CN218271962U - 一种高光谱智能检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及视觉检测技术领域，具体而言，涉及一种高光谱智能检测装置，包括高光谱相机、照明光源、PLC、工控机以及基座，基座上设置有通过第一电机可沿基座Y向水平往复移动的载物板，基座Z向设置有支撑架，高光谱相机通过第二电机可沿基座Z向垂直往复移动地设置在支撑架上，且位于载物板的上方，照明光源通过第三电机可沿基座X向转动地设置在光源支架上，高光谱相机、照明光源、第一电机、第二电机与第三电机均与PLC电连接，PLC与工控机电连接。本实用新型通过PLC控制调节照明光源的打光方向、高光谱相机以及待检测目标的位置，能够实现自动对焦以及打光，保证采集图像的清晰度以及打光的准确度，降低试验结果误差。

Description

一种高光谱智能检测装置

技术领域

本实用新型涉及视觉检测技术领域，具体而言，涉及一种高光谱智能检测装置。

背景技术

在现代检测技术中，多数情况下会对一些空间存在不均匀，物体内部存在空心，以及物品中掺杂着虚假样品等进行检测分析和确认，使用传统光谱仪器检测样品只能得到样品的一些浅显平均特征，在这种光谱和空间信息不可兼得的局限性下高光谱成像孕育而生。高光谱技术离不开配套的设备仪器，目前众多的高光谱仪器大多为在试验之前手动调节线阵相机焦距使线阵相机拍摄的图像为最清晰程度，同时调节光源角度将光源打到线阵相机拍摄位置。在一切准备好之后启动高光谱仪器对采集样品进行不同波段的信息采集，采集完成之后再提取所采集样品的特征波段信息进行分析。然而，手动对焦会存在一些对焦不准确导致图像不清晰从而对试验结果产生误差，在调节光源的时候若存在打光偏差也会影响结果的准确度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高光谱智能检测装置，通过PLC控制调节照明光源的打光方向、高光谱相机以及待检测目标的位置，实现自动对焦以及打光，解决了现有技术中对焦不准确导致图像不清晰从而对试验结果产生误差，在调节光源时存在打光偏差影响结果的准确度的问题。

本实用新型的实施例通过以下技术方案实现：一种高光谱智能检测装置，包括高光谱相机、照明光源、PLC、工控机以及基座，所述基座上设置有通过第一电机可沿基座Y向水平往复移动的载物板，所述基座Z向设置有支撑架，所述高光谱相机通过第二电机可沿基座Z向垂直往复移动地设置在支撑架上，且位于载物板的上方，所述照明光源通过第三电机可沿基座X向转动地设置在光源支架上，所述高光谱相机、照明光源、第一电机、第二电机与第三电机均与PLC电连接，所述PLC与工控机电连接。

根据一种优选实施方式，所述基座沿其Y向开设有凹槽，所述第一电机设置在凹槽内。

根据一种优选实施方式，所述基座上对应凹槽的两端分别设置有第一光电开关和第二光电开关，所述第一光电开关和第二光电开关均与PLC电连接。

根据一种优选实施方式，所述支撑架固定设置在基座上。

根据一种优选实施方式，所述第二电机与支撑架固定连接，所述第二电机的输出轴末端固定连接有支撑板，所述支撑板一侧固定连接有相机支架，所述相机支架与基座平行设置，所述高光谱相机设置在相机支架的末端。

根据一种优选实施方式，所述基座上对应采集区域设置有第三光电开关，所述第三光电开关与PLC电连接。

根据一种优选实施方式，所述光源支架固定连接在与相机支架的同侧方向上，所述第三电机设置在光源支架的末端，所述照明光源与第三电机的输出轴连接。

根据一种优选实施方式，所述照明光源采用大功率白色条形光源。

根据一种优选实施方式，还包括显示器，所述显示器与PLC电连接。

根据一种优选实施方式，所述显示器设置在照明支架一侧。

本实用新型实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：通过对所采集的数据进行分析以确定所采集物质最具代表性的波段，采用与该波段相同的滤光片进行替换，将该滤光片安装至普通线阵相机上进行采集，以替代高光谱相机，可大幅度降低高光谱数据采集成本以及采集到的多余数据，提高分析计算效率以及准确性；通过设置打光方向可调的照明光源，使得光源始终照射采集区域获得最佳的采集光照条件，可在采集不同检测目标的过程中保证最佳光照条件，同时也保证了采集信息的稳定和可靠性，使得检测分析更加准确高效；通过PLC控制调节照明光源的打光方向、高光谱相机以及待检测目标的位置，能够实现自动对焦以及打光，保证采集图像的清晰度以及打光的准确度，降低试验结果误差；通过PLC控制载物板的移动速度，可在单次或多次采集的情况下，节约采集实现，实现效率采集。

附图说明

图1为本实用新型提供的装置整体结构示意图；

图2为本实用新型提供的基座示意图；

图3为本实用新型提供的支撑架示意图；

图4为本实用新型提供的高光谱相机示意图；

图5为本实用新型提供的照明光源示意图；

图标：1-高光谱相机，2-照明光源，3-工控机，4-基座，5-第一电机，6-载物板，7-支撑架，8-第二电机，9-第三电机，10-光源支架，11-凹槽，12-第一光电开关，13-第二光电开关，14-第三光电开关，15-支撑板，16-相机支架，17-显示器，18-滤光片。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

实施例1

参考图1所示，图1是本实用新型实施例提供的高光谱智能检测装置整体结构示意图。

该装置至少包括高光谱相机、照明光源、PLC、工控机以及基座，参考图2所示，所述基座上设置有通过第一电机可沿基座Y向水平往复移动的载物板，在本实施例中，第一电机采用步进电动机，载物板由第一电机驱动，带动一级齿轮减速器，通过一级齿轮减速器输出轴与滚珠丝杆相连，以第一电机为动力驱动滚珠丝杆转动，通过滚珠丝杆上丝母的直线运动，推动安装在丝母上的载物板沿基座Y向水平往复移动，利用第一电机正反转动实现伸缩换向，进而调整待检测目标与高光谱相机的物距，在移动过程中进行图像采集以获取更多的特征，除采用丝杆的方式进行驱动以外，还可采用其他直线驱动方式，例如同步带传动，在此不再赘述。

所述基座Z向设置有支撑架，所述高光谱相机通过第二电机可沿基座Z向垂直往复移动地设置在支撑架上，且位于载物板的上方，本实施例中，第二电机同样采用步进电动机，高光谱相机由第二电机驱动，带动一级齿轮减速器，通过一级齿轮减速器输出轴与滚珠丝杆相连，以第二电机为动力驱动滚珠丝杆转动，通过滚珠丝杆上丝母的直线运动，推动安装在丝母上的高光谱相机沿基座Z向垂直往复移动，利用第一电机正反转动实现伸缩换向，进而调整高光谱相机的焦距。除采用丝杆的方式进行驱动以外，还可采用其他直线驱动方式，例如同步带传动，在此不再赘述。需要说明的是，为在节约成本的条件下又能达到与高光谱相机相同的采集效果，本实用新型实施例所提供的高光谱相机通过以下手段来实现：对所采集的数据进行分析以确定所采集物质最具代表性的波段，采用与该波段相同的滤光片进行替换，将该滤光片安装至普通线阵相机上进行采集，以替代高光谱相机。采用上述方式可大大减少高光谱数据采集成本以及采集到的多余数据，提高了分析计算效率以及准确性。

所述照明光源通过第三电机可沿基座X向转动地设置在光源支架上，本实施例中，第三电机同样采用步进电动机，高光谱相机由第三电机驱动，带动一级齿轮减速器，通过一级齿轮减速器输出轴与照明光源相连，以第三电机为动力驱动照明光源转动，带动照明光源沿基座X向转动，进而调整照明光源的打光方向，在一种实施方式中，照明光源采用大功率白色条形光源，以使得关照更为均匀；照明光源的发光面与底板面0-45°可调，通过预计算获得高光谱相机反馈数据然后调节发光面与底板面的角度，使得光源始终照射采集区域获得最佳的采集光照条件。通过上述设置可在采集不同检测目标的过程中保证最佳光照条件，同时也保证了采集信息的稳定和可靠性，使得检测分析更加准确高效。

需要说明的是，X、Y、Z三个方向相互正交，X向和Y向位于水平面内，而Z向位于竖直方向。

所述高光谱相机、照明光源、第一电机、第二电机与第三电机均与PLC电连接，PLC通过控制对应数字量输出口的电信号控制照明光源电源通断与通过控制对应数字量输出口的电信号控制第三电机旋转，调整打光方向，进而在高光谱相机采集时打开照明光源并且将打光方向随着待检测目标的移动而移动，在高光谱相机关闭时关闭照明光源；PLC通过控制对应数字量输出口的电信号控制高光谱相机的通断与通过控制对应数字量输出口的电信号控制第二电机旋转，调整焦距，进而在待检测目标移动至检测区域时开始采集图像，在扫描固定行数后关闭；PLC通过控制对应数字量输出口的电信号控制第一电机旋转，带动待检测目标移动，调整物距，进而将待检测目标移动至检测区域。

所述PLC与工控机电连接，在照明支架一侧还设置有显示器，所述显示器与PLC电连接。在本实用新型实施例中，高光谱相机通过PLC将采集到的待检测目标图像上传到工控机，进行图像处理，处理数据传输至显示器进行显示。通过上述设置，本装置通过PLC控制调节照明光源的打光方向、高光谱相机以及待检测目标的位置，能够实现自动对焦以及打光，保证采集图像的清晰度以及打光的准确度，降低试验结果误差。

实施例2

区别于实施例1，在本实用新型实施例中，所述基座沿其Y向开设有凹槽，所述第一电机设置在凹槽内，所述载物板与第一电机的输出轴连接。所述基座上对应凹槽的两端分别设置有第一光电开关和第二光电开关，所述基座上对应采集区域设置有第三光电开关，所述第三光电开关与PLC电连接，所述第一光电开关和第二光电开关均与PLC电连接。

通过上述设置，当载物板移动至采集区域时触发第三光电开关，第三光电开关发送信号至PLC，通过PLC控制放缓移动速度使高光谱相机采集更加准确，载物板离开采集区域时触发第二/第一光电开关，第二/第一光电开关发送信号至PLC，通过PLC控制载物板以较高的移动速度移动至凹槽另一端。通过上述设置，可在单次或多次采集的情况下，节约采集实现，实现效率采集。

实施例3

区别于上述实施例，参考图3所示，在本实用新型实施例中，所述支撑架固定设置在基座上。所述第二电机与支撑架固定连接，所述第二电机的输出轴末端固定连接有支撑板，所述支撑板一侧固定连接有相机支架，所述相机支架与基座平行设置，参考图4所示，所述高光谱相机设置在相机支架的末端。所述光源支架固定连接在与相机支架的同侧方向上，所述第三电机设置在光源支架的末端，所述照明光源与第三电机的输出轴连接。

在本实用新型实施例中，还为电机设置有步进电机驱动器，第一步进电机驱动器与第一电机相连，所述第一电机驱动器输出步进脉冲信号CP，方向电平信号DIR，脱机信号EREE；步进脉冲信号CP用于控制第一电机的位置和速度；方向电平信号DIR用于控制第一电机的旋转方向；所述的脱机信号FREE用来控制手动调节第一电机；所述第二步进电机驱动器与第二电机相连接，所述第二步进电机驱动器输出步进脉冲信号CP，方向电平信号DIR，脱机信号EREE；步进脉冲信号CP用于控制第二电机的位置和速度；方向电平信号DIR用于控制第二电机的旋转方向；所述的脱机信号FREE用来控制手动调节第二电机；所述第三步进电机与第三电机相连接，所述第三步进电机驱动器输出步进脉冲信号CP，方向电平信号DIR，脱机信号EREE；步进脉冲信号CP用于控制第三电机的位置和速度；方向电平信号DIR用于控制第三电机的旋转方向；所述的脱机信号FREE用来控制手动调节第三电机。通过上述设置，可进一步实现高精度检测。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高光谱智能检测装置，其特征在于，包括高光谱相机、照明光源、PLC、工控机以及基座，所述基座上设置有通过第一电机可沿基座Y向水平往复移动的载物板，所述基座Z向设置有支撑架，所述高光谱相机通过第二电机可沿基座Z向垂直往复移动地设置在支撑架上，且位于载物板的上方，所述照明光源通过第三电机可沿基座X向转动地设置在光源支架上，所述高光谱相机、照明光源、第一电机、第二电机与第三电机均与PLC电连接，所述PLC与工控机电连接。

2.如权利要求1所述的高光谱智能检测装置，其特征在于，所述基座沿其Y向开设有凹槽，所述第一电机设置在凹槽内。

3.如权利要求2所述的高光谱智能检测装置，其特征在于，所述基座上对应凹槽的两端分别设置有第一光电开关和第二光电开关，所述第一光电开关和第二光电开关均与PLC电连接。

4.如权利要求1所述的高光谱智能检测装置，其特征在于，所述支撑架固定设置在基座上。

5.如权利要求4所述的高光谱智能检测装置，其特征在于，所述第二电机与支撑架固定连接，所述第二电机的输出轴末端固定连接有支撑板，所述支撑板一侧固定连接有相机支架，所述相机支架与基座平行设置，所述高光谱相机设置在相机支架的末端。

6.如权利要求5所述的高光谱智能检测装置，其特征在于，所述基座上对应采集区域设置有第三光电开关，所述第三光电开关与PLC电连接。

7.如权利要求1所述的高光谱智能检测装置，其特征在于，所述光源支架固定连接在与相机支架的同侧方向上，所述第三电机设置在光源支架的末端，所述照明光源与第三电机的输出轴连接。

8.如权利要求1至7任一项所述的高光谱智能检测装置，其特征在于，所述照明光源采用大功率白色条形光源。

9.如权利要求8所述的高光谱智能检测装置，其特征在于，还包括显示器，所述显示器与PLC电连接。

10.如权利要求9所述的高光谱智能检测装置，其特征在于，所述显示器设置在照明支架一侧。

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