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原文传递基于Linux和ARM的通用光谱检测装置及方法

专利名称：	基于Linux和ARM的通用光谱检测装置及方法
摘要：	本发明属于嵌入式光谱无损快速检测技术领域，具体涉及一种基于Linux和ARM的通用光谱检测装置及方法，一种基于Linux和ARM的通用光谱检测方法包括如下步骤：S1、ARM环境配置；S2、电脑环境配置；S3、程序编写及交叉编译；S4、程序拷贝；S5、光谱数据获取；S6、数据保存；S7、模型植入。一种基于Linux和ARM的通用光谱检测装置包括：控制箱、光谱数据采集单元、参数调节单元及罩壳，光谱数据采集单元和参数调节单元位于罩壳内，控制箱与光谱数据采集单元、参数调节单元相连；本方法可在嵌入式中实现透射或反射光谱数据的直接获取和保存，代入植入的模型，输出结果，集成度和检测效率高。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国农业大学
发明人：	汤修映;申志雄;董俊;荆渤文;张贝贝
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-20T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-08T00:00:00+0800
申请号：	CN201910534477.0
公开号：	CN110426354A
代理机构：	北京卫平智业专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	张新利;谢建玲
分类号：	G01N21/31(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	100193 北京市海淀区圆明园西路2号
主权项：	1.一种基于Linux和ARM的通用光谱检测装置，其特征在于，包括：控制箱、光谱数据采集单元、参数调节单元及罩壳，所述的光谱数据采集单元和参数调节单元位于罩壳内，所述的控制箱与光谱数据采集单元、参数调节单元相连；所述控制箱包括ARM(8)、单片机(9)；所述光谱数据采集单元包括透射光纤固定架(2)、样品台(3)、反射光纤固定架(6)、光纤(7)、六个卤钨灯光源(10)、两个反射光源固定架(12)、光谱仪(15)；光纤(7)与光谱仪(15)相连，光谱仪(15)与ARM(8)相连，光通过光纤(7)进入光谱仪(15)，所述ARM(8)用于通过光谱仪(15)读取光强信息；所述参数调节单元包括升降台(1)、光源转塔(11)、丝杠滑台(13)；所述罩壳包括弧形扇门(4)、光谱暗箱(5)和载物台(14)；所述ARM(8)通过RS232串口控制单片机(9)点亮卤钨灯光源(10)；所述光谱暗箱(5)前部设有弧形扇门(4)，所述载物台(14)置于光谱暗箱(5)内部；所述光源转塔(11)固定于丝杠滑台(13)上；所述丝杠滑台(13)垂直固定于载物台(14)上；所述光源转塔(11)上设有四个工位，四个卤钨灯光源(10)分别安装于四个工位上，用于调节不同功率光源；另外两个卤钨灯光源(10)分别固定于两个反射光源固定架(12)上；所述反射光纤固定架(6)和两个反射光源固定架(12)分别固定于载物台(14)；所述透射光纤固定架(2)固定于升降台(1)上；所述样品台(3)位于载物台(14)上；所述升降台(1)位于载物台(14)下方；所述固定于光源转塔(11)上的四个卤钨灯光源(10)用于为透射光谱的采集提供稳定光源，固定于两个反射光源固定架(12)的两个卤钨灯光源(10)用于采集反射光谱时使用；所述透射光纤固定架(2)用于采集透射光谱时固定光纤(7)，反射光纤固定架(6)用于在采集反射光谱时固定光纤(7)；所述样品台(3)用于放置被检测样品；所述载物台(14)用于放置样品台(3)、丝杠滑台(13)、反射光纤固定架(6)和两个反射光源固定架(12)；所述丝杠滑台(13)用于调节光源转塔(11)上的卤钨灯光源(10)与样品台(3)的距离；所述升降台(1)用于调节透射光纤固定架(2)上的光纤(7)的高度；所述光谱暗箱(5)用于营造暗环境，避免外界光对采集的影响。 2.如权利要求1所述的基于Linux和ARM的通用光谱检测装置，其特征在于，所述光源转塔(11)上设有的四个工位上设有的卤钨灯光源(10)的功率分别为20W、35W、50W、100W；所述单片机(9)为STM32。 3.如权利要求1所述的基于Linux和ARM的通用光谱检测装置，其特征在于，所述罩壳外表面为驼色，罩壳内部喷涂亚光黑，所述弧形扇门(4)采用圆弧形双侧推拉式结构；所述两个反射光纤固定架(12)关于载物台(14)的中心呈中心对称。 4.应用权利要求1～3任一权利要求所述的基于Linux和ARM的通用光谱检测装置的检测方法，其特征在于，包括如下步骤： S1、ARM环境配置：将驱动程序交叉编译进Linux内核中，刷新ARM板并将生成的动态链接库放置于ARM板/usr/lib目录下，实现ARM板环境的配置，连接光谱仪(15)并运行测试程序测试光谱仪(15)； S2、电脑环境配置：在电脑端安装Ubuntu Linux系统和集成开发环境Qt并安装配置交叉编译工具,连接光谱仪(15)并对光谱仪(15)进行测试； S3、程序编写及交叉编译：在电脑端使用编辑器编写实现具体功能的源程序，使用交叉编译工具对其进行交叉编译生成在ARM板上运行的可执行程序二； S4、程序拷贝：将生成的可执行程序二通过U盘、SD卡或ftp命令拷贝到ARM板中并设置为启动程序； S5、光谱数据获取：调用驱动程序中函数来对光谱仪(15)进行设置，获取光谱数据； S6、数据保存：将获取的光谱数据以.txt或.xls格式保存到当前运行的可执行程序二所在目录下； S7、模型植入：将数学模型程序化并集成到应用程序中，从而将获取的光谱数据代入到模型中，输出相应结果。 5.如权利要求5所述的基于Linux和ARM的通用光谱检测方法，其特征在于，步骤S1所述的驱动程序包括光谱仪设备驱动程序库及USB设备访问程序库，所述光谱仪(15)为OceanOptics光谱仪，所述测试程序为交叉编译驱动程序库时生成的seabreeze_test_posix可执行程序一。 6.如权利要求5所述的基于Linux和ARM的通用光谱检测方法，其特征在于，步骤S2所述的对光谱仪(15)进行测试包括以下步骤： S21、在电脑端交叉编译驱动程序库； S22、将交叉编译生成的动态链接库拷贝到ARM板/usr/lib目录下； S23、重启电脑； S24、连接光谱仪(15)并运行测试程序，所述测试程序为交叉编译驱动程序库时生成的seabreeze_test_posix可执行程序一。 7.如权利要求5所述的基于Linux和ARM的通用光谱检测方法，其特征在于，步骤S3所述具体功能包括光源高度调节、光纤高度调节、光谱数据获取。 8.如权利要求5所述的基于Linux和ARM的通用光谱检测方法，其特征在于，步骤S4所述的程序拷贝，包括以下步骤： S41、将交叉编译生成的可执行程序复制到主目录下； S42、进入电脑终端； S43、输入ftp命令； S44、输入open命令连接ARM板； S45、以根用户进入ARM板； S46、输入put命令将程序发送到ARM板。 9.如权利要求5所述的基于Linux和ARM的通用光谱检测方法，其特征在于，步骤S5所述的光谱数据获取，包括以下步骤： S51、调用函数sbapi_initialize()，对光谱仪(15)进行初始化设置； S52、调用函数sbapi_get_number_of_device_ids()，获取设备数目； S53、调用函数(long*)calloc()，分配地址空间，用于存放设备ID号； S54、调用函数sbapi_get_device_ids()，获取光谱仪(15)的ID号； S55、调用函数sbapi_get_device_type()，获得光谱仪(15)型号； S56、调用函数sbapi_open_device()，打开光谱仪(15)； S57、调用函数sbapi_spectrometer_set_trigger_mode()，设置触发模式； S58、调用函数sbapi_spectrometer_get_maximum_intensity()，获取光谱仪(15)最大强度，用于计算透射率或反射率； S59、调用函数sbapi_spectrometer_get_minimum_integration_time_micros()，读取光谱仪(15)的最小积分时间； S510、调用函数sbapi_spectrometer_set_integration_time_micros()，设置积分时间，且积分时间为最小积分时间的整数倍； S511、调用函数sbapi_spectrometer_get_wavelengths()，读取波长； S512、调用函数sbapi_spectrometer_get_formatted_spectrum()，读取与波长相对应的光谱值； S513、调用函数sbapi_close_device()，关闭设备； S514、调用函数sbapi_shutdown()，关闭通信连接。 10.如权利要求5所述的基于Linux和ARM的通用光谱检测方法，其特征在于，步骤S6所述的数据保存包括以下步骤： S61：调用fopen函数，新建并打开文件； S62：调用fprintf函数，将数据输出到文件中； S63：调用fclose函数，关闭并保存文件。
所属类别：	发明专利