CN115900946A - 一种用于谷物检测的可采集图像的光谱探头 - Google Patents
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Abstract
一种用于谷物检测的可采集图像的光谱探头，属于光谱分析仪技术领域，本发明为解决现有光谱仪只能对谷物进行光谱分析，若想采集被测物的外观信息，则需要单独拍照，费时费力的问题。本发明方案：一号入射光纤和二号入射光纤出射光束照射在被测谷物，所述被测谷物的漫反射光和反射光同时入射至筒形外壳内腔中，光束经过成像镜头后，再由分光片分为两束光，根据两束光实现样品外观和样品成分的同步检测：其中一束光经一号滤光片滤掉红外光，保留可见光的光束从筒形外壳出光侧输出并将在探测器上成像形成样品图像，所述样品图像用于分析被测谷物的外观是否合格；另一束光经二号滤光片及出射光纤传导至光谱检测单元，用于分析被测谷物的样品成分。
Description
技术领域
本发明涉及谷物外观检测及光谱检测技术，属于光谱分析仪技术领域。
背景技术
谷物检测中，谷物的成分和外观都是用于评价谷物质量的重要信息，现有发明方案CN107356526A(一种红外光谱仪外置入射接收光纤探头装置)、CN107917890A(一种用于固体颗粒光谱无损检测的LED漫透射式探头)都是使光谱直接进入探头设备，对于待测光的能量利用率不高，CN103245416A(一种添加集光结构的哈达玛变换近红外光谱仪)提出了准直透镜和柱面镜结合的集光措施，但是单纯采集了被测物的光谱，并没有成像功能，分析过程中仍会存在误差，如对被测物中的杂质产生的光谱进行测量，产生错误的分析结果；谷物的外观并不合格，而对谷物评价为合格等，若想采集被测物的外观信息，则需要单独拍照，费时费力。
因此，针对以上不足，需要提供一种检测技术，在不增加设备复杂度、不增加设备体积的前提下，能够同时进行光谱检测和外观检测。
发明内容
针对现有光谱仪只能对谷物进行光谱分析，若想采集被测物的外观信息，则需要单独拍照，费时费力的问题，本发明提供一种用于谷物检测的可采集图像的光谱探头。
本发明所述一种用于谷物检测的可采集图像的光谱探头，包括筒形外壳11、一号入射光纤1、二号入射光纤2、成像镜头3、一号滤光片6、二号滤光片7、出射光纤8和分光片9；
一号入射光纤1、二号入射光纤2对称安装筒形外壳11外侧壁；
筒形外壳11内腔下部设置成像镜头3，筒形外壳11内腔上部设置有分光片9，筒形外壳11上部侧壁开有出光通孔，出射光纤8通过该出光通孔安装在筒形外壳11侧壁上；
一号入射光纤1和二号入射光纤2出射光束照射在被测谷物5，所述被测谷物5的漫反射光和反射光同时入射至筒形外壳11内腔中，光束经过成像镜头3后，再由分光片9分为两束光，根据两束光实现样品外观和样品成分的同步检测：
其中一束光经一号滤光片6滤掉红外光，保留可见光的光束从筒形外壳11出光侧输出并将在探测器上成像形成样品图像，所述样品图像用于分析被测谷物5的外观是否合格；
另一束光经二号滤光片7及出射光纤8传导至光谱检测单元，用于分析被测谷物5的样品成分。
优选地，一号入射光纤1、二号入射光纤2接入宽光谱光源。
优选地，宽光谱光源选用卤钨灯，选择波长范围为350nm-2500nm。
优选地，二号滤光片7为带通滤光片。
优选地，二号滤光片7的带通波长为900-1700nm。
优选地，一号入射光纤1、二号入射光纤2和出射光纤8均设置有光纤保护外壳10，两个入射光纤的光纤保护外壳10与筒形外壳11入光侧下端口平齐。
优选地，还包括保护玻璃4，筒形外壳11入光侧下端口连同一号入射光纤1、二号入射光纤2的光纤保护外壳10光线出射端口共同设置一个保护玻璃4，筒形外壳11出光侧上端口、侧壁的出光通孔各安装一个保护玻璃4。
优选地，分光片9到成像探测器的距离与分光片9到出射光纤8的光纤端面的距离基本相等。
本发明的有益效果：面对现有探头的能量利用效率不高以及不能采集样品图像信息的问题，本发明将成像镜头巧妙的加入光谱探头中，有效利用谷物测量中同时存在的反射光和漫反射光，起到集光作用的同时，具备图像采集的功能，为光谱分析样品成分时提供了更多的参考条件和分类标准。
本发明方案中该探头在充分利用光谱能量测量光谱信息的同时可采集被测样品的图像，图像中的色泽、颗粒大小、饱满度等信息为光谱分析样品成分时提供了更多的参考条件和分类标准，且该探头体积小巧，测量时不需样品池，大大缩短了测量所需的准备时间。
附图说明
图1是本发明所述一种用于谷物检测的可采集图像的光谱探头的结构示意图；
图2是本发明谷物检测流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
具体实施方式一：下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种用于谷物检测的可采集图像的光谱探头，包括筒形外壳11、一号入射光纤1、二号入射光纤2、成像镜头3、一号滤光片6、二号滤光片7、出射光纤8和分光片9；
一号入射光纤1、二号入射光纤2对称安装筒形外壳11外侧壁；
筒形外壳11内腔下部设置成像镜头3，筒形外壳11内腔上部设置有分光片9，筒形外壳11上部侧壁开有出光通孔，出射光纤8通过该出光通孔安装在筒形外壳11侧壁上；
一号入射光纤1和二号入射光纤2出射光束照射在被测谷物5，所述被测谷物5的漫反射光和反射光同时入射至筒形外壳11内腔中，光束经过成像镜头3后，再由分光片9分为两束光，根据两束光实现样品外观和样品成分的同步检测：
其中一束光经一号滤光片6滤掉红外光，保留可见光的光束从筒形外壳11出光侧输出并将在探测器上成像形成样品图像，所述样品图像用于分析被测谷物5的外观是否合格；
另一束光经二号滤光片7及出射光纤8传导至光谱检测单元，用于分析被测谷物5的样品成分。
成像镜头3采用多片透镜构建的透镜组或其它能购买到的光学镜头都可以实现。
一号入射光纤1、二号入射光纤2接入宽光谱光源，宽光谱光源选用卤钨灯，选择波长范围为350nm-2500nm。宽光谱光源经一号入射光纤1、二号入射光纤2将光照射在被测谷物5的颗粒样品上，在被测样品区域会存在漫反射光和反射光，反射光和漫反射光同时从筒形外壳11下端口入射到探头中，经过成像镜头3后，由分光片9分为两束，其中一束经一号滤光片6(保留可见光部分，滤掉红外光)传到探测器成像，拍摄到的样品图像用于分析被测样品的外观，如色泽、尺寸等。另一束光被镜头汇聚后经过二号滤光片7(带通滤光片，带通波长为900-1700nm)和出射光纤8传导到光谱检测设备，用于分析被测样品成分，在此，由于成像镜头的聚光作用，使微弱光谱变强更易探测到。
本实施方式中，分光片9到成像探测器的距离与分光片9到出射光纤8的光纤端面的距离基本相等。这样设置的目的是被分光片9分成的两束能同步到达成像单元和样品分析单元，以期能同步完成成像和成分分析两项任务。
本实施方式中，在探头内部原有光谱分析的基础上，巧妙的将入射光束用分光片分为两束，一束用于光谱分析，另一束用于成像，这样在原有光谱分析功能之外又增加了采集图像来分析外观的功能，这种改进并不增加设备的复杂度，体积也基本无变化，同时实现了谷物的外观检测和成分检测，不但无需另外增加采集图像设置，而且因为两种检测是同步进行的，还保证了外观检测和成分检测所面对的样品是同一批次，不会因为时间或空间的改变而令两种检测所面对的样品有所差异。
具体实施方式二：本实施方式对实施方式一作进一步说明，一号入射光纤1、二号入射光纤2和出射光纤8均设置有光纤保护外壳10，两个入射光纤的光纤保护外壳10与筒形外壳11入光侧下端口平齐。
本实施方式中，一号入射光纤1、二号入射光纤2对称设置，结构相同，上端接入宽光谱光源，下端出射光照射在被测谷物5上，两个光纤的光纤保护外壳10、筒形外壳11入光侧下端口平齐，其目的是方便两个入射光纤照射在被测谷物5上，反射光和漫反射光也方便入射至筒形外壳11中。
具体实施方式三：本实施方式对实施方式一作进一步说明，还包括保护玻璃4，筒形外壳11入光侧下端口连同一号入射光纤1、二号入射光纤2的光纤保护外壳10光线出射端口共同设置一个保护玻璃4，筒形外壳11出光侧上端口、侧壁的出光通孔各安装一个保护玻璃4。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其它所述实施例中。
Claims (8)
1.一种用于谷物检测的可采集图像的光谱探头，其特征在于，包括筒形外壳(11)、一号入射光纤(1)、二号入射光纤(2)、成像镜头(3)、一号滤光片(6)、二号滤光片(7)、出射光纤(8)和分光片(9)；
一号入射光纤(1)、二号入射光纤(2)对称安装筒形外壳(11)外侧壁；
筒形外壳(11)内腔下部设置成像镜头(3)，筒形外壳(11)内腔上部设置有分光片(9)，筒形外壳(11)上部侧壁开有出光通孔，出射光纤(8)通过该出光通孔安装在筒形外壳(11)侧壁上；
一号入射光纤(1)和二号入射光纤(2)出射光束照射在被测谷物(5)，所述被测谷物(5)的漫反射光和反射光同时入射至筒形外壳(11)内腔中，光束经过成像镜头(3)后，再由分光片(9)分为两束光，根据两束光实现样品外观和样品成分的同步检测：
其中一束光经一号滤光片(6)滤掉红外光，保留可见光的光束从筒形外壳(11)出光侧输出并将在成像探测器上成像形成样品图像，所述样品图像用于分析被测谷物(5)的外观是否合格；
另一束光经二号滤光片(7)及出射光纤(8)传导至光谱检测单元，用于分析被测谷物(5)的样品成分。
2.根据权利要求1所述一种用于谷物检测的可采集图像的光谱探头，其特征在于，一号入射光纤(1)、二号入射光纤(2)接入宽光谱光源。
3.根据权利要求2所述一种用于谷物检测的可采集图像的光谱探头，其特征在于，宽光谱光源选用卤钨灯，选择波长范围为350nm-2500nm。
4.根据权利要求1所述一种用于谷物检测的可采集图像的光谱探头，其特征在于，二号滤光片(7)为带通滤光片。
5.根据权利要求1所述一种用于谷物检测的可采集图像的光谱探头，其特征在于，二号滤光片(7)的带通波长为900-1700nm。
6.根据权利要求1所述一种用于谷物检测的可采集图像的光谱探头，其特征在于，一号入射光纤(1)、二号入射光纤(2)和出射光纤(8)均设置有光纤保护外壳(10)，两个入射光纤的光纤保护外壳(10)与筒形外壳(11)入光侧下端口平齐。
7.根据权利要求6所述一种用于谷物检测的可采集图像的光谱探头，其特征在于，还包括保护玻璃(4)，筒形外壳(11)入光侧下端口连同一号入射光纤(1)、二号入射光纤(2)的光纤保护外壳(10)光线出射端口共同设置一个保护玻璃(4)，筒形外壳(11)出光侧上端口、侧壁的出光通孔各安装一个保护玻璃(4)。
8.根据权利要求6所述一种用于谷物检测的可采集图像的光谱探头，其特征在于，分光片(9)到成像探测器的距离与分光片(9)到出射光纤(8)的光纤端面的距离相等。
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