CN110632016B - 基于近红外光谱仪的中药饮片检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及近红外光谱检测技术领域,公开了一种基于近红外光谱仪的中药饮片检测系统,用以精准控制中药饮片在干燥环节中水分浓度。本发明包括近红外光谱仪组件、智能辨别组件、中控组件、机械臂组件和区分式回流烘干组件,其中,近红外光谱仪组件对中药饮片中水分浓度进行实时检测,并将检测到的光谱信息传输至智能辨别组件,智能辨别组件对光谱信息进行建模分析,实时得到水分浓度,并将水分浓度信息传输至中控组件,中控组件根据不同浓度信息产生不同响应命令,并将命令分配到机械臂组件,机械臂组件根据具体命令对中药饮片进行实时分拣,区分式回流烘干组件对不同水分浓度的中药饮片进行二次回流烘干。本发明适用于中药饮片在干燥控制。
Description
技术领域
本发明涉及近红外光谱检测技术领域,特别涉及基于近红外光谱仪的中药饮片检测系统。
背景技术
随着社会的发展,中医药需求比重逐年增高,尤其是中药饮片需求增加速度尤为迅速。然而,随之而来的问题,大部分中药饮片制药技术落后,中药饮片制造自动化,智能化程度低,存在粗放、缺控、零乱、低效、高耗等问题,严重阻碍了中医药饮片制药技术的发展。
中药饮片的六大生产环节分别为“净、润、切、干、包、贮”,其中对质量影响最大的环节为“干”,即为干燥环节,如若不能良好控制干燥环节,使得中药饮片水分过高或者过低,都将直接影响中药饮片的生产合格率,造成大量资源的浪费。如何实现一种精准控制中药饮片在干燥环节中水分浓度的系统成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:提供一种基于近红外光谱仪的中药饮片检测系统,用以精准控制中药饮片在干燥环节中水分浓度。
为解决上述问题,本发明采用的技术方案是:基于近红外光谱仪的中药饮片检测系统,包括近红外检测模块和回流式烘干模块;近红外检测模块包括近红外光谱仪组件和智能辨别组件,回流式烘干模块包括中控组件、机械臂组件和区分式回流烘干组件;
其中,近红外光谱仪组件对中药饮片中水分浓度进行实时光谱检测,并将检测到的光谱信息传输至智能辨别组件,智能辨别组件对光谱信息进行建模分析,实时得到水分浓度信息,并将水分浓度信息传输至中控组件,中控组件根据不同浓度信息产生不同响应命令,并将命令分配到机械臂组件,机械臂组件根据具体命令对中药饮片进行实时分拣,区分式回流烘干组件对不同水分浓度的中药饮片进行二次回流烘干。
进一步的,近红外光谱仪组件包含光线发射装置、滤波装置、光电探测器装置、信号接收装置和信号发射装置;
其中,光线发射装置实现近红外波发射;滤波装置实现反射光线的滤波作用;光电探测器装置实现固定波段的光线吸收,并将光信号转换为电信号,然后将该电信号实时传输至信号接收装置;信号接收装置实现光谱信息的接收;信号发射装置实现将采集到的光谱信息传送到智能辨别组件。
优选的,光线发射装置可以选择卤钨灯。卤钨灯发射的光线波长范围为320nm~2500nm,几乎覆盖了整个近红外波长范围,同时卤钨灯发光效率高,光衰小,寿命长,长时间工作稳定,极度适用于制药生产线上中药饮片的长时间连续检测。
优选的,滤波装置为法珀腔滤波装置。法珀腔是采用两个距离为光波波长单位的高反射镜组合,通过调节干涉腔的距离,来实现对不同波长的滤波作用。法珀腔滤波性能出色,稳定,大大提升了检测数据的可靠性。
进一步的,智能辨别组件包含信号接收装置、数据实时处理装置和数据反馈装置;
其中,信号接收装置接收近红外光谱仪组件传送的光谱信息,并将该信息传送至数据实时处理装置;数据实时处理装置接收到到光谱信息后,对采集到的光谱信息进行建模及分析,实时计算出中药饮片中水分浓度;数据反馈装置将中药饮片水分浓度信息传送到中控组件,同时通过网络将该光谱信息、建模信息、水分浓度信息上传至云平台。
进一步的,中控组件包含数据接收装置、命令分配装置;
其中,数据接收装置接收近红外光谱仪组件实时传输过来的中药饮片水分浓度,并将不同水分浓度中药饮片进行分类,然后将分类数据传输至命令分配装置;命令分配装置根据接收到的分类数据信息产生不同响应命令,并将这些命令发送到机械臂组件。
进一步的,机械臂组件包含命令接收装置和机械臂执行装置;
其中,命令接收装置接收到响应命令后对命令进行逻辑判断,完成逻辑判断后,将执行命令按照逻辑依次传输到机械臂执行装置;机械臂执行装置按照接收到的执行命令依次进行响应,对不同水分浓度的中药饮片进行分拣,将不合格的中药饮片按照不同水分浓度分别分拣到对应的回流执行装置。
进一步的,区分式回流烘干组件包含回流带装置和区分式烘干装置;
其中,回流执行装置由可编程逻辑控制器直接控制,在固定时间点控制回流带响应一次回流动作;区分式烘干装置由多套循环风及多组加热系统构成,针对不同水分浓度的中药饮片设置不同烘干温度。
本发明的有益效果:本发明提供了一种基于近红外光谱仪的中药饮片检测系统,该基于近红外光谱仪的中药饮片检测系统不仅能够实时检测中药饮片水分浓度,对不同浓度中药饮片进行区分式烘干,极大的节约资源,而且还可以将检测数据实时传输到云平台,管理系统可以通过实时数据对制药产线进行优化,达到最大的生产效率与生产合格率。
附图说明
图1是本发明提供的一种基于近红外光谱仪的中药饮片检测系统的示意图。
具体实施方式
为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供了一种基于近红外光谱仪的中药饮片检测系统。该基于近红外光谱技术的检测系统不仅能够实时检测制药生产线上中药饮片中水分浓度,同时可以将不同水分浓度的中药饮片进行实时分类,并对不同浓度的中药饮片进行精准回流二次烘干,实现一种检测速度快,检测精度高,适用范围广,可实时调控的智能检测系统。
下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步详细的描述。
图1是本发明一种基于近红外光谱仪的中药饮片检测系统。该系统包含了两个模块,分别为近红外检测模块、回流式烘干模块。近红外检测模块分为近红外光谱仪组件、智能辨别组件,回流式烘干模块分为中控组件、机械臂组件、区分式回流烘干组件。以上组件的相互联系为:近红外光谱仪组件对中药饮片中水分浓度进行实时光谱检测,并将检测到的光谱信息通过USB连接线传输至智能辨别组件,智能辨别组件对光谱信息进行建模分析,实时得到水分浓度信息,并将水分浓度信息传输至中控组件,中控组件根据不同浓度信息产生不同响应命令,并将命令分配到机械臂组件,机械臂组件根据具体命令对中药饮片进行实时分拣,最后,区分式回流烘干组件对不同水分浓度的中药饮片进行精准二次回流烘干。
图1中101是近红外光谱仪组件,该组件包含光线发射装置、法珀腔滤波装置、光电探测器装置、信号接收装置和信号发射装置。
光线发射装置实现近红外波发射。优选的,光线发射装置可选择卤钨灯,卤钨灯发射的光线波长范围为320nm~2500nm,几乎覆盖了整个近红外波长范围,同时卤钨灯发光效率高,光衰小,寿命长,长时间工作稳定,极度适用于制药生产线上中药饮片的长时间连续检测。
滤波装置实现反射光线的滤波作用。优选的,滤波装置可为法珀腔滤波装置,法珀腔是采用两个距离为光波波长单位的高反射镜组合,通过调节干涉腔的距离,来实现对不同波长的滤波作用。法珀腔滤波性能出色,稳定,大大提升了检测数据的可靠性。
光电探测器装置实现固定波段的光线吸收,并将光信号转换为电信号,然后将该电信号实时传输至信号接收装置。
信号接收装置实现光谱信息的接收,具体流程可为:光电探测器装置采集到光谱信息后,将初始光谱信号传送至运放,经运放放大后传送至ADC,经ADC模数转换后,传送至ARM芯片进行处理,光谱数据暂存ARM的内置FLASH。
信号发射装置实现将采集到的光谱信息通过USB连接线传送到智能辨别组件。
图1中102是智能辨别组件,该智能辨别组件智能辨别组件包含信号接收装置、数据实时处理装置和数据反馈装置。
其中,信号接收装置接收近红外光谱仪组件传送的光谱信息,并将该信息传送至数据实时处理装置。数据实时处理装置接收到到光谱信息后,对采集到的光谱信息进行建模及分析,实时计算出中药饮片中水分浓度。数据反馈装置将中药饮片水分浓度信息传送到中控组件,同时通过网络将该光谱信息、建模信息、水分浓度信息上传至云平台,这样的好处在于不仅仅可以实时计算出中药饮片水分浓度,同时管理系统可以通过实时数据对制药产线进行优化,达到最大的生产效率与生产合格率。
图1中103是中控组件,该中控组件包含数据接收装置和命令分配装置。
其中,数据接收装置接收近红外光谱仪组件中数据反馈装置实时传输过来的中药饮片水分浓度,并将不同水分浓度中药饮片进行分类,然后将分类数据传输至命令分配装置。命令分配装置根据接收到的分类数据信息产生不同响应命令,并将这些命令发送到机械臂组件。
图1中104是机械臂组件,该机械臂组件包含命令接收装置和机械臂执行装置。
其中,命令接收装置接收到响应命令后对命令进行逻辑判断,完成逻辑判断后,将执行命令按照逻辑依次传输到机械臂执行装置。机械臂执行装置按照接收到的执行命令依次进行响应,对不同水分浓度的中药饮片进行分拣,将不合格的中药饮片按照不同水分浓度分别分拣到对应的回流执行装置。
图1中105是区分式回流烘干组件,该回流烘干组件包含回流带装置A1和区分式烘干装置。
其中,回流执行装置A1由可编程逻辑控制器(PLC)直接控制,在固定时间点控制回流带响应一次回流动作。区分式烘干装置由多套循环风及多组加热系统构成,针对不同水分浓度的中药饮片设置不同烘干温度,保证资源最大利用率。
Claims (8)
1.基于近红外光谱仪的中药饮片检测系统,其特征在于,包括近红外检测模块和回流式烘干模块;近红外检测模块包括近红外光谱仪组件和智能辨别组件,回流式烘干模块包括中控组件、机械臂组件和区分式回流烘干组件;
其中,近红外光谱仪组件对中药饮片中水分浓度进行实时光谱检测,并将检测到的光谱信息传输至智能辨别组件,智能辨别组件对光谱信息进行建模分析,实时得到水分浓度信息,并将水分浓度信息传输至中控组件,中控组件根据不同浓度信息产生不同响应命令,并将命令分配到机械臂组件,机械臂组件根据具体命令对中药饮片进行实时分拣,将不合格的中药饮片按照不同水分浓度分别分拣到区分式回流烘干组件中对应的回流执行装置,区分式回流烘干组件对不同水分浓度的中药饮片进行二次回流烘干,其中,区分式回流烘干组件针对不同水分浓度的中药饮片设置了不同烘干温度。
2.如权利要求1所述的基于近红外光谱仪的中药饮片检测系统,其特征在于,近红外光谱仪组件包含光线发射装置、滤波装置、光电探测器装置、信号接收装置和信号发射装置;
其中,光线发射装置实现近红外波发射;滤波装置实现反射光线的滤波作用;光电探测器装置实现固定波段的光线吸收,并将光信号转换为电信号,然后将该电信号实时传输至信号接收装置;信号接收装置实现光谱信息的接收;信号发射装置实现将采集到的光谱信息传送到智能辨别组件。
3.如权利要求2所述的基于近红外光谱仪的中药饮片检测系统,其特征在于,光线发射装置选择卤钨灯。
4.如权利要求2所述的基于近红外光谱仪的中药饮片检测系统,其特征在于,滤波装置为法珀腔滤波装置。
5.如权利要求1所述的基于近红外光谱仪的中药饮片检测系统,其特征在于,智能辨别组件包含信号接收装置、数据实时处理装置和数据反馈装置;
其中,信号接收装置接收近红外光谱仪组件传送的光谱信息,并将该信息传送至数据实时处理装置;数据实时处理装置接收到光谱信息后,对采集到的光谱信息进行建模及分析,实时计算出中药饮片中水分浓度;数据反馈装置将中药饮片水分浓度信息传送到中控组件,同时通过网络将该光谱信息、建模信息、水分浓度信息上传至云平台。
6.如权利要求1所述的基于近红外光谱仪的中药饮片检测系统,其特征在于,中控组件包含数据接收装置和命令分配装置;
其中,数据接收装置接收近红外光谱仪组件实时传输过来的中药饮片水分浓度,并将不同水分浓度中药饮片进行分类,然后将分类数据传输至命令分配装置;命令分配装置根据接收到的分类数据信息产生不同响应命令,并将这些命令发送到机械臂组件。
7.如权利要求1所述的基于近红外光谱仪的中药饮片检测系统,其特征在于,机械臂组件包含命令接收装置和机械臂执行装置;
其中,命令接收装置接收到响应命令后对命令进行逻辑判断,完成逻辑判断后,将执行命令按照逻辑依次传输到机械臂执行装置;机械臂执行装置按照接收到的执行命令依次进行响应,对不同水分浓度的中药饮片进行分拣,将不合格的中药饮片按照不同水分浓度分别分拣到对应的回流执行装置。
8.如权利要求1所述的基于近红外光谱仪的中药饮片检测系统,其特征在于,区分式回流烘干组件包含回流带装置和区分式烘干装置;
其中,回流执行装置由可编程逻辑控制器控制,在固定时间点控制回流带响应一次回流动作;区分式烘干装置由多套循环风及多组加热系统构成,针对不同水分浓度的中药饮片设置不同烘干温度。
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