CN110567942A - 基于libs设备的合金成分在线检测识别装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于LIBS设备的合金成分在线检测识别装置与方法，LIBS装置通过金属框架装载在偏转机构上，并与回转机构共同搭载在三维移动平台的Z轴移动平台上，每个动力模块都由编码器驱动电机精密工作，视觉机构安装在Y轴导轨上，通过线激光识别出传送带上的物料轮廓，主控计算机根据视觉机构提供的位置信息，自主识别出物料合适的端面，并控制各个运动机构运转以保证LIBS设备靠近并垂直于所选择的物料表面，进行测量，随后将测量数据传输至主控计算机，得到测量结果，各分系统在主控计算机控制下协调工作。在实现检测目标的前提下，提高识别效率，节省设备成本。
Description
技术领域
本发明涉及光谱分析领域，具体是一种基于LIBS设备的合金成分在线检测识别装置与方法。
背景技术
激光诱导击穿光谱技术（简称LIBS技术）通过超短脉冲激光聚焦物料表面形成等离子体，利用光谱仪对等离子体发射光谱进行分析，以此来识别物料中的元素组成成分，进而可以进行材料的识别、分类、定性以及定量分析。其非常适用于工业现场生产过程中对各种类型的原始样本进行的高速在线检测。而传统的LIBS在线检测设备通常都是台式的，成本很大，而且要求检测物料得在一定的范围内，否则需要对光路重新进行设计与搭建，费时费力。而LIBS仪器则需人工操作，实现不了在线检测与自动化。由此需要一种将两种仪器的优点结合在一起的成本相对较低的在线检测装置。
发明内容
本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种基于LIBS设备的合金成分在线检测识别装置与方法，对不同外形的物料都能进行在线自动测量，且不会对LIBS仪器产生损坏，必要时可将仪器拆卸下来进行单独使用，结构紧凑，且相比与传统在线检测设备，成本更低。
本发明提供了一种基于LIBS设备的合金成分在线检测识别装置，包括传送带系统、LIBS检测系统、偏摆机构、回转机构、三维移动平台、视觉机构及主控计算机；所属的LIBS检测系统通过金属框架装载在偏转机构上，偏转机构与回转机构共同搭载在三维移动平台上；所述的视觉机构安装在传送带系统上，视觉机构通过线激光识别出物料端面信息；主控计算机分别与其余各模块连接，根据视觉机构提供的物料端面信息，控制各个运动系统精准工作，使得LIBS测检测系统靠近并接近其端面。
进一步改进，所述的视觉机构通过螺栓固定在传送带系统的横梁上，扫描识别下方物体的三维轮廓。
进一步改进，所述的LIBS检测系统金属框架通过角接触球轴承、联轴器与电机配合，电机通过螺栓固定在三维移动平台中的Z轴移动平台上，控制偏摆机构的回转角度，其中Z轴移动平台上有个圆形凹槽，内置推力球轴承，一个连接零件穿过轴心，与下方的偏摆机构连接，推力轴承承受下方机构的重量，减小回转摩擦。
本发明还提供了一种基于LIBS设备的合金成分在线检测识别方法，包括以下步骤：
1）传送带系统匀速运动，物料在视觉机构下方经过时，线激光扫描得出物料的轮廓及位置信息，反馈信息至主控计算机，并记录此时时间；
2）主控计算机自主识别出物料表面合适的端面，并得到端面的位置信息，待运动一定时间后，传送带停止，此时主控计算机可计算出物料端面的具体位置信息；
3）主控计算机驱动各个运动模块配合运动，使得LIBS检测系统的探头靠近并垂直于物料表面，触发测量开关进行测量；
4）测量完毕后，将测量结果反馈至主控计算机以便进行后续的数据处理与分析；
5）重新启动传送带，直至视觉机构检测到下一个物料。
本发明有益效果在于：
对不同外形的物料都能进行在线自动测量，且不会对LIBS仪器产生损坏，必要时可将仪器拆卸下来进行单独使用，结构紧凑，且相比与传统在线检测设备，成本更低。
附图说明
图1是本发明的基于LIBS的合金成分在线检测识别装置的俯视图。
图2是本发明的基于LIBS的合金成分在线检测识别装置的侧视图。
图3是本发明的回转机构与偏摆机构连接处的局部剖视图。
图4是本发明的LIBS设备的侧视图。
图5是本发明实施步骤的流程图。
其中：1、电机，2、编码器，3、视觉机构（线激光轮廓仪），4、偏摆机构，5、回转机构，6、传送带，7、LIBS检测设备（金属框架内置LIBS装置），8、三维移动平台系统，9、连接部件，10、推力轴承，11、导轨，12、X轴移动机构，13、Y轴移动机构，14、Z轴移动机构，15、丝杆，16、横梁，17、角接触球轴承，18、Z轴平台。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明提供了一种基于LIBS的合金成分在线检测识别装置，其一种具体实施方式如图1和图2所示，包括传送带系统6、 LIBS检测系统7、偏摆机构4、回转机构5、三维移动平台8、视觉机构3、及主控计算机。
三维移动平台8通过导轨11搭设在传送带系统6上，线激光轮廓仪3通过螺栓固定在传送带系统的横梁15上。回转机构5通过联轴器与偏摆机构4连接，LIBS测量装置7（如图4所示）通过轴承连接在偏摆机构上。编码器2与电机1用于精准控制各个运动部件的精准运动。主控计算机作为控制核心，同时接收测量装置的检测数据，以备后续处理操作。
回转机构与偏转机构如图3所示，回转机构5的动力部分是由电机通过螺栓固定在Z轴移动平台上，并通过编码器，精准控制其回转角度。其中Z轴平台18上有个圆形凹槽，内置推力球轴承10，通过一个连接零件9配合，穿过轴心，与下方的偏摆机构4连接，其中推力轴承承受下方机构的重量，减小回转摩擦。
金属框架7套住并固定LIBS设备，起保护和连接其他部件的作用。
三维移动平台8通过视觉机构3提供的物料端面信息，主控计算机控制编码器精准驱动电机工作，使得LIBS设备7的探头接近并垂直于其端面。
三维移动平台的移动是由电机通过联轴器连接丝杠15，丝杆通过配合螺母和导螺母驱动，从而实现各个维度上移动机构在导轨11上的精准移动。
金属框架通过角接触球轴承与偏摆机构配合，使用电机控制其摆动角度。
本发明提供的基于LIBS设备的合金成分在线检测识别方法具体流程如图5所示，当传送带运送物料经过视觉机构下方时，视觉机构识别出物料合适端面的位置信息，然后将信息传回主控计算机，待一段时间后，主控计算机判断物料位置，传送带停止运动，此时主控计算机根据物料端面的位置信息，通过编码器驱动电机精密工作，使得LIBS仪器7在空间XYZ三个方向上移动靠近物料，最后通过回转机构5和偏摆机构4，靠近并垂直于物料合适的端面，进行测量，从而传输测量数据至主控计算机，测量完毕，传送带继续运动。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于LIBS设备的合金成分在线检测识别装置，其特征在于：包括传送带系统、LIBS检测系统、偏摆机构、回转机构、三维移动平台、视觉机构及主控计算机；所属的LIBS检测系统通过金属框架装载在偏转机构上，偏转机构与回转机构共同搭载在三维移动平台上；所述的视觉机构安装在传送带系统上，视觉机构通过线激光识别出物料端面信息；主控计算机分别与其余各模块连接，根据视觉机构提供的物料端面信息，控制各个运动系统精准工作，使得LIBS测检测系统靠近并接近其端面。
2.根据权利要求1所述的基于LIBS设备的合金成分在线检测识别装置，其特征在于：所述的视觉机构通过螺栓固定在传送带系统的横梁上，扫描识别下方物体的三维轮廓。
3.根据权利要求1所述的基于LIBS设备的合金成分在线检测识别装置，其特征在于：所述的LIBS检测系统金属框架通过角接触球轴承、联轴器与电机配合，电机通过螺栓固定在三维移动平台中的Z轴移动平台上，控制偏摆机构的回转角度，其中Z轴移动平台上有个圆形凹槽，内置推力球轴承，一个连接零件穿过轴心，与下方的偏摆机构连接，推力轴承承受下方机构的重量，减小回转摩擦。
4.一种基于LIBS设备的合金成分在线检测识别方法，其特征在于包括以下步骤：
1）传送带系统匀速运动，物料在视觉机构下方经过时，线激光扫描得出物料的轮廓及位置信息，反馈信息至主控计算机，并记录此时时间；
2）主控计算机自主识别出物料表面合适的端面，并得到端面的位置信息，待运动一定时间后，传送带停止，此时主控计算机可计算出物料端面的具体位置信息；
3）主控计算机驱动各个运动模块配合运动，使得LIBS检测系统的探头靠近并垂直于物料表面，触发测量开关进行测量；
4）测量完毕后，将测量结果反馈至主控计算机以便进行后续的数据处理与分析；
5）重新启动传送带，直至视觉机构检测到下一个物料。
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