻后使用其进行上述类似与虾的实验。当使用白光进行照射的实验时，很难区分开肉体部分与壳体部分。但当使用具有峰值波长为254nm、302nm和352nm的激发光时，发现在所有这些波长下都可清楚区分开肉体部分与壳体部分。但当光的峰值波长大于400nm时，发现很难区分开肉体部分与壳体部分。因此，就蟹而言，使用具有峰值波长等于或小于400nm的光最适合于检测残留壳。
下面说明根据上述实验结果设计的、用于判断经剥壳工作之后的虾(或蟹)是否有未剥的残留壳并且若有的话加以移去的方法和设备。
参见图1，用于检测和排除未剥的残留壳的装置10包括一作为光照射装置的光源1，光照射装置用于把光束照射到虾20上；只容许光源1发出的光中特定波段的光选择地从其通过的第一滤光器2；只容许从虾20发出的光中特定波段的光从其通过的第二滤光器3；一用于检测通过第二滤光器3的光并确定该光强度的确定装置4；一设计成可根据该确定装置4发出的信号打开的常闭阀5；一具有喷口正对虾20的空气喷嘴6；一气罐7和一用于将气流喷嘴6通过常闭阀5连接到气罐7的管道8。
在该实施例中，第一滤光器2容许峰值波长约为254nm的光从其通过，而第二滤光器3容许波长不大于400nm的光从其通过。确定装置4设计成：当通过第二滤光器的光的强度超过预定值时，它发出打开常闭阀5的信号，从而使得气罐7中的压缩空气从空气喷嘴6喷出，从而吹走虾20。
按照该设备，不断地向光源1发出光的照射区供应虾20。然后通过第一滤光器2的波长约为254nm的光(激发光)照射到被引入该照射区的虾20上。如虾20上无残留壳21，确定装置4就不发出打开常闭阀5的信号，从而使虾20沿通常传送路径传送。当其上有残留壳21的虾20被引入照射区时，壳21发出的荧光通过第二滤光器3从而被确定装置4检测到。当确定装置4确定如此检测到的光的强度超过预定值时，发出一打开常闭阀5的信号。因此，气罐7中的压缩空气从空气喷嘴6喷向虾20，从而把虾20吹出传送路径。
尽管上述实施例中使用确定装置4确定光的强度，但也可由操作员观察以确定通过第二滤光器3的光，从而由操作员操纵常闭阀5。此外，也可由操作员用手移去其上带有残留壳的虾20。当一可吸收具有波长与该激发光相同波长的光的滤光器作为第二滤光器3使用时，就可防止照射光的散射，从而防止生成可进入确定装置4或操作员的漫射光。
可用黑白CCD照相机或彩色CCD照相机取代确定装置4来确定光的强度。图2例示出使用CCD照相机40的用于检测和排除留在有壳类动物上未剥的残留壳的设备的一示例。在图2中，与图1相同的部件用同一标记表示。在该例中，从虾20发出的光被CCD照相机40摄取成一图象信号，然后用一图象处理器41合适地处理该图象信号。经处理的图象然后显示在一显示屏42上，同时基于该图象处理器41发出的信号而响应以打开常闭阀5。
如上所述，在使用黑白CCD照相机情况中，如此设定一阈值：在肉体部分可显示成黑色的值的一定区间内壳体部分可显示成尽可能大面积的白色。然后对图象信号进行二进制化处理，当发现图象区(象素数量)超过预定值时，图象处理器41发出一打开常闭阀5的信号。在使用彩色CCD照相机的情况中，通过指明从壳发出的荧光的颜色进行图象处理，当发现对应的图象区(象素数量)超过预定值时，图象处理器41类似地发出一打开常闭阀5的信号。在该例中也可由操作员在观察显示在显示屏42上的图象的同时手动操纵常闭阀5，也可由操作员手工移去其上有残留壳的虾。
如上所述，按照本发明的用于检测和排除留在有壳类动物上未剥的残留壳的方法和设备，把能使壳体部分而不是肉体部分发出荧光的特定波段的激发光照射到剥壳后有壳类动物上，以检查是否能看到用于区分开有壳类动物的肉体部分与壳体部分的特定波段的荧光，如果目测一般认为这种区分很难进行。因此。当剥壳后的有壳类动物的肉体部中有未剥的残留壳时，可方便、可靠地识别残留壳后从线上移去，从而可使该过程自动化并提高速度。

Claims (8)

1、一种检测和排除留在有壳类动物上的未剥去的残留壳的方法，其特征在于，在完成其剥壳工作之后将特定波段的光照射到已剥壳的有壳类动物上，并且基于有关从该有壳类动物发出的荧光强度的信息，以确定在剥壳后的有壳类动物上是否有残留壳，并随后排除任何残留壳。
2、一种检测和排除留在有壳类动物上的未剥去的残留壳的方法，其特征在于，在完成其剥壳工作之后将特定波段的光照射到已剥壳的有壳类动物上，使用CCD照相机摄取已剥壳的有壳类动物的图象，并且基于有关从该有壳类动物摄取的图象发出的荧光强度的信息，以确定在剥壳后的有壳类动物上是否有残留壳，并随后排除任何残留壳。
3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述有壳类动物为“虾”，并且该光的所述波段不大于400nm，最好约为250nm。
4、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述有壳类动物为“蟹”，并且该光的所述波段不大于400nm。
5、一种用于检测和排除留在有壳类动物上的未剥去的残留壳的设备，所述设备包括：在完成其剥壳工作之后用于将特定波段的光照射到已剥壳的有壳类动物上的装置；用于检测从所述有壳类动物发出的荧光的检测装置；基于从所述检测装置获得的信息用于确定在剥壳后的有壳类动物上是否留有残留壳的装置；以及基于来自所述确定装置的信息用于排除任何残留壳的装置。
6、一种用于检测和排除留在有壳类动物上的未剥去的残留壳的设备，所述设备包括：在完成其剥壳工作之后用于将特定波段的光照射到已剥壳的有壳类动物上的装置；设置成面对已剥壳的所述有壳类动物的CCD照相机；基于有关可从所述CCD照相机摄取的图象获得的荧光强度的信息以确定在剥壳后的有壳类动物上是否留有残留壳的装置；以及基于来自所述确定装置的信息用于排除任何残留壳的装置。
7、如权利要求5或6所述的设备，其特征在于，所述有壳类动物为“虾”，并且该光的所述波段不大于400nm，最好约为250nm。
8、如权利要求5或6所述的设备，其特征在于，所述有壳类动物为“蟹”，并且该光的所述波段不大于400nm。
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