CN213301472U - 一种自动化标定的光谱采集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动化标定的光谱采集系统，涉及光谱技术领域，该光谱采集系统内置标定采样模块，标定采样模块包括步进电机及其驱动的支撑板运动组，支撑板运动组的隔光板的一侧沿着运动方向依次形成有标准片工位、参比板工位、暗电流工位和检测工位，另一侧对应标准片工位和参比板工位处设置有反射结构进行光线反射，隔光板在标准片工位和参比板工位处开设通光孔，通过支撑板运动组的运动，可以实现标准片、参比板、暗电流和待测物各个工位之间的自动切换完成标定检测过程，提高了标定采集过程的自动化程度、标定检测效率以及精确度。

Description

一种自动化标定的光谱采集系统

技术领域

本实用新型涉及光谱技术领域，尤其是一种自动化标定的光谱采集系统。

背景技术

光谱采集系统被广泛应用于无损检测等领域，其通过钨光灯源直照待测物，然后在光路接收端通过光纤把待测物反射的光导入到光谱仪中进行分析。但是光谱采集系统在工作时容易受到环境光之类的干扰而产生噪声导致检测精度下降，所以为了消除这些影响，通常的做法是在每次测量光谱之前，在钨光灯源直照的工位上手动依次放置标准板和参比板，从而采集全反射参考光谱和暗光谱来进行标定以消除噪声干扰，然后再将待测物放置在工位上进行检测。但这一标定过程较为繁琐、便捷化程度低、标定速度慢，而且人的参与度高、自动化程度低、误差较大。

实用新型内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种自动化标定的光谱采集系统，本实用新型的技术方案如下：

一种自动化标定的光谱采集系统，该光谱采集系统包括：光源模块、准直器、光纤、光谱仪、标定采样模块以及控制板总成；

标定采样模块包括步进电机、直线导轨和支撑板运动组，支撑板运动组安装在直线导轨上，步进电机连接并驱动支撑板运动组沿着直线导轨运动；支撑板运动组包括平行设置的支撑板和竖直设置在支撑板上的隔光板，隔光板平行于直线导轨；隔光板的一侧沿着直线导轨依次形成有标准片工位、参比板工位、暗电流工位和检测工位，标准片工位处设置有标准片，参比板工位处设置有参比板，隔光板在标准片工位和参比板工位处开设有通光孔；隔光板的相对的另一侧在对应标准片工位和参比板工位处设置有反射结构；

光源模块设置在隔光板的靠近反射结构的一侧，准直器设置在隔光板的相对于光源模块的另一侧，待测物设置在支撑板运动组下方且位于光源模块与准直器的光学中心交汇处；准直器通过光纤连接光谱仪；控制板总成连接并控制光源模块、光谱仪和步进电机；

支撑板运动组沿着直线导轨运动时带动标准片工位、参比板工位、暗电流工位和检测工位中的一个工位运动至光源模块至准直器之间的光路通路上；在标准片工位或参比板工位处，光源模块发出的光照射支撑板运动组并经过反射结构的反射后穿过隔光板上的通光孔照射对应的工位并进入准直器；在暗电流工位处，光源模块发出的光被隔光板和支撑板阻隔；在检测工位处，光源模块发出的光穿过支撑板运动组照射到待测物上经待测物漫反射后，穿过检测工位至准直器。

其进一步的技术方案为，支撑板上沿着直线导轨的方向设置有标准片和参比板且还形成一块空位区域，标准片处形成为标准片工位，参比板处形成为参比板工位，空位区域处形成为暗电流工位；隔光板的至少一侧超出于支撑板的边缘形成超出区域，超出区域形成为检测工位；标准片工位和参比板工位处底部均通过支撑板隔光、侧边通过隔光板上的通光孔透光，暗电流工位处底部通过支撑板隔光、侧边通过隔光板隔光；检测工位的底部透光、侧边通过隔光板隔光。

其进一步的技术方案为，光谱采集系统还包括光电开关，支撑板运动组上与光电开关对应固定有触发片，光电开关连接控制板总成，控制板总成通过光电开关检测触发片对支撑板运动组进行定位。

其进一步的技术方案为，步进电机的输出轴具有齿轮，支撑板上设置有平行于直线导轨的齿条，步进电机上的齿轮与齿条啮合并驱动支撑板运动组运动。

其进一步的技术方案为，光谱采集系统包括底座和光路支架，光路支架安装在底座上，光源模块和准直器固定在光路支架上且光源模块竖直向下设置，光谱仪和控制板总成固定于底座上，支撑板运动组平行悬空安装于底座的上方；底座至少在对应待测物的区域镂空。

本实用新型的有益技术效果是：

本申请公开了一种自动化标定的光谱采集系统，该光谱采集系统内置标定采样模块，可以实现标准片、参比板、暗电流和待测物各个工位之间的自动切换，提高了标定采集过程的自动化程度、标定检测效率以及精确度。且通过光电开关准确检测，实现了每个工位的精准切换，使光束每次照射到标准片和参比板的位置重合度高，大大提高每次数据的一致性和重复性。

附图说明

图1是本申请公开的自动化标定的光谱采集系统的结构图。

图2是本申请中的直线导轨9和支撑板运动组的装配结构图。

图3是本申请的步进电机的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种自动化标定的光谱采集系统，请参考图1-3，该光谱采集系统包括光源模块1、准直器2、光纤3、光谱仪4、标定采样模块以及控制板总成5，其中光源模块1通常为钨灯光源。可选的，该光谱采集系统还包括底座6和光路支架7，光路支架7安装在底座6上，光源模块1和准直器2固定在光路支架7从而使得光源模块1和准直器2的位置相对固定，且光源模块1竖直向下设置。光谱仪4和控制板总成5均固定于底座6上。准直器2通过光纤3连接光谱仪4，控制板总成5连接并控制光源模块1、光谱仪4和标定采样模块。

标定采样模块包括步进电机8、直线导轨9和支撑板运动组，则控制板总成5连接并控制步进电机8，支撑板运动组安装在直线导轨9上，支撑板运动组平行悬空安装于底座6的上方，通常情况下，步进电机8通过电机支架10固定于底座6上，直线导轨9固定于底座6上。步进电机8连接并驱动支撑板运动组沿着直线导轨9运动，在本申请中，步进电机8的输出轴具有齿轮11，支撑板运动组上设置有平行于直线导轨9的齿条12，步进电机8上的齿轮11与齿条12啮合，使得步进电机8在工作时通过齿轮11带动齿条12从而驱动支撑板运动组沿着直线导轨运动。

支撑板运动组包括平行设置的支撑板13和竖直设置在支撑板13上的隔光板14，隔光板14平行于直线导轨9，在本申请中，齿条12安装于支撑板13的侧面。隔光板的一侧沿着直线导轨依次形成有标准片工位15、参比板工位16、暗电流工位17和检测工位18，标准片工位15处设置有标准片，参比板工位16处设置有参比板。隔光板14在标准片工位15和参比板工位16处开设有通光孔19，如图2所示，隔光板15上开设有两个独立不连通的通光孔19，一个对应于标准片工位15，一个对应于参比板工位16。隔光板14的相对的另一侧在对应标准片工位15和参比板工位16处设置有反射结构，在本申请中，反射结构包括反射镜支架20和两个平面镜21，反射镜支架20固定在支撑板13上，两个平面镜21安装于反射镜支架20上呈倾斜状态，一个平面镜21对应于标准片工位15，另一个平面镜21对应于参比板工位16。

在本申请中，支撑板13上沿着直线导轨9的方向设置有标准片和参比板且还形成一块空位区域，标准片处形成为标准片工位15，参比板处形成为参比板工位16，空位区域处形成为暗电流工位17。隔光板14的至少一侧超出于支撑板13的边缘形成超出区域，该超出区域形成为检测工位18。其中，标准片工位15和参比板工位16处底部均通过支撑板13隔光、侧边通过隔光板14上的通光孔19透光，暗电流工位17处底部通过支撑板13隔光、侧边通过隔光板14隔光；检测工位18的底部没有支撑板因此透光、侧边通过隔光板14隔光。

支撑板运动组设置在光源模块1和准直器2之间，光源模块1位于隔光板14的靠近反射结构的一侧，准直器2位于隔光板14的相对于光源模块1的另一侧。待测物设置在支撑板运动组下方且位于光源模块1与准直器2的光学中心交汇处，通常情况下，待测物设置在底座6下方，则底座6至少在正对待测物的位置处呈镂空结构，使得光源模块1的光可以穿过支撑板运动组和底座6照射到待测物上。步进电机8驱动支撑板运动组沿着直线导轨9运动时带动标准片工位15、参比板工位16、暗电流工位17和检测工位18中的一个工位运动至光源模块1至准直器2之间的光路通路上：

当标准片工位15位于光源模块1至准直器2之间的光路通路上时，光源模块1发出的光照射到支撑板运动组上，具体照射到反射结构上，经过反射结构的反射后穿过隔光板14上对应的通光孔19照射标准片工位15的标准片并进入准直器2，此时采集到的信息即为标准片的信息。

当参比板工位16位于光源模块1至准直器2之间的光路通路上时，光源模块1发出的光照射到支撑板运动组上，具体照射到反射结构上，经过反射结构的反射后穿过隔光板14上对应的通光孔19照射参比板工位16的参比板并进入准直器2，此时采集到的信息即为参比板的信息。

当暗电流工位17位于光源模块1至准直器2之间的光路通路上时，由于支撑板运动组在暗电流工位17处未设置反射结构，因此此时光源模块1发出的光会穿过支撑板运动组的支撑板照射到外部，比如可能照射到待测物上，但是待测物反射的光线会被支撑板13阻隔，因此准直器2接收不到任何来自于光源模块1的光线，此时采集的信息即为暗电流。

当检测工位18位于光源模块1至准直器2之间的光路通路上时，由于支撑板运动组在检测工位18处也未设置反射结构，所以此时光源模块1发出的光会穿过支撑板运动组的支撑板照射到待测物上，经待测物漫反射后，由于检测工位18处底部未有支撑板13，因此反射的光线穿过检测工位18进入准直器2，此时采集到的信息即为待测物的信息。

为了对支撑板运动组进行运动定位，该光谱采集系统还包括光电开关22，支撑板运动组上与光电开关22对应固定有触发片23，本申请中触发片23固定在支撑板13的侧边，光电开关22连接控制板总成5，控制板总成5通过光电开关22检测触发片23对支撑板运动组进行定位，使得对标准片工位15和参比板工位16的定位位置精度高，使光束每次照射到标准片和参比板的位置重合度高，大大提高每次数据的一致性和重复性。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种自动化标定的光谱采集系统，其特征在于，所述光谱采集系统包括：光源模块、准直器、光纤、光谱仪、标定采样模块以及控制板总成；

所述标定采样模块包括步进电机、直线导轨和支撑板运动组，所述支撑板运动组安装在所述直线导轨上，所述步进电机连接并驱动所述支撑板运动组沿着所述直线导轨运动；所述支撑板运动组包括平行设置的支撑板和竖直设置在所述支撑板上的隔光板，所述隔光板平行于所述直线导轨；所述隔光板的一侧沿着所述直线导轨依次形成有标准片工位、参比板工位、暗电流工位和检测工位，所述标准片工位处设置有标准片，所述参比板工位处设置有参比板，所述隔光板在所述标准片工位和参比板工位处开设有通光孔；所述隔光板的相对的另一侧在对应所述标准片工位和参比板工位处设置有反射结构；

所述光源模块设置在所述隔光板的靠近所述反射结构的一侧，所述准直器设置在所述隔光板的相对于所述光源模块的另一侧，待测物设置在所述支撑板运动组下方且位于所述光源模块与所述准直器的光学中心交汇处；所述准直器通过所述光纤连接所述光谱仪；所述控制板总成连接并控制所述光源模块、光谱仪和步进电机；

所述支撑板运动组沿着所述直线导轨运动时带动所述标准片工位、参比板工位、暗电流工位和检测工位中的一个工位运动至所述光源模块至所述准直器之间的光路通路上；在所述标准片工位或参比板工位处，所述光源模块发出的光照射所述支撑板运动组并经过所述反射结构的反射后穿过所述隔光板上的通光孔照射对应的工位并进入所述准直器；在所述暗电流工位处，所述光源模块发出的光被所述隔光板和所述支撑板阻隔；在所述检测工位处，所述光源模块发出的光穿过所述支撑板运动组照射到所述待测物上经所述待测物漫反射后，穿过所述检测工位至所述准直器。

2.根据权利要求1所述的光谱采集系统，其特征在于，所述支撑板上沿着所述直线导轨的方向设置有标准片和参比板且还形成一块空位区域，所述标准片处形成为所述标准片工位，所述参比板处形成为所述参比板工位，所述空位区域处形成为所述暗电流工位；所述隔光板的至少一侧超出于所述支撑板的边缘形成超出区域，所述超出区域形成为所述检测工位；所述标准片工位和所述参比板工位处底部均通过所述支撑板隔光、侧边通过所述隔光板上的通光孔透光，所述暗电流工位处底部通过所述支撑板隔光、侧边通过所述隔光板隔光；所述检测工位的底部透光、侧边通过所述隔光板隔光。

3.根据权利要求1所述的光谱采集系统，其特征在于，所述光谱采集系统还包括光电开关，所述支撑板运动组上与所述光电开关对应固定有触发片，所述光电开关连接所述控制板总成，所述控制板总成通过所述光电开关检测所述触发片对所述支撑板运动组进行定位。

4.根据权利要求1所述的光谱采集系统，其特征在于，所述步进电机的输出轴具有齿轮，所述支撑板上设置有平行于所述直线导轨的齿条，所述步进电机上的齿轮与所述齿条啮合并驱动所述支撑板运动组运动。

5.根据权利要求1-4任一所述的光谱采集系统，其特征在于，所述光谱采集系统包括底座和光路支架，所述光路支架安装在所述底座上，所述光源模块和准直器固定在所述光路支架上且所述光源模块竖直向下设置，所述光谱仪和控制板总成固定于所述底座上，所述支撑板运动组平行悬空安装于所述底座的上方；所述底座至少在对应所述待测物的区域镂空。

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