CN112113952A - 一种基于libs技术的远程测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及材料分析技术领域，公开了一种基于LIBS技术的远程测量装置，包括支撑体，支撑体上设置有支撑组件，支撑组件上的一侧设置有驱动组件，驱动组件上安装有LIBS分析器；支撑组件的另一侧安装有第一夹持组件，第一夹持组件的上方设置有第二夹持组件；第一夹持组件与LIBS分析器之间设置有启动组件；LIBS分析器上安装有距离传感器和控制器，距离传感器获取LIBS分析器与第一夹持组件之间的距离信息，控制器获取距离信息，并基于距离信息，判断LIBS分析器与第一夹持组件之间的距离，并且控制器控制驱动组件调节LIBS分析器与第一夹持组件之间的距离，2～3s后控制器控制启动组件启动LIBS分析器。本发明结构简单，可远距离操作LIBS分析器进行测量工作。

Description

一种基于LIBS技术的远程测量装置

技术领域

本发明涉及材料分析技术领域，具体公开了一种基于LIBS技术的远程测量装置。

背景技术

激光诱导击穿光谱(Laser Induced Breakdown Spectroscopy，简称LIBS)技术是一种原子发射光谱技术，其利用高强度脉冲激光烧蚀样品激发出等离子体，通过使用光谱仪解析采集到的等离子体光信号，得到样品中所含元素种类及含量。

LIBS技术在冶金、环境监测、深海探测、文物鉴定、太空探索和能源开发等诸多领域都有很大的应用潜力。LIBS技术对样品的处理非常方便，作为一种新的材料识别及定量分析技术，既可以用于实验室，也可以应用于工业现场或在线检测，而不需要将样品取样到实验室进行长时间的制备和分析，使分析技术从实验室领域极大地拓展到户外、现场、甚至生产工艺过程中。

LIBS技术应用过程中，可直接对待测样品进行近距离的测试与分析，但在某些特定的领域及环境下，如化工领域的高温高压环境、含有放射性物质测试环境及空间探测等，测试人员无法直接或近距离使用仪器及装置进行作业。

发明内容

本发明意在提供一种基于LIBS技术的远程测量装置，以使得测试人员可以远程操作LIBS成分分析仪进行测量工作。

为了达到上述目的，本发明的基础方案如下：一种基于LIBS技术的远程测量装置，包括支撑体，支撑体上设置有支撑组件，支撑组件上的一侧设置有驱动组件，驱动组件上安装有LIBS分析器；支撑组件的另一侧安装有第一夹持组件，第一夹持组件的上方设置有第二夹持组件；第一夹持组件与LIBS分析器之间设置有用于启动LIBS分析器的启动组件；LIBS分析器上安装有距离传感器和控制器，距离传感器获取LIBS分析器与第一夹持组件之间的距离信息，控制器获取距离信息，并基于距离信息，判断LIBS分析器与第一夹持组件之间的距离，并且控制器控制驱动组件调节LIBS分析器与第一夹持组件之间的距离，2～3s后控制器控制启动组件启动LIBS分析器。

本发明的原理以及有益效果：

使用时，将支撑体放置于样品的附近，测量人员远离支撑体进行LIBS分析器的测量分析工作。具体为：测量人员控制第二夹持组件，将样品夹持，再将样品运输至第一夹持组件上夹持。如此，可以避免测量人员与样品接触。

样品夹持完成后，距离传感器会获取LIBS分析器与第一夹持组件之间的距离，并且将距离信息发送至控制器，控制器获取距离信息，并基于距离信息判断LIBS分析器与第一夹持组件之间的距离，然后控制器控制驱动组件调节LIBS分析器与第一夹持组件的距离，如此，降低LIBS分析器的透镜与样品之间的距离的变化，降低分析误差。

完成LIBS分析器与第一夹持组件的距离之后，控制器会向启动组件发送工作信息，进而启动组件将LIBS分析器打开，以进行测量工作。如此可以避免测量人员对样品近距离操作。

综上所述，本方案使得测量人员进行远距离操作，克服了高温高压环境、含有放射性物质测试环境等对测量人员的影响。

进一步，支撑体上设置有第一腔，第一腔内竖向滑动连接有支架，支架上安装有与LIBS分析器电连接的计算机；支撑体上设置有第二腔，第二腔内安装有与计算机、LIBS分析器和控制器均电连接的蓄电池组，支撑体上设置有第三腔，支撑组件位于第三腔内。

有益效果：本方案中，设置有第一腔、第二腔和第三腔，以便于计算机、蓄电池组件和支撑组件等的收纳，使得整个远程测量装置便携。

进一步，支架包括上板和下板，上板与下板之间固定有若干支撑轴，下板内开有空腔，空腔内两侧均水平滑动连接有支撑件，两块支撑件之间设置有弹性件。

有益效果：计算机安装在下板上，上板将第一腔封闭，保持第一腔的密闭性，降低粉尘对计算机的影响。当支架向上滑动至第一腔外时，在弹性件的作用下，将两块支撑件弹出，以将支架支撑在本体上，进而对计算机进行支撑，便于操作人员操作。

进一步，第一夹持组件包括夹持板，夹持板上转动连接有转轴，转轴一端固定有夹持座，夹持座上沿其轴向水平滑动连接有若干夹持轴，夹持轴与夹持座之间均设置有弹簧，夹持轴靠近夹持座的一侧设置有第一斜面凸起，夹持座上套设有外环，外环的内侧设置有若干第二斜面凸起，第二斜面凸起与第一斜面凸起斜面配合，外环的外侧上设置有啮合齿，夹持板上固定有步进电机，步进电机的输出轴上同轴固定有与啮合齿啮合的齿轮，步进电机与控制器和蓄电池组均电连接。

有益效果：样品放置于夹持座上，步进电机带动齿轮，齿轮带动外环转动，外环带动第二斜面凸起挤压第一斜面凸起，第一斜面凸起推动夹持轴对样品进行夹持，如此达到对样品夹持的目的。当外环带动第二斜面凸起与第一斜面凸起脱离时，在弹簧的作用下，夹持轴将样品松开。通过对样品进行夹持，避免操作人员手持样品时发生抖动。

进一步，夹持座上开有定位槽，定位槽内安装有与控制器电连接的压力传感器。

有益效果：通过定位槽对样品进行定位，然后再进行夹持，以提高夹持的准确性。同时，定位槽内的压力传感器接收到样品的压力信息时，压力传感器会向控制器发送压力信息，控制器获取压力信息后，控制器会控制步进电机工作，步进电机带动齿轮和外环以及夹持轴进行夹持工作。

进一步，支撑组件包括分别位于第三腔两侧的滑轨和位于滑轨上方的支撑板，支撑板的底部两侧均设置有与滑轨水平滑动连接的滑块。

有益效果：通过滑轨和滑块的配合，以使得支撑板可以伸入到第二腔内，支撑板伸入到第二腔内后，可以对支撑板上的LIBS分析器、驱动组件和第一夹持组件等进行保护，降低损坏几率。

进一步，支撑体上竖向滑动连接有用于封闭第三腔的挡板。

有益效果：挡板可以将第三腔封闭，当将本体运输至工业现场时，可以降低工业现场的粉尘等对支撑板上的LIBS分析器、驱动组件和第一夹持组件的影响。

进一步，支撑板上开有夹持槽，夹持板位于夹持槽内，并且夹持板上的两侧均设置有与支撑板转动连接的转动轴。

有益效果：夹持板通过转动轴在支撑板上转动，可以将夹持板收纳至夹持槽内。

进一步，支撑板上开有气腔，驱动组件的输出端上固定有位于气腔内的挤压部；夹持轴内开有朝向夹持座中部的气孔，夹持板内中空，转动轴中空，转动轴将夹持板与气腔连通，气腔与气孔连通。

有益效果：驱动组件驱动LIBS分析器时，还会带动挤压部，挤压部将气腔内的气体挤压至转动轴、夹持板内，然后再通过气孔排出，气孔排出的气体对样品上的粉尘等吹走，以降低粉尘对LIBS分析器的影响。

进一步，第二夹持组件包括沿支撑板宽度方向设置的第一直线模组，第一直线模组的输出端安装有沿支撑板长度方向设置的第二直线模组，第二直线模组的输出端上安装有机械爪。

有益效果：第一直线模组调节第二直线模组的纵向位置，进而调节机械爪的纵向位置，第二直线模组调节机械爪的横向位置，以便于机械爪将样品抓取。

附图说明

图1为本发明实施例中一种基于LIBS技术的远程测量装置的轴测图；

图2为本发明实施例中一种基于LIBS技术的远程测量装置的正视图；

图3为本发明实施例中一种基于LIBS技术的远程测量装置的俯视图；

图4为本发明实施例中LIBS分析器的结构示意图；

图5为图2的E-E向剖视图；

图6为图3的A部分放大图；

图7为本发明实施例中第一夹持组件的局部剖视图；

图8为图7的B部分放大图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：支撑体1、挡板11、第二腔12、第三腔13、蓄电池组14、上板21、提手部22、支撑轴23、下板24、支撑件25、压簧26、第一腔27、支撑板31、滑块32、滑轨33、气腔34、挤压部35、第三直线模组4、LIBS分析器41、开关42、距离传感器43、电控缸44、第一夹持组件5、定位槽50、夹持板51、外环52、夹持轴53、齿轮54、步进电机55、空腔56、转动轴57、气道58、夹持座59、第一直线模组61、机械爪62、第二直线模组63、气孔71、弹簧72、第二斜面凸起73、第一斜面凸起74。

实施例：

基本如附图1和附图5所示：一种基于LIBS技术的远程测量装置，包括支撑体1，支撑体1上开有第一腔27、位于第一腔27下方的第二腔12和位于第一腔27一侧的第三腔13。

第一腔27内设置有支架，支架包括上板21和位于上板21下方的下板24，上板21的两侧均螺钉固定有提手部22，上板21与下板24之间设置有若干支撑轴23，支撑轴23的两端分别螺钉固定在上板21和下板24上，计算机固定在下板24上。下板24上开有滑槽，滑槽的两侧均水平滑动连接有支撑件25，本实施例中支撑件25由钢板制成的钢板，两个支撑件25之间设置有弹性件，本实施例中弹性件为压簧26，压簧26的两端分别焊接在两块支撑件25上。具体操作时，测试人员通过提手部22将支架整体提出，进而将计算机提出，支架伸出第一腔27后，在压簧26的作用下，支撑件25伸出滑槽，将支架整体支撑在支撑体1上，进而使得计算机置于支撑体1外。将计算机放入第一腔27内时，如附图1所示，上板21将第一腔27封闭，如此，避免粉尘进入到计算机上，降低粉尘对计算机的影响。第二腔12内螺钉固定有蓄电池组14，蓄电池与计算机电连接，且蓄电池组14向计算机供电。

第三腔13内设置有支撑组件，结合附图2和附图3所示，第三腔13内的两侧螺钉固定有滑轨33，滑轨33的上方设置有支撑板31，支撑板31的底部两侧均焊接有滑块32，滑块32与滑轨33一一对应，并且滑块32与滑轨33水平滑动连接。支撑体1上竖向滑动连接有挡板11。支撑板31通过滑轨33和滑块32滑入到第三腔13内，然后再将挡板11向下推动，以将第三腔13封闭。

结合附图4和附图5所示，支撑板31的一侧螺钉固定有驱动组件，本实施例中驱动组件为第三直线模组4，第三直线模组4的输出端上螺钉固定有LIBS分析器41，本实施例中LIBS分析器41为手持式LIBS成分分析仪，型号为：EasyLIBS(淘宝可查)，LIBS分析器41上螺钉固定有距离传感器43，LIBS分析器41上螺钉固定有与LIBS分析器41电连接的开关42。距离传感器43电连接有控制器(图中未示出)，控制器螺钉固定在支撑体1上。支撑板31上设置有启动组件，本实施例中启动组件为电控缸44，电控缸44通过螺钉固定在支撑板31上，电控缸44的输出轴朝向开关42，电控缸44与控制器电连接。

结合附图6、附图7和附图8所示，支撑板31的另一侧开有夹持槽，夹持槽内设置有第一夹持组件5，本实施例中，第一夹持组件5包括夹持板51，夹持板51的两侧均焊接有与支撑板31转动连接的转动轴57，夹持板51上螺栓固定有夹持座59，夹持座59上开有定位槽50，定位槽50内螺钉固定有压力传感器，压力传感器与控制器电连接(图中未示出)。夹持座59上水平滑动连接若干夹持轴53，夹持轴53沿定位槽50的轴向均布。夹持轴53靠近夹持座59的一端均一体成型有第一斜面凸起74，夹持座59上转动连接有外环52，外环52的内侧一体成型有若干第二斜面凸起73，第二斜面凸起73与第一斜面凸起74一一对应，并且第一斜面凸起74与第二斜面凸起73斜面配合，外环52的外侧上设置有啮合齿，夹持板51螺钉固定有步进电机55，步进电机55的输出轴上同轴螺栓固定有齿轮54，齿轮54与啮合齿啮合。步进电机55与控制器电连接。

第一夹持组件5的上方设置有与支撑体1可拆卸连接的第二夹持组件，本实施例中第二夹持组件包括第一直线模组61和第二直线模组63，第一直线模组61沿支撑板31的宽度方向螺栓固定在支撑体1上，第二直线模组63固定在第一直线模组61的输出端上，第二直线模组63沿支撑板31的长度方向设置，第二直线模组63的输出端上螺栓固定有机械爪62。本实施例中，支撑体1上开有第四腔，第四腔位于支撑体1远离第三腔13的一侧。在未使用第二夹持组件时，将第二夹持组件收纳到第四腔内。本实施例中，蓄电池组14向第一直线模组61、第二直线模组63、第三直线模组4、步进电机55、压力传感器和距离传感器43供电。

支撑板31上开有气腔34，气腔34内水平滑动连接有挤压部35，挤压部35与第三直线模组4的输出端螺钉固定连接。夹持板51内开有空腔56，转轴上开有与空腔56连通的气道58，气道58与气腔34连通。夹持轴53上开有气孔71，气孔71朝向定位槽50。第三直线模组4工作时，第三直线模组4带动挤压部35挤压气腔34内的气体，气体通过气道58进入到空腔56内，然后再通过空腔56排放至气孔71，再通过气孔71排放至样品上，以将样品上的杂质吹走，以避免杂质对LIBS分析器41的影响。

具体实施过程如下：

预先将计算机从第一腔27滑出，再将支撑板31从第三腔13滑出，最后将第二夹持组件通过螺栓固定在支撑体1上。最后将远程测量装置放置于样品附近，测试人员远离远程测量装置。

工作时，测试人员控制第一直线模组61带动第二直线模组63纵向移动，第二直线模组63带动机械爪62横向运动，以使得机械爪62运动至样品，然后通过机械爪62将样品抓取，再通过第二夹持组件将机械爪62移动至第一夹持组件5，机械爪62将样品放置于定位槽50内，压力传感器接收到样品的压力信息，控制器获取压力信息，然后控制器启动步进电机55，步进电机55带动齿轮54转动，结合附图8所示，齿轮54带动外环52顺时针转动，外环52带动第二斜面凸起73，第二斜面凸起73推动夹持轴53朝向定位槽50运动，如此将定位槽50内的样品夹持。

距离传感器43获取LIBS分析器41与定位槽50之间的距离信息，控制器获取距离信息，并判断LIBS分析器41与定位槽50之间的距离，并且控制器会控制第三直线模组4，第三直线模组4带动挤压部35和LIBS分析器41移动，LIBS分析器41移动至一定的距离，然后第三直线模组4停止工作。挤压部35移动时，挤压部35将气腔34内的气体挤压至空腔56内，并且从气孔71排出，气体吹向样品，以使得样品上的杂质吹走。

完成LIBS分析器41与定位槽50的距离，2～3s后，控制器控制电控缸44工作，电控缸44的输出轴按压开关42，以使得LIBS分析器41进行测量工作，LIBS分析器41将测量的信息发送至计算机。

完成LIBS分析器41的测量工作后，将远程测量装置关闭，步进电机55复位，步进电机55带动齿轮54转动，齿轮54带动外环52逆时针转动，第二斜面凸起73与第一斜面凸起74脱离，在弹簧72的作用下，夹持轴53将样品松开，再通过第二夹持组件将样品运回初始位置。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种基于LIBS技术的远程测量装置，其特征在于：包括支撑体，支撑体上设置有支撑组件，支撑组件上的一侧设置有驱动组件，驱动组件上安装有LIBS分析器；

支撑组件的另一侧安装有第一夹持组件，第一夹持组件的上方设置有第二夹持组件；第一夹持组件与LIBS分析器之间设置有用于启动LIBS分析器的启动组件；

LIBS分析器上安装有距离传感器和控制器，距离传感器获取LIBS分析器与第一夹持组件之间的距离信息，控制器获取距离信息，并基于距离信息，判断LIBS分析器与第一夹持组件之间的距离，并且控制器控制驱动组件调节LIBS分析器与第一夹持组件之间的距离，2～3s后控制器控制启动组件启动LIBS分析器。

2.根据权利要求1所述的基于LIBS技术的远程测量装置，其特征在于：支撑体上设置有第一腔，第一腔内竖向滑动连接有支架，支架上安装有与LIBS分析器电连接的计算机；支撑体上设置有第二腔，第二腔内安装有与计算机、LIBS分析器和控制器均电连接的蓄电池组，支撑体上设置有第三腔，支撑组件位于第三腔内。

3.根据权利要求2所述的基于LIBS技术的远程测量装置，其特征在于：支架包括上板和下板，上板与下板之间固定有若干支撑轴，下板内开有空腔，空腔内两侧均水平滑动连接有支撑件，两块支撑件之间设置有弹性件。

4.根据权利要求3所述的基于LIBS技术的远程测量装置，其特征在于：第一夹持组件包括夹持板，夹持板上转动连接有转轴，转轴一端固定有夹持座，夹持座上沿其轴向水平滑动连接有若干夹持轴，夹持轴与夹持座之间均设置有弹簧，夹持轴靠近夹持座的一侧设置有第一斜面凸起，夹持座上套设有外环，外环的内侧设置有若干第二斜面凸起，第二斜面凸起与第一斜面凸起斜面配合，外环的外侧上设置有啮合齿，夹持板上固定有步进电机，步进电机的输出轴上同轴固定有与啮合齿啮合的齿轮，步进电机与控制器和蓄电池组均电连接。

5.根据权利要求4所述的基于LIBS技术的远程测量装置，其特征在于：夹持座上开有定位槽，定位槽内安装有与控制器电连接的压力传感器。

6.根据权利要求5所述的基于LIBS技术的远程测量装置，其特征在于：支撑组件包括分别位于第三腔两侧的滑轨和位于滑轨上方的支撑板，支撑板的底部两侧均设置有与滑轨水平滑动连接的滑块。

7.根据权利要求6所述的基于LIBS技术的远程测量装置，其特征在于：支撑体上竖向滑动连接有用于封闭第三腔的挡板。

8.根据权利要求7所述的基于LIBS技术的远程测量装置，其特征在于：支撑板上开有夹持槽，夹持板位于夹持槽内，并且夹持板上的两侧均设置有与支撑板转动连接的转动轴。

9.根据权利要求8所述的基于LIBS技术的远程测量装置，其特征在于：支撑板上开有气腔，驱动组件的输出端上固定有位于气腔内的挤压部；

夹持轴内开有朝向夹持座中部的气孔，夹持板内中空，转动轴中空，转动轴将夹持板与气腔连通，气腔与气孔连通。

10.根据权利要求9所述的基于LIBS技术的远程测量装置，其特征在于：第二夹持组件包括沿支撑板宽度方向设置的第一直线模组，第一直线模组的输出端安装有沿支撑板长度方向设置的第二直线模组，第二直线模组的输出端上安装有机械爪。

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