CN111751338A - 一种紫外聚光照明及钨矿荧光探测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及色选的技术领域，本发明提供了一种紫外聚光照明及钨矿荧光探测装置，四个聚光照明光源装置，四个所述的聚光照明光源装置对称的设置在矿石物料运输路径的两侧，并且四个所述的聚光照明光源装置的光线相交于该路径上，以形成物料点；两个相机，两个所述的相机对称的设置在物料点的两侧；两个背景装置，两个所述的背景装置对称的设置在物料点的两侧，并且每个背景装置均作为相对一侧的相机拍照时的背景。本发明照明效率高，制作工艺简单，具有很高的性价比。
Description
技术领域
本发明涉及色选的技术领域，具体涉及一种紫外聚光照明及钨矿荧光探测装置及方法。
背景技术
紫外光源按照波长分为长波紫外线(UVA)、中波紫外线(UVB)和短波紫外线(UVC)三类，其对应的波长分别为：320-400nm、280-320nm、100-280nm。按照发光方式可分为紫外灯管、紫外激光器和紫外LED，其中紫外LED成熟应用主要集中于UVA波段，因其制作工艺比较成熟，而且功率可以做的较高；UVB和UVC波段的LED制作工艺目前不够成熟或者制作成本很高，功率也很弱，紫外激光器相比紫外LED光源可以做的很强，但成本昂贵，尤其不适合多通道且具有前后视的色选或分选设备中。相比于紫外LED和紫外激光器，紫外灯管具有较高的性价比，但是紫外灯管的发光角度是360度全角发光，直接应用其光能利用率太低，而且应用于矿石的荧光探测中，激发出的荧光信号很弱，是必要对紫外激光光源进行聚光照明，聚光照明方式主要有反射式和透射式两类，透射式在紫外波段主要采用基于石英玻璃的聚光透镜，但是这种在254nm波段具有高透过率(>90％)的聚光透镜制造成本昂贵，而且由于制作工艺限制很难做的较长，也不适合多通道且具有前后视的色选或分选设备中。另一种是基于反射式抛物面或椭球面的反射面聚光，考虑到本装置的荧光探测信号很弱，所以采用基于反射式椭球面聚光镜装置。该装置在光源前端还安装有紫外滤光玻璃，可以有效滤除紫外灯管中发出的可见光，以免影响荧光信号探测，而且在滤光玻璃前装有石英玻璃，其作用一是透射紫外光源发出的紫外光，二是可以起到防护作用：如防水、防尘以及耐酸、耐腐蚀，尤其适用于工业现场环境；三是玻璃外表面的灰尘或脏污可以使用清灰刷长期清理。探测装置中的传感器可以使用普通的探测器而不是高灵敏度探测器，如基于TDI(时间延时积分)的探测器，这种传感器成本高昂，并增加了系统复杂性。因而本专利一种紫外聚光照明及钨矿荧光探测装置具有照明效率高，制作工艺简单，具有很高的性价比。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种紫外聚光照明及钨矿荧光探测装置及方法，解决了现在探测装置的照明效率低，性价比低的问题。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种紫外聚光照明及钨矿荧光探测装置，包括
四个聚光照明光源装置，四个所述的聚光照明光源装置对称的设置在矿石物料运输路径的两侧，并且四个所述的聚光照明光源装置的光线相交于该路径上，以形成物料点；
两个相机，两个所述的相机对称的设置在物料点的两侧；
两个背景装置，两个所述的背景装置对称的设置在物料点的两侧，并且每个背景装置均作为相对一侧的相机拍照时的背景。
进一步的，所述的背景装置的颜色为白色或红色的任意一种。
进一步的，所述的聚光照明光源装置包括紫外灯管、紫外滤光玻璃、石英玻璃、反光罩及反光罩加强筋，所述的反光罩具有椭球面反光面，所述的反光罩加强筋设置在反光罩的后表面，所述的紫外灯管位于椭球面反光面的一个焦点处，所述的紫外滤光玻璃处于反光罩开口处，所述的石英玻璃反光罩开口处并且位于紫外滤光玻璃的外侧。
进一步的，所述的紫外灯管的波段为UVC波段，波长为254nm。
进一步的，所述紫外灯管为直流供电或高频供电。
进一步的，所述的单个聚光照明装置可将90％的能量集中于在±25mm宽度方向区域，95％均匀性的宽度方向区域大于±10mm。
进一步的，所述物料点为光源重叠后的带状区域。
进一步的，所述的相机镜头前加上420nm紫外截止滤光片。
一种紫外聚光照明及钨矿荧光探测方法，所述的方法使用所述的探测装置，所述的方法包括先使用聚光照明光源装置对矿石物料的两侧进行照射，然后使用两个相机对矿石物料两侧拍照，接着对相机探测到反光信息与设定的阈值进行比较，最后判断该矿石物料是否为有效矿石。
进一步的，设定的阈值包括蓝绿光的信号强度阈值和在矿石中所占的比例大小阈值。
有益效果：
本发明照明效率高，制作工艺简单，具有很高的性价比。
附图说明
图1公示了照明与探测装置图；
图2公示了单个聚光照明光源装置结构图；
图3公示了单个聚光照明光源装置聚光照明光线走向示意图；
图4公示了单个聚光照明装置聚光照明效果光照度分布图；
图5公示了激发光谱、荧光光谱、紫外滤光片光谱及石英玻璃透过率光谱；
图6(a)公示了线阵相机镜头前未加紫外截止滤光片所采集到的含钨矿的实物图片；
图6(b)公示了线阵相机镜头前加紫外截止滤光片所采集到的含钨矿的实物图片。
其中：聚光照明光源装置-1、相机-2、矿石物料-3、物料点-4、背景装置-5、紫外灯管-10、紫外滤光玻璃-11、石英玻璃-12、反光罩-13、反光罩加强筋-14、光线一-131、光线二-132、光线三-133、光线四-134、光线五-135、光线六-136。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
请参阅附图，本发明公开了一种紫外聚光照明及钨矿荧光探测装置及方法，包括如图1示例的四个聚光照明光源装置1，它们发出的会聚光束都同时照射物料点4，当物料点4处有矿石物料3经过时，被四束会聚光束照射后含钨矿的矿石表面会激发出荧光，一侧的荧光被相机2探测到，另一侧若也有含钨矿，则另一侧表面被激发的荧光信号被另一侧相机2探测到。如果有钨矿表面区域相机看到的是蓝绿光，没有钨矿表面呈现黑色。如果没有物料经过物料点4处，则每一侧的相机会看到相对面的一侧背景装置。相机看到背景装置5的颜色是红色或白色。相机探测到的蓝绿荧光信号和所设置的阈值作比较，所设置的阈值主要包括蓝绿光的信号强度阈值和在矿石中所占的比例大小阈值，如果满足这两个阈值条件则探测到的是有效的钨矿石。
图2示例了单个聚光照明光源装置结构图，包括紫外灯管10，紫外滤光玻璃11，石英玻璃12，反光罩13及反光罩加强筋14。其中紫外灯管10位于椭球面的一个焦点处，紫外滤光玻璃11处于反光罩13开口前端处，石英玻璃12位于紫外滤光玻璃11沿反光罩13开口前处，可以和紫外滤光玻璃11贴合或留有微小的间隙。反光罩13内表面的面型是椭球面型或接近于椭球面型，其制作工艺可以是采用折弯碳钢内表面贴合铝箔，也可以折弯镜面不锈钢，还可以通过挤压铝型材的方式制作，并进行内表面抛光处理。紫外灯的波段为UVC波段，优选的波长为254nm。光源的光谱图如图中曲线6所示。紫外灯的供电方式为直流供电或高频供电，以免低频供电造成相机采集的信号有频闪现象，会影响荧光信号探测。紫外滤光玻璃11的光谱如图5中曲线7所示，作用是滤除紫外灯管中的可见光成分，以免干扰荧光信号探测。石英玻璃12的光谱透过率曲线如图5中曲线8所示，它的作用一是能透射紫外光源波段的光线，二是可以起到防护作用：如防水、防尘以及耐酸、耐腐蚀，尤其适用于工业应用环境；三是玻璃外表面的灰尘或脏污可以使用清灰刷长期清理。反光罩13的后表面需要连接加强筋14，做加强处理，当然如果紫外灯管功率过高，引起的热量大，需要额外增加散热装置。图3示例了单个聚光照明光源装置1聚光照明光线走向示意图，其中光源中心发出的三根光线经过反光罩内表面一侧的光线一131、光线二132、光线三133三点反射到物料点4处附近，同样光源中心的光线经过反光罩内表面椭球面另一侧的光线四134、光线五135、光线六136三点反射到物料4处附近，图3中只示例了六束代表性的光束，实际发射有无数根光线汇聚到4点附近处进行叠加照明，形成一个带状的区域，当然实际光束会大于这个区域，因为一方面实际的紫外灯管不是一个理想点点光源或线光源，有一定的粗细即直径大小，另外一方面是椭球面不能做的过深，这样的话体积会很大，主要考虑受限于实际应用的空间限制，但是主要能量都集中在这个区域，而且有一定的均匀区域。如图4中示例的单个聚光照明装置聚光照明效果光照度分布图。其中90％的能量集中于在±25mm宽度方向区域，95％均匀性的宽度方向区域大于±10mm，因而具有较高的聚光照明和均匀照明的效果。照明于矿石上的强聚光光束，其中含钨的区域被激发出荧光信号，其中荧光信号光谱如图5中曲线9所示，主要是蓝绿光的成分，其中相机中镜头优选的采用大光圈镜头，保证较强的通光量，相机中的传感器采用色选或分选设备中通用的传感器，比如东芝的线阵CCD，但也不限于此类传感器。图6示例了相机探测到的含钨矿实物的图片，图片中含有钨矿处的因为有荧光信号，所以呈现亮色。其中图6(a)公示了线阵相机镜头前未加紫外截止滤光片所采集到的含钨矿的实物图片，为了减小紫外光对相机的影响，可在相机镜头前加上420nm紫外截止滤光片，减小杂散光的干扰，图6(b)公示了线阵相机镜头前加紫外截止滤光片所采集到的含钨矿的实物图片，相比图6(a)图片中可以对比看出杂散光有所改善，不过荧光信号强度也有所减弱。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种紫外聚光照明及钨矿荧光探测装置，其特征在于，包括
四个聚光照明光源装置，四个所述的聚光照明光源装置对称的设置在矿石物料运输路径的两侧，并且四个所述的聚光照明光源装置的光线相交于该路径上，以形成物料点；
两个相机，两个所述的相机对称的设置在物料点的两侧；
两个背景装置，两个所述的背景装置对称的设置在物料点的两侧，并且每个背景装置均作为相对一侧的相机拍照时的背景。
2.根据权利要求1所述的一种紫外聚光照明及钨矿荧光探测装置，其特征在于：所述的背景装置的颜色为白色或红色的任意一种。
3.根据权利要求2所述的一种紫外聚光照明及钨矿荧光探测装置，其特征在于：所述的聚光照明光源装置包括紫外灯管、紫外滤光玻璃、石英玻璃、反光罩及反光罩加强筋，所述的反光罩具有椭球面反光面，所述的反光罩加强筋设置在反光罩的后表面，所述的紫外灯管位于椭球面反光面的一个焦点处，所述的紫外滤光玻璃处于反光罩开口处，所述的石英玻璃反光罩开口处并且位于紫外滤光玻璃的外侧。
4.根据权利要求3所述的一种紫外聚光照明及钨矿荧光探测装置，其特征在于：所述的紫外灯管的波段为UVC波段，波长为254nm。
5.根据权利要求3所述的一种紫外聚光照明及钨矿荧光探测装置及方法，其特征在于：所述紫外灯管为直流供电或高频供电。
6.根据权利要求5所述的一种紫外聚光照明及钨矿荧光探测装置，其特征在于：所述的单个聚光照明装置可将90％的能量集中于在±25mm宽度方向区域，95％均匀性的宽度方向区域大于±10mm。
7.根据权利要求6所述的一种紫外聚光照明及钨矿荧光探测装置，其特征在于：所述物料点为光源重叠后的带状区域。
8.根据权利要求7所述的一种紫外聚光照明及钨矿荧光探测装置，其特征在于：所述的相机镜头前加上420nm紫外截止滤光片。
9.一种紫外聚光照明及钨矿荧光探测方法，所述的方法使用如权利要求8所述的探测装置，其特征在于：所述的方法包括先使用聚光照明光源装置对矿石物料的两侧进行照射，然后使用两个相机对矿石物料两侧拍照，接着对相机探测到反光信息与设定的阈值进行比较，最后判断该矿石物料是否为有效矿石。
10.根据权利要求9所述的一种紫外聚光照明及钨矿荧光探测方法，其特征在于：设定的阈值包括蓝绿光的信号强度阈值和在矿石中所占的比例大小阈值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20201009 |