CN113877848A - 一种基于荧光强度的珍珠选色分类装置 - Google Patents

一种基于荧光强度的珍珠选色分类装置 Download PDF

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Abstract

本发明属珍珠加工领域，涉及一种基于荧光强度的珍珠选色分类装置，包括机架、控制器，在机架上由上至下设置有筛选器、分类收集器，筛选器与分类收集器之间通过软管连接；所述控制器包括光传感器、单片机、开合伺服电机、移动伺服电机，光传感器与单片机的输入端电连接，单片机的输出端分别与开合伺服电机、移动伺服电机电连接。本发明以荧光作为珍珠的选色基准，根据珍珠发出的可见荧光的强度对珍珠进行分类，解决了常规可见光选珠易出现水煮加热时间长短不一、难以保证珍珠品质的问题，能有效地提高珍珠水煮加热时间的一致性，提高珍珠的褪色效果，提升珍珠品质。

Description

一种基于荧光强度的珍珠选色分类装置
技术领域
本发明属珍珠加工领域，涉及一种珍珠选色装置，具体是一种基于荧光强度的珍珠选色分类装置。
背景技术
珍珠作为一种名贵的饰品，其加工过程非常复杂，其中，水煮褪色是珍珠加工的一个非常重要工序，目的是通过水煮加热，将珍珠色素分解破坏，变为无色珍珠，以提高珍珠氧化漂白效果。同一批珍珠，因其颜色深浅不一，煮珠时颜色褪尽时间有长有短，一般颜色越深的珍珠，煮的时间往往越长，而煮珍珠时间越长，珍珠光泽往往损失越大，而且珍珠容易颜色发黄，难以漂白，影响珍珠品质。因此，在珍珠水煮加热前，需要将珍珠按颜色的深浅进行分类，浅色珍珠煮珠时间短，深色珍珠煮珠时间长。
目前，珍珠按颜色分类的技术手段是依赖可见光选珠，根据颜色深浅进行分类。尽管水煮加热前珍珠已经按颜色深浅进行分类，但同一批次颜色深浅大致相同的珍珠仍然存在颜色褪尽时间不一致的问题，有的甚至无法完全褪色。究其原因，是因为珍珠成色原因很复杂，绝大部分珍珠的颜色是由有机色素形成，可以通过水煮加热的方式破坏分解，但还有一小部分珍珠的颜色是由珍珠结构引起的伴色，水煮加热的方式无法去掉伴色。
在可通过水煮加热的方式破坏的有机色素中，有些有机色素很稳定，需要的加热时间比较长，同时荧光性也比较强，而荧光性不强的珍珠则加热所需要的时间往往较短。由于比较难褪色的是一类金属有机环状大分子色素，尤其是铁色素。这类色素含量越高，煮珍珠的时间就越长，有的甚至需要煮十几天。而珍珠的颜色深浅与这类金属有机色素含量不一定一致，还有许多其它引起颜色的因素，包括一些荧光性比较弱，甚至不显示荧光性的有机色素，这类色素不稳定，很容易通过加热破坏掉。因此，决定珍珠水煮加热时间长短的其实是具有较强荧光反应的有机金属大分子色素。采用可见光手段进行选珠，实际上珍珠所含的荧光有机色素浓度不一定一样，就会造成同一深浅颜色珍珠，水煮加热所需时间实际上会长短不一，难以有效保证或提升珍珠品质。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种基于荧光强度的珍珠选色分类装置，以不可见的紫外或近紫外光作为照射源，利用珍珠荧光色素感应紫外光或近紫外光后发出可见荧光，根据可见荧光的强度对珍珠进行分类，能有效地提高珍珠水煮加热时间的一致性，提高煮珍珠的褪色效果，提升珍珠品质。
本发明所采用的技术方案：
一种基于荧光强度的珍珠选色分类装置，包括机架、控制器，在机架上由上至下设置有筛选器、分类收集器，筛选器与分类收集器之间通过软管连接；所述控制器包括光传感器、单片机、开合伺服电机、移动伺服电机，光传感器与单片机的输入端电连接，单片机的输出端分别与开合伺服电机、移动伺服电机电连接，光传感器感应光能量并转换成电信号输送至单片机，单片机根据电信号分别控制开合伺服电机、移动伺服电机工作；
所述筛选器包括倾斜设置的筛选板，筛选板由面板和底板构成，面板可拆卸式覆盖在底板上，在底板上设置有筛选通道，在筛选通道上设置条状门帘、在其末端设有筛选口，利用条状门帘既能阻挡光线从筛选通道口照射到筛选通道内部，有利于在筛选通道末端形成黑暗区域，为后续的珍珠选色提供环境，又不影响珍珠从筛选通道口进入并最终落入筛选口中，在筛选口的底部设置有第一封口板，第一封口板通过传动机构与所述开合伺服电机连接，通过控制开合伺服电机的工作状态(正转或反转)可以控制第一封口板的开合状态，使筛选口的底部处于打开或闭合状态；在面板上对应于筛选口的位置设置有紫外光源和所述光传感器，紫外光源发出紫外或近紫外光(不可见光)对筛选口中的珍珠进行照射，使珍珠发出荧光，光传感器感应荧光能量(强度)，并将荧光能量转换成电信号，不同的荧光能量(强度)对应于不同的电信号。光传感器感应珍珠发出的荧光能量后，所述单片机控制开合伺服电机工作使筛选口上的第一封口板打开，珍珠从筛选口上落下，然后开合伺服电机反转使第一封口板回位，闭合筛选口的底部。
所述分类收集器包括轨道和活动设置在轨道上的移动分布头，移动分布头通过软管与筛选口的底部连接，由筛选口上落下的珍珠经过软管输送至移动分布头，移动分布头通过传动机构与所述移动伺服电机连接，所述单片机得到电信号后控制移动伺服电机工作，带动移动分布头在轨道上移动，不同的电信号则移动伺服电机带动移动分布头在轨道上移动的位置不相同，沿着轨道设置有数个收集槽，每个收集槽对应于一个电信号，所述单片机得到电信号后控制所述移动伺服电机工作，带动移动分布头移动至对应的收集槽，由筛选口上落下的珍珠经过软管输送至移动分布头后，落入收集槽中，实现依据可见荧光的强度对珍珠进行分类的目的。
作为本发明的进一步改进，所述筛选通道设计为弯曲向下的弧状结构，采用弧状结构，在珍珠进入筛选通道时能够避免其直接落入末端(底部)碰撞而出现损坏珍珠的现象，又可以防止光线直接从筛选通道口照射到筛选通道内部，有利于在筛选通道末端形成黑暗区域，为后续的珍珠选色提供环境。
作为本发明的进一步改进，所述筛选口设计为圆筒状结构。
作为本发明的进一步改进，所述筛选口上设置有缓冲垫，用于防止珍珠在下滑到筛选口时不受损坏。
作为本发明的进一步改进，所述移动分布头包括过珠通道和设置在过珠通道上的机箱，过珠通道与软管连通，所述移动伺服电机设置在机箱内，在过珠通道下部设置有行走轮，行走轮通过传动机构与所述移动伺服电机连接，移动伺服电机工作带动行走轮转动，使移动分布头根据程序设定的要求在轨道上移动。优选地，所述过珠通道的出口端设置有第二封口板，第二封口板通过传动机构与设置在机箱内的封口伺服电机连接，封口伺服电机与单片机的输出端电连接，单片机通过控制封口伺服电机的工作状态(正转或反转)可以控制过珠通道的出口端的开合状态。在珍珠沿软管掉落至移动分布头时，待移动分布头移动到位后，封口伺服电机才工作(正转)使第二封口板打开，确保珍珠落入相应的收集槽中，保证珍珠选色的准确性，然后封口伺服电机工作(反转)使第二封口板闭合(封闭过珠通道的出口端)。
本发明以荧光作为珍珠的选色基准，以固定强度的紫外或近紫外光作为照射源，在黑暗区域对珍珠进行照射使其发出可见荧光，根据可见荧光的强度对珍珠进行分类，解决了常规可见光选珠易出现水煮加热时间长短不一、难以保证珍珠品质的问题，符合珍珠的成色和褪色机理，能有效地提高珍珠水煮加热时间的一致性，提高珍珠的褪色效果，提升珍珠品质。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的筛选器的结构分解示意图。
图3是本发明的筛选器的侧视结构示意图。
图4是本发明的移动分布头的结构示意图。
图中：1、机架；2、筛选器；21、面板；22、底板；23、筛选通道；24、条状门帘；25、筛选口；26、紫外光源；27、光传感器；28、第一封口板；3、软管；4、移动分布头；41、机箱；42、过珠通道；43、第二封口板；5、导轨；6、收集槽。
具体实施方式
下面通过实例并结合附图对本发明作进一步说明，但不作为对发明的限定。
在图1所示的结构中，本发明所设计的一种基于荧光强度的珍珠选色分类装置，包括机架1、控制器，在机架上由上至下设置有筛选器2、分类收集器，筛选器2与分类收集器之间通过软管3连接，筛选器2可以逐个对珍珠进行筛选，利用光源照射后使珍珠产生荧光，利用光传感器感应荧光强度并转换成电信号输送至控制器。分类收集器包括轨道5和活动设置在轨道上的移动分布头4，移动分布头4通过软管3与筛选器2连接，沿着轨道5设置有数个收集槽6，由筛选器2上落下的珍珠经过软管3输送至移动分布头4，移动分布头4依据珍珠所产生的荧光强度在控制器的控制下，移动至相应的位置(对应有收集槽6)，由筛选器2上落下的珍珠经过软管输送至移动分布头后落入收集槽中，实现依据可见荧光的强度对珍珠进行分类的目的。控制器可以根据传感器输入的电信号控制伺服电机的工作，进而控制各个部件的状态，包括光传感器、单片机、开合伺服电机、移动伺服电机、封口伺服电机，光传感器与单片机的输入端电连接，单片机的输出端分别与开合伺服电机、移动伺服电机、封口伺服电机电连接，光传感器感应光能量并转换成电信号输送至单片机，单片机根据电信号分别控制开合伺服电机、移动伺服电机、封口伺服电机的工作状态。
本申请所设计的筛选器2，如图2、3所示，包括倾斜设置的筛选板，筛选板由面板21和底板22构成，面板21可拆卸式覆盖在底板22上，在底板上设置有弯曲向下的弧状筛选通道23，既能确保珍珠能够在筛选通道23内向下滚动，又能够避免其直接落入末端(底部)碰撞而出现损坏珍珠的现象，还可以防止光线直接从筛选通道口照射到筛选通道内部，有利于在筛选通道23末端形成黑暗区域，为后续的珍珠选色提供环境；在筛选通道上设置条状门帘24、在其末端设有圆筒状筛选口25，利用条状门帘24既能阻挡光线从筛选通道口照射到筛选通道内部，有利于在筛选通道末端形成黑暗区域，为后续的珍珠选色提供环境，又不影响珍珠在筛选通道23滚动并最终落入筛选口25中，在筛选口上设置有缓冲垫，用于防止珍珠在下滑到筛选口时不受损坏，在筛选口的底部设置有第一封口板28，第一封口板通过传动机构与控制器的开合伺服电机连接，通过控制开合伺服电机的工作状态(正转或反转)可以控制第一封口板的开合状态，使筛选口的底部处于打开或闭合状态，筛选口25底部与软管3连接。在面板21上对应于筛选口的位置设置有紫外光源26和光传感器27，紫外光源26发出固定波长、固定强度的紫外或近紫外光(不可见光)对筛选口25中的珍珠进行照射，使珍珠发出荧光，光传感器27感应荧光能量(强度)，并将荧光能量转换成电信号，不同的荧光能量(强度)对应于不同的电信号。光传感器感应珍珠发出的荧光能量后传送给单片机，单片机控制开合伺服电机工作使筛选口上的第一封口板打开，珍珠从筛选口上落下，然后开合伺服电机反转使第一封口板回位，闭合筛选口的底部。
本申请所设计的移动分布头4，如图4所示，包括过珠通道42和设置在过珠通道上的机箱41，过珠通道42通过软管3与筛选口25的底部连通，在过珠通道下部设置有行走轮，行走轮通过传动机构与控制器的移动伺服电机连接，移动伺服电机工作带动行走轮转动，使移动分布头根据程序设定的要求在轨道上移动，过珠通道42的出口端设置有第二封口板43，第二封口板通过传动机构与控制器的封口伺服电机连接，单片机通过控制封口伺服电机的工作状态(正转或反转)可以控制过珠通道的出口端的开合状态。控制器的移动伺服电机、封口伺服电机设置在机箱41内。
本发明的工作原理：
对珍珠进行选色分类使，接通电源，同时打开紫外光源26的开关。将珍珠从筛选通道23口放入，珍珠在筛选通道23内滚动并最终落入筛选口25中，紫外光源26发出的固定波长、固定强度的紫外或近紫外光(不可见光)对筛选口25中的珍珠进行照射，使珍珠发出荧光。光传感器27感应荧光能量(强度)并转换成电信号输送至单片机，单片机根据光传感器输入的电信号同时制动开合伺服电机、移动伺服电机工作，第一封口板打开，使筛选口的底部处于打开状态，珍珠落入软管后第一封口板闭合，同时，移动伺服电机驱动过珠通道42下部的行走轮，使移动分布头4移动到与电信号对应的位置(过程中，珍珠经软管3滚落至过珠通道42)，然后封口伺服电机工作，第二封口板43打开使珍珠由过珠通道42落入相应的收集槽6中，完成珍珠的选色分类过程。
效果验证：
实施例1
统珠一批25.00kg，不按颜色(红色、紫色或其他颜色)进行区分，紫外光源波长为280nm，强度为20000μW/cm2，光传感器可感应荧光强度(波长510-550纳米)。选取一个漂白无色珍珠作为基准，用光传感器检测，此时感光强度设定为0；从统珠颜色最深的珍珠中选取一个珍珠，用光传感器检测，检测值作为感光强度最高值，将感光强度最高定为100％。将0-100％感应强度设为5等份。经过本发明进行分选，荧光强度从小到大，得到0-20％等分珍珠(收集器编号为A)1.7kg，20-40％等分珍珠(收集器编号为B)3.9kg，40-60％等分珍珠(收集器编号为C)8.50kg，60-80％等分珍珠(收集器编号为D)8.10kg，80-100％等分珍珠(收集器编号为E)2.80kg。
将这5份珍珠分别用净化水90摄氏度煮，煮到彩色颜色肉眼不可见为止，即可取出。所耗用时间分别是：0-20％档耗用12小时；20-40％档耗用24小时；40-60％档耗用36小时；60-80％档耗用48小时；80-100％档耗用60小时。
实施例2
将紫外光源换成可见光源，为红黄蓝三色合成LED灯，三色光源强度相等，总光源强度为20000μW/cm2，光传感器可感应可见光的光强度(波长410-7000纳米)。用实施例1所用同一批次珍珠25kg，经过本发明进行分选，得到珍珠如下：
0-20％珍珠(收集器编号为A)为0.30kg，20-40％珍珠(收集器编号为B)为1.60kg，40-60％珍珠(收集器编号为C)为4.50kg，60-80％珍珠(收集器编号为D)为8.70kg，80-100％珍珠(收集器编号为E)为9.90kg。
将这5份珍珠分别用净化水90摄氏度煮，煮到彩色颜色肉眼不可见为止，即可取出。煮珍珠至颜色褪尽耗用的时间为：
0-20％，12小时；20-40％耗用时间36小时，40-60％耗用时间48小时；60-80％耗用时间60小时；80-100％耗用时间60小时。
对比实施例1，实施例2中间三档煮珠用时明显比实施例1长，经肉眼对比，珍珠光泽中间三档整体比实施例1差些。
实施例3
煮珍珠时间按实施例1，其它条件同实施例2。
经过本发明进行分选，得到珍珠前四档(0-20％，20％-40％，40％-60％，60％-80％)，煮珠后，有的档次珍珠明显有混有肉眼可见尚未褪尽的彩色，占比如下：0-20％档有0.04kg，20-40％档混有0.12kg，40-60％档混有0.93kg，60-80％档混有1.7kg，80-100％档混有0kg。
实施例1、与2和3对比，表明可见光分级珍珠存在一定程度的缺陷。
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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于荧光强度的珍珠选色分类装置，其特征在于：包括机架、控制器，在机架上由上至下设置有筛选器、分类收集器，筛选器与分类收集器之间通过软管连接；所述控制器包括光传感器、单片机、开合伺服电机、移动伺服电机，光传感器与单片机的输入端电连接，单片机的输出端分别与开合伺服电机、移动伺服电机电连接；
所述筛选器包括倾斜设置的筛选板，筛选板由面板和底板构成，面板可拆卸式覆盖在底板上，在底板上设置有筛选通道，在筛选通道上设置条状门帘、在其末端设有筛选口，在筛选口的底部设置有第一封口板，第一封口板通过传动机构与所述开合伺服电机连接；在面板上对应于筛选口的位置设置有紫外光源和所述光传感器；
所述分类收集器包括轨道和活动设置在轨道上的移动分布头，移动分布头通过软管与筛选口的底部连接，移动分布头通过传动机构与所述移动伺服电机连接，沿着轨道设置有数个收集槽。
2.根据权利要求1所述的基于荧光强度的珍珠选色分类装置，其特征在于：所述筛选通道设计为弯曲向下的弧状结构。
3.根据权利要求1所述的基于荧光强度的珍珠选色分类装置，其特征在于：所述筛选口设计为圆筒状结构。
4.根据权利要求1所述的基于荧光强度的珍珠选色分类装置，其特征在于：所述筛选口上设置有缓冲垫。
5.根据权利要求1所述的基于荧光强度的珍珠选色分类装置，其特征在于：所述移动分布头包括过珠通道和设置在过珠通道上的机箱，过珠通道与软管连通，所述移动伺服电机设置在机箱内，在过珠通道下部设置有行走轮，行走轮通过传动机构与所述移动伺服电机连接。
6.根据权利要求5所述的基于荧光强度的珍珠选色分类装置，其特征在于：所述过珠通道的出口端设置有第二封口板，第二封口板通过传动机构与设置在机箱内的封口伺服电机连接。
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