CN107328714B - 一种旋转扫描设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旋转扫描设备，该旋转扫描设备包括：光源、同步信号发生器、旋转棱镜、以及数据采集和处理模块；其中，同步信号发生器为无源同步信号发生器；以及光源发出的光信号照射在物料的传输带上和同步信号发生器上，由物料和同步信号发生器反射后的光信号被反射至旋转棱镜，由旋转棱镜再次反射后的光信号被发送至数据采集和处理模块，数据采集和处理模块对再次反射后的光信号进行处理并获取同步信号。本发明通过数据采集和处理模块从同步信号发生器和物料反射的光信号中提取出同步信号，优化了光路设计，减少了设备复杂性，提升了系统稳定性，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及光学检测技术领域，具体来说，涉及一种旋转扫描设备。
背景技术
在旋转扫描设备中，同步信号的作用非常关键，一个高精度的、有效的同步信号能保证系统重复和稳定的运转，同步信号一旦丢失，系统运作就会紊乱，就犹如磁铁放在了机械手表上一样，无法准确的计时。
在现有技术中，一般的旋转扫描设备通常采用激光光源和激光接收头作为同步信号发生器和接收器，并辅助硬件电路来实现同步功能。但是，这种实现方法成本高、调试麻烦，并且同步精度须依赖于激光收发器的安装角度。
针对相关技术中的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的上述问题，本发明提出一种旋转扫描设备，采用无源的光学标准白板替代有源的激光同步信号发生器，能够减少设备复杂性，降低生产成本，有很好的经济效益。
本发明的技术方案是这样实现的：
根据本发明的一个方面，提供了一种旋转扫描设备，包括：光源、同步信号发生器、旋转棱镜、以及数据采集和处理模块；其中，同步信号发生器为无源同步信号发生器；以及光源发出的光信号照射在物料的传输带上和同步信号发生器上，由物料和同步信号发生器反射后的光信号被反射至旋转棱镜，由旋转棱镜再次反射后的光信号被发送至数据采集和处理模块，数据采集和处理模块对再次反射后的光信号进行处理并获取同步信号。
在一个实施例中，同步信号发生器为任意一种颜色的色板。
在一个优选的实施例中，同步信号发生器为标准光学白板。
在一个实施例中，光源为线光源，线光源发出的光信号照射于传输带所在平面的看点线上；以及同步信号发生器包括第一同步信号发生器和第二同步信号发生器，且第一同步信号发生器和第二同步信号发生器分别位于传输带的两侧、并位于看点线上。
其中，旋转棱镜的旋转轨迹在传输带上的投影与传输带的运动方向垂直、且与看点线重合。
其中，第一同步信号发生器和第二同步信号发生器采用非对称设计。
在一个实施例中，还包括：准直镜，与数据采集和处理模块连接；其中，再次反射后的光信号延反射路径传播，准直镜位于反射路径上，以采集再次反射后的光信号并将其发送至数据采集和处理模块。
在一个实施例中，再次反射后的光信号包括：物料信号和同步信号发生器信号；数据采集和处理模块将物料信号和同步信号发生器信号分离，以提取同步信号。
其中，数据采集和处理模块利用软件算法将物料信号和同步信号发生器信号分离，以提取同步信号。
在一个实施例中，数据采集和处理模块为光谱仪。
本发明通过采用无源的同步信号发生器，并通过数据采集和处理模块从同步信号发生器和物料反射的光信号中提取出同步信号，优化了光路设计、硬件设计和同步信号的提取算法，极大的减少了设备复杂性，提升了系统稳定性，降低了生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的旋转扫描设备的示意图；
图2是根据本发明实施例的旋转扫描设备的第一和第二同步信号发生器采用对称设计时的同步信号提取结果的示意图；
图3是根据本发明实施例的旋转扫描设备的第一和第二同步信号发生器采用非对称设计时的同步信号提取结果的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的实施例，提供了一种旋转扫描设备。
参考图1所示，根据本发明实施例的旋转扫描设备包括：光源8、同步信号发生器2、旋转棱镜4、以及数据采集和处理模块7；其中，同步信号发生器2为无源同步信号发生器2；以及其中，光源8发出的光信号照射在物料(未示出)的传输带1上和同步信号发生器2上，由物料和同步信号发生器2反射后的光信号被反射至旋转棱镜4，由旋转棱镜4再次反射后的光信号被发送至数据采集和处理模块7，数据采集和处理模块7对再次反射后的光信号进行处理并获取同步信号。
上述技术方案通过采用无源的同步信号发生器2，并通过数据采集和处理模块7从同步信号发生器2和物料反射的光信号中提取出同步信号，优化了光路设计、硬件设计和同步信号的提取算法，极大的减少了设备复杂性，提升了系统稳定性，降低了生产成本，使用极低的代价实现了同步信号功能，有很好的经济效益。
在一些实施例中，同步信号发生器2为任意一种颜色的色板，具体颜色可以根据不同的实际需求进行选择。
在一个优选的实施例中，同步信号发生器2为标准光学白板。应当理解，根据实际需求也可以使用其它颜色的标准光学色板，例如标准光学黑板等。
应当理解，上述的同步信号发生器2，并不局限于标准光学白板或标准光学黑板；同步信号发生器2也可以是其他能够实现相同效果的无源器件。
在一个实施例中，参考图1所示，本发明的旋转扫描设备还可以包括：准直镜5，与数据采集和处理模块7连接；其中，再次反射后的光信号延反射路径传播，准直镜5位于反射路径上，以采集再次反射后的光信号并将其发送至数据采集和处理模块7。其中可选地，准直镜5与数据采集和处理模块7是通过光纤6进行连接。
在一个实施例中，同样如图1所示，光源8为线光源，线光源发出的光信号照射于传输带1所在平面的看点线9上；同步信号发生器2包括第一同步信号发生器22和第二同步信号发生器23，且第一同步信号发生器22和第二同步信号发生器23分别位于传输带1的两侧、并位于看点线9上。
在本实施例中，旋转棱镜4的旋转轨迹在传输带1上的投影与传输带1的运动方向垂直、且与看点线9重合。
可选地，在一个实施例中，第一同步信号发生器和第二同步信号发生器可采用对称设计，即第一同步信号发生器和第二同步信号发生器相对于传输带延其运动方向的中心线是对称的。如图2所示，是第一和第二同步信号发生器采用对称设计时的同步信号提取结果的示意图。其中，纵坐标为信号幅值，横坐标为相对值，对应扫描宽度。
在本实施例中，第一同步信号发生器22和第二同步信号发生器23采用非对称设计，即第一同步信号发生器22和第二同步信号发生器23相对于传输带延其运动方向的中心线是非对称的。具体地，由于旋转棱镜4的旋转具有方向性，如图1所示的实施例中旋转棱镜4的旋转为顺时针旋转，也就是说光信号的数据采集是从传输带1的一侧至另外一侧。这样，第一同步信号发生器22和第二同步信号发生器23通过采用非对称设计，就能更容易区分出起止位置。如图3所示，是第一和第二同步信号发生器采用非对称设计时的同步信号提取结果的示意图。其中，纵坐标为信号幅值，横坐标为相对值，对应扫描宽度；另外，高幅值信号的下降沿到低幅值信号的上升沿之间的距离代表了传输带的有效宽度。
在一个实施例中，参考图1所示，数据采集和处理模块7为光谱仪。目前本发明的旋转扫描设备已经被用于光谱分选设备上，即该设备中数据采集和处理模块7为光谱仪，光谱仪采集通过看点线9上的物料以及标准光学白板的光谱，最后由工控机处理后提取出白板信号，使用该信号作为同步信号就可以有效的将不同的种类的物料分离出来。具体地，其分离出来的周期同步信号可同样参考图3所示。
在一个实施例中，再次反射后的光信号包括：物料信号和同步信号发生器信号；数据采集和处理模块7将物料信号和同步信号发生器信号分离，以提取同步信号。
其中，数据采集和处理模块7可利用任何可实施的软件算法来将物料信号和同步信号发生器信号分离以提取同步信号，例如二值化算法、统计方差算法、位置匹配算法等等。应当理解，数据采集和处理模块7可以采用的软件算法有多种，只要能区分物料信号和同步信号发生器信号即可。以同步信号发生器2采用标准光学白板为例，只要能区分出物料和标准光学白板特征即可，本发明并不对数据采集和处理模块7采用的算法进行限定。
具体地，以同步信号发生器2采用标准光学白板为例对图1所示实施例的工作原理进行说明。本实施例通过使用无源的标准光学白板作为同步信号源，光源8照射看点线9位置的同时也照射在标准光学白板上，到达看点线9位置的物料和标准光学白板的反射信号同时反射至旋转棱镜4，经旋转棱镜4再次反射后进入准直镜5，最后通过光纤6输入数据采集和处理模块7；在数据采集和处理模块7中可采用软件算法将标准光学白板信号(即上述同步信号发生器信号)和物料信号分离，从而提取出有效的同步信号。光源8照射标准光学白板产生的反射信号、和物料产生的反射信号使用同一个数据采集和处理模块7进行处理，从而优化了减少了光路设计和硬件设计，提升了系统稳定性，使用极低的代价实现了同步信号功能。
应当理解，本发明的旋转扫描设备不局限应用于上述的光谱分选设备，还可应用于一般的、通用的旋转扫描设备。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种旋转扫描设备，其特征在于，包括：光源、同步信号发生器、旋转棱镜、以及数据采集和处理模块；
其中，所述同步信号发生器为无源同步信号发生器；其中，所述光源发出的光信号照射在物料的传输带上和所述同步信号发生器上，所述光信号由所述物料和所述同步信号发生器反射后的光信号被反射至所述旋转棱镜，由所述旋转棱镜再次反射后的光信号被发送至所述数据采集和处理模块，所述数据采集和处理模块对所述再次反射后的光信号进行处理并获取同步信号；
其中，所述光源为线光源，所述线光源发出的所述光信号照射于所述传输带所在平面的看点线上；以及
所述同步信号发生器包括第一同步信号发生器和第二同步信号发生器，且所述第一同步信号发生器和所述第二同步信号发生器分别位于所述传输带的两侧、并位于所述看点线上。
2.根据权利要求1所述的旋转扫描设备，其特征在于，所述同步信号发生器为任意一种颜色的色板。
3.根据权利要求2所述的旋转扫描设备，其特征在于，所述同步信号发生器为标准光学白板。
4.根据权利要求1所述的旋转扫描设备，其特征在于，
所述旋转棱镜的旋转轨迹在所述传输带上的投影与所述传输带的运动方向垂直、且与所述看点线重合。
5.根据权利要求1所述的旋转扫描设备，其特征在于，
所述第一同步信号发生器和所述第二同步信号发生器采用非对称设计。
6.根据权利要求1所述的旋转扫描设备，其特征在于，还包括：
准直镜，与所述数据采集和处理模块连接；
其中，所述再次反射后的光信号延反射路径传播，所述准直镜位于所述反射路径上，以采集所述再次反射后的光信号并将其发送至所述数据采集和处理模块。
7.根据权利要求1所述的旋转扫描设备，其特征在于，
所述再次反射后的光信号包括：物料信号和同步信号发生器信号；
所述数据采集和处理模块将所述物料信号和所述同步信号发生器信号分离，以提取所述同步信号。
8.根据权利要求7所述的旋转扫描设备，其特征在于，所述数据采集和处理模块利用软件算法将所述物料信号和所述同步信号发生器信号分离，以提取所述同步信号。
9.根据权利要求1所述的旋转扫描设备，其特征在于，
所述数据采集和处理模块为光谱仪。
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