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原文传递一种全自动光谱采样建模系统及方法

专利名称：	一种全自动光谱采样建模系统及方法
摘要：	本发明公开了一种全自动光谱采样建模系统及方法，涉及光谱技术领域，该系统中多通道光谱控制系统利用多工位的全自动光谱采集平台同时实现多个光谱采集设备和多个样品的全自动化扫描，电机控制系统控制全自动光谱采集平台实现工位切换，从而使多通道的光谱采集设备与多个样品形成遍历扫描方式，光谱采集效率高；不同的光谱采集设备对不同的样品采集到的光谱采集完成后输入到中心控制计算平台，中心控制计算平台根据不同的光谱采集设备的数据进行混合建模，建模自动化程度高，而且可以大大提高建模精度并且使模型抗干扰能力更强，可以提高采样和建模速度，降低人为误差，方便数据智能化管理。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	无锡迅杰光远科技有限公司
发明人：	兰树明
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-16T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-15T00:00:00+0800
申请号：	CN201910641061.9
公开号：	CN110333361A
代理机构：	无锡华源专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	聂启新
分类号：	G01N35/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N35
申请人地址：	214135 江苏省无锡市菱湖大道200号中国传感网国际创新园G1-1006
主权项：	1.一种全自动光谱采样建模系统，其特征在于，所述全自动光谱采样建模系统包括全自动光谱采集平台、电机控制系统、多通道光谱控制系统以及中心控制计算平台，所述中心控制计算平台连接并控制所述电机控制系统和多通道光谱控制系统；所述全自动光谱采集平台包括定位基座、N个光谱采集设备、旋转盘和N个样品台，N≥2；所述旋转盘的转轴固定在所述定位基座上，所述旋转盘在旋转盘驱动电机的驱动下绕着转轴在水平方向转动，所述电机控制系统连接并驱动所述旋转盘驱动电机；所述N个光谱采集设备沿着所述旋转盘的周向设置并固定在所述定位基座上形成N个采集工位，所述N个光谱采集设备分别连接至所述多通道光谱控制系统；所述旋转盘上沿着周向设置有N个样品台，所述N个样品台的设置位置分别与所述N个采集工位对应，所述旋转盘在各个所述样品台的设置位置处开设有光谱采集口，位于每个采集工位处的样品台透过所述光谱采集口正对所在采集工位处的光谱采集设备；每个所述样品台中用于放置承载有待测样品的样品池，所述样品池设置有用于标识承载的待测样品的识别码，每个采集工位处安装有一个样品录入器，N个样品录入器分别连接至所述多通道光谱控制系统，每个采集工位处的样品录入器朝向所述旋转盘上位于所述采集工位处的样品台；所述电机控制系统控制所述旋转盘驱动电机带动所述旋转盘依次转动至不同的采集位置，每个所述样品台在所述旋转盘转动至不同的采集位置时位于不同的采集工位处；在所述旋转盘转动至每一个采集位置时，所述旋转盘上的各个样品台分别位于一个采集工位处，所述多通道光谱控制系统通过每个采集工位处的样品录入器读取所在采集工位处的样品台中的样品池的识别码并通过每个采集工位处的光谱采集设备采集所在采集工位处的样品台中的样品池承载的待测样品的光谱，所述多通道光谱控制系统将每个采集工位处的光谱采集设备的标识码、识别码和光谱的对应关系发送给所述中心控制计算平台；所述中心控制计算平台根据从所述多通道光谱控制系统中获取到的数据按照预先布设的建模方法进行建模得到光谱模型。 2.根据权利要求1所述的全自动光谱采样建模系统，其特征在于，所述样品台为旋转台，所述电机控制系统为多通道电机控制系统，每个所述样品台的转轴固定在所述旋转盘上，每个所述样品台在样品台驱动电机的驱动下绕着转轴在水平方向转动，所述电机控制系统连接并驱动N个样品台驱动电机。 3.根据权利要求1所述的全自动光谱采样建模系统，其特征在于，所述全自动光谱采集平台中还包括定位结构，所述定位结构包括位置检测传感器和N个感应点，所述N个感应点固定在所述旋转盘上，每个所述感应点分别设置在一个样品台处，所述位置检测传感器设置在其中一个采集工位处，当所述旋转盘旋转至其中一个样品台处于所述采集工位处时，所述位置检测传感器感应到所述样品台处的感应点，所述位置检测传感器连接至所述电机控制系统进行信号反馈。 4.根据权利要求1-3任一所述的全自动光谱采样建模系统，其特征在于，所述样品池包括固体样品池，所述固体样品池包括固体装样腔和样品池定位卡槽，所述固体装样腔的底部为透光的样品池窗片，所述固体装样腔通过所述样品池定位卡槽固定在样品台上，所述固体装样腔上设置有所述固体样品池对应的标识码，所述固体装样腔中承载有待测样品，所述固体样品池底部的样品池窗片在所述固体样品池处于采集工位时透过光谱采集口正对所在采集工位处的光谱采集设备。 5.根据权利要求1-3任一所述的全自动光谱采样建模系统，其特征在于，所述样品池包括液体样品池，所述液体样品池包括液体样品池支架、漫反射参比板、液体取样装置以及样品池定位卡槽，所述液体样品池支架通过所述样品池定位卡槽固定在样品台上，所述液体样品池支架上设置有所述液体样品池对应的标识码，所述液体样品池支架开设有与所述液体取样装置匹配的插槽，所述液体取样装置可拔插地安装在所述插槽中，所述液体取样装置包括上窗片、下窗片和液体装样腔，所述上窗片和所述下窗片分别设置在所述液体装样腔的上下两侧，所述液体装样腔中承载有待测样品，所述液体样品池支架在插槽上方正对所述液体取样装置的液体装样腔的位置设置所述漫反射参比板；所述液体样品池支架的底部在正对所述液体取样装置的液体装样腔的位置开设有采光口；所述液体样品池底部的采光口在所述液体样品池处于采集工位时透过光谱采集口正对所在采集工位处的光谱采集设备。 6.一种全自动光谱采样建模方法，所述方法用于如权利要求1-5任一所述的全自动光谱采样建模系统中，其特征在于，所述方法包括：所述电机控制系统控制所述旋转盘驱动电机动作，所述旋转盘驱动电机带动所述旋转盘转动至第i个采集位置，i为参数且i的起始值为1，在所述旋转盘转动至第i个采集位置时，所述旋转盘上的各个样品台分别位于一个采集工位处；每个采集工位处的样品录入器读取所在采集工位处的样品台中的样品池的识别码并发送给所述多通道光谱控制系统；每个采集工位处的光谱采集设备采集所在采集工位处的样品台中的样品池承载的待测样品的光谱并发送给所述多通道光谱控制系统；所述多通道光谱控制系统将每个采集工位处的光谱采集设备的标识码、识别码和光谱的对应关系发送给所述中心控制计算平台；若未满足采样终止条件，则令i＝i+1，并重新执行所述电机控制系统控制所述旋转盘驱动电机动作，所述旋转盘驱动电机带动所述旋转盘转动至第i个采集位置的步骤，使得所述旋转盘带动每个样品台沿着转动方向转动至下一个采集工位处；若满足采样终止条件，则所述中心控制计算平台根据预先存储的各个待测样品的样品特征和在各个采集位置处分别从所述多通道光谱控制系统中获取到的所有数据按照预先布设的建模方法进行建模得到光谱模型，并将所述光谱模型下发给各个所述光谱采集设备。 7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据预先存储的各个待测样品的样品特征和在各个采集位置处分别从所述多通道光谱控制系统中获取到的所有数据按照预先布设的建模方法进行建模得到光谱模型，包括：从所有待测样品中选取M个待测样品作为建模样品，剩下未参与建模的待测样品作为校正样品，从各个采集位置采集到的数据中获取所述N个光谱采集设备分别对所述M个建模样品采集到的光谱作为所述M个建模样品的光谱特征数据；根据所述M个建模样品的样品特征以及获取到的所述M个建模样品的光谱特征数据混合建模得到样品预测模型；对于每个光谱采集设备，利用已知样品特征的校正样品以及所述样品预测模型对所述光谱采集设备对各个所述校正样品采集到的光谱进行预测得到所述光谱采集设备的预测偏差；根据各个所述光谱采集设备的预测偏差得到所述光谱采集设备的校正系数，将所述样品预测模型和所述校正系数对应存储作为所述光谱模型。 8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据预先存储的各个待测样品的样品特征和在各个采集位置处分别从所述多通道光谱控制系统中获取到的所有数据按照预先布设的建模方法进行建模得到光谱模型，包括：从所有待测样品中选取M个待测样品作为建模样品，剩下未参与建模的待测样品作为校正样品；从各个采集位置采集到的数据中获取N个建模集，每个建模集与一个光谱采集设备对应，每个光谱采集设备对应的建模集包括所述光谱采集设备分别对M个建模样品采集到的光谱；对于每个光谱采集设备，根据所述M个建模样品的样品特征以及所述光谱采集设备对应的建模集中包括的光谱建立所述光谱采集设备的子模型；对于每个光谱采集设备，利用已知样品特征的校正样品以及所述光谱采集设备对各个所述校正样品采集到的光谱对所述光谱采集设备的子模型进行校正，生成每个所述子模型的校正系数；将N个子模型及每个子模型的校正系数对应存储形成模型组作为所述光谱模型，每个所述光谱采集设备在使用所述光谱模型对未知样品进行预测时，使用所述光谱模型内的各个子模型进行预测并对各个子模型预测输出的结果进行加权平均得到所述未知样品的预测结果。 9.根据权利要求6-8任一所述的方法，其特征在于，在所述每个采集工位处的光谱采集设备采集所在采集工位处的样品台中的样品池承载的待测样品的光谱之前，还包括：所述电机控制系统控制各个样品台驱动电机动作，每个所述样品台驱动电机分别驱动样品台带动所述样品台中的样品池联动旋转。
所属类别：	发明专利