详情

原文传递一种脐橙元素成分LIBS全光学快速检测装置及其方法

专利名称：	一种脐橙元素成分LIBS全光学快速检测装置及其方法
摘要：	本发明提供了一种脐橙元素成分LIBS全光学快速检测装置，包括：输送机构，检测平台，LIBS系统，光谱仪，光纤和控制柜。其中输送机构将脐橙排列、分离成单个，送达检测平台；激光器发出激光，经长焦深光束整形，聚焦于脐橙表面激发等离子体；等离子体产生的光由收光光束收集，汇聚于光纤探头，由光谱仪完成采集。本发明不受所测脐橙大小的限制，同一时间能获得多种元素信息，获得信息量大，检测效率高，在线检测的同时实时显示元素信息，对脐橙产地分类的准确率达85％左右。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江西;36
申请人：	江西农业大学
发明人：	姚明印;许方豪;陈添兵;黄林;周华茂;陈金印;刘木华
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-25T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201910554885.2
公开号：	CN110161014A
代理机构：	南昌贤达专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	金一娴
分类号：	G01N21/71(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	330000 江西省南昌市青山湖区志敏大道1225号
主权项：	1.一种脐橙元素成分LIBS全光学快速检测装置，其特征在于，包括：输送机构，检测平台，LIBS系统，光谱仪，光纤，控制柜；所述LIBS系统固定在所述检测平台上，所述检测平台跨置于输送机构的上方，所述输送机构从所述检测平台中间穿过；所述输送机构用于将脐橙运输到检测平台进行检测；所述控制柜设有控制及计算单元以及显示屏，所述光纤一端固定在所述检测平台上，另一端与所述光谱仪连接，所述光谱仪与控制及计算单元通过信号线连接；所述输送机构具体包括第一电机，第二电机，上果机构和滚轮输送带；所述第一电机驱动所述上果机构，所述第二电机驱动所述滚轮输送带运动，所述第一电机、第二电机均与所述控制及计算单元相连；所述LIBS系统包括激光器，第一透镜组，第二透镜组，分束镜，穿孔反射镜；所述激光器包括激光器主机和与所述激光器主机通过信号线连接的激光器头，所述激光器主机控制所述激光器头发射脉冲激光，所述激光器主机与所述控制及计算系统通过信号线连接；所述分束镜位于所述激光器头发射的脉冲激光光路上，所述第一透镜组、穿孔反射镜、滚轮输送带顺次位于所述分束镜的反射光路上；所述脉冲激光经所述第一透镜组整形形成长焦深光束，所述长焦深光束穿过所述穿孔反射镜打在所述滚轮输送带放置的脐橙上；所述第二透镜组、光纤一端顺次位于所述穿孔反射镜的反射光路上。 2.如权利要求1所述的脐橙元素成分LIBS全光学快速检测装置，其特征在于，所述检测平台上设有和第一光电开关和第二光电开关，均与所述控制及计算单元连接；所述第一光电开关安装于所述第二光电开关的左端，用于记录脐橙经过的个数，所述第二光电开关位于所述长焦深光束的正下方，起触发检测的作用，当脐橙遮挡所述第二光电开关则触发检测开始信号。 3.如权利要求1或2所述的脐橙元素成分LIBS全光学快速检测装置，其特征在于，还至少包括以下技术特征之一：所述第一透镜组包括在竖直并排设置的第一凸透镜，第一凹透镜和第二凸透镜，所述第一凸透镜，第一凹透镜和第二凸透镜之间的距离固定；所述第二透镜组包括水平并列设置的第三凸透镜和第四凸透镜；所述激光器头水平设置，所述分束镜与水平方向呈45°夹角设置，所述穿孔反射镜与水平方向呈45°夹角设置。 4.如权利要求3所述的脐橙元素成分LIBS全光学快速检测装置，其特征在于，还至少包括以下技术特征之一：所述第一凸透镜和第一凹透镜之间的距离为80～90mm；第一凹透镜和第二凸透镜之间的距离为22～28mm；所述第一凸透镜的焦距为260～400mm；所述第一凹透镜的焦距为80～150mm；所述第二凸透镜的焦距为150～250mm。 5.如权利要求3所述的脐橙元素成分LIBS全光学快速检测装置，其特征在于，还至少包括以下技术特征之一：所述脉冲激光束波长为1064nm，光束直径为5mm；所述第一透镜组焦点位置到第二凸透镜的距离为680～750mm；所述第一透镜组的焦深范围为15～30mm。 6.如权利要求1至5中任一项所述的脐橙元素成分LIBS全光学快速检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括变频器，所述第一电机、第二电机与所述变频器连接并由所述变频器控制调速；和/或所述上果机构包括上果口和与所述上果口连接的传送带；和/或所述滚轮输送带包括滚轮，输送链条和与所述输送链条配合的主链动轮、第一从链动轮、第二从链动轮、第三从链动轮，所述滚轮为“哑铃状”结构，可将单个脐橙固定，所述输送链条安装在所述滚轮的两端。 7.如权利要求6所述的脐橙元素成分LIBS全光学快速检测装置，其特征在于，所述检测平台呈阶梯型布置，在第一阶梯上安装有所述激光器头，在第二阶梯的上表面安装有第二光学平板，所述第二光学平板安装有光学立柱，所述光学立柱用于固定所述第一透镜组与分束镜，所述第二阶梯的下表面安装有第一光学平板，用于固定所述第二透镜组和光纤探头。 8.如权利要求7所述的脐橙元素成分LIBS全光学快速检测装置，其特征在于，所述光纤探头通过光学接杆固定在所述第一光学平板上；和/或所述第一透镜组与所述分束镜通过光学固定座固定在所述光学立柱上。 9.如权利要求1至8中任一项所述的脐橙元素成分LIBS全光学快速检测装置，其特征在于，包括以下几个步骤： 1)启动检测装置各部分，此时所述输送机构正常运行，所述激光器主机、光谱仪均处于等待触发信号状态； 2)将脐橙倾倒于所述输送机构，将脐橙排列运输至所述检测平台下方，开始进行LIBS检测：所述控制及计算单元向所述激光器主机发送触发信号，所述激光器主机控制所述激光器头发射一次脉冲激光，对脐橙表面激发等离子体，然后经所述光纤传输到所述光谱仪； 3)所述光谱仪将采集到的等离子体信号处理成光谱信号，传递到所述控制及计算单元中进行计算，并将采集到的光谱信号图显示在所述显示屏上； 4)根据谱图信号对不同产地脐橙进行分类。 10.如权利要求1所述的脐橙元素成分LIBS全光学快速检测装置，其特征在于，步骤3)中所述控制及计算单元对光谱信号的处理过程如下： 3a)通过15点平滑处理和多元散射校正减少光谱信号中的噪声信号及散射效应； 3b)将处理后的数据导入主成分分析程序中，提取其前三个主成分信息； 3c)提取的前三个主成分组成了脐橙的特征值，由此三个特征值获得脐橙的分类信息。
所属类别：	发明专利