CN219842333U - 一种基于荧光光谱的珍珠鉴别系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于珍珠检测技术领域，提供了一种基于荧光光谱的珍珠鉴别系统，包括：紫外光源；三基色光谱探测模块，其接收待测珍珠经所述LED紫外光源激发的荧光信号得到三基色的光谱强度信号；ADC转换模块，其用于将所述光谱强度信号转换为对应的数字量；微处理器，其用于将处理为数字量的光谱强度信号与预设数据进行比对，从而判别珍珠的类别。本实用新型的优点在于通过测量待测珍珠的荧光光谱，得到RGB三基色光谱强度及总光谱强度信息，经算法分析判定珍珠类型，在显示器上显示；该系统可以有效区分海水珍珠，淡水珍珠，漂白珍珠，合成珍珠等，解决了当前珍珠市场的鉴别难题。
Description
技术领域
本实用新型涉及珍珠检测技术领域，尤其涉及一种基于荧光光谱的珍珠鉴别系统。
背景技术
珍珠作为有机珠宝深受人们的喜爱，中国是世界上的珍珠生产大国和消费大国。随着养殖珍珠和合成珍珠技术的迅速发展，海水珍珠，淡水珍珠，合成珍珠，染色珍珠，各类珍珠层出不穷。品质不同，价格相差巨大，种类繁多的珍珠用肉眼甚至某些仪器都难以分辨，不能破坏的珍珠无损鉴别成为珠宝鉴定的难题。专业珠宝机构常有各种不同的光学分析仪器如紫外可见吸收光谱,X荧光光谱仪，拉曼光谱仪等组合鉴别，造价高而无法普及，不利于珍珠市场的健康发展。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题目的在于提供一种基于荧光光谱的珍珠鉴别系统，用以解决上述的问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种基于荧光光谱的珍珠鉴别系统，包括：
紫外光源；
三基色光谱探测模块，其接收待测珍珠经所述LED紫外光源激发的荧光信号得到三基色的光谱强度信号；
ADC转换模块，其用于将所述光谱强度信号转换为对应的数字量；
微处理器，其用于将处理为数字量的光谱强度信号与预设数据进行比对，从而判别珍珠的类别。
优选的，选用365nm波长的LED作为所述紫外光源进行激发。
优选的，三基色光谱探测模块中包括三基色滤光片以及多个光电二极管；激发的荧光经过所述三基色滤光片后由三个光电二极管测得三基色的光谱强度；以及激发的荧光由光电二极管测得总光谱强度。
优选的，三基色光谱探测模块选用TCS34725FN型号的光电色彩传感器。
优选的，微处理器选用STM32F103型号，并在鉴别珍珠类别前，将个类别珍珠的三基色光谱强度范围作为预设数据储存。
优选的，还包括显示模块，用于显示通过所述微处理器分析得到的珍珠类别。
本实用新型与现有技术相比，至少包含以下有益效果：
(1)系统通过测量待测珍珠的荧光光谱，得到RGB三基色光谱强度及总光谱强度信息，经算法分析判定珍珠类型，在显示器上显示。实验证明该系统可以有效区分海水珍珠，淡水珍珠，漂白珍珠，合成珍珠等，解决了当前珍珠市场的鉴别难题。
(2)该珍珠鉴别系统具有集成度高造价低，改变系统的光电转化积分时间和放大倍数设置可以适应不同的测量需求。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的系统框架示意图；
图2是本实用新型实施例提供的色彩算法流程图。
具体实施方式
以下是本实用新型的具体实施例，并结合附图对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
如图1所示，本实用新型包括紫外光源；三基色光谱探测模块，其接收待测珍珠经所述LED紫外光源激发的荧光信号得到三基色的光谱强度信号；ADC转换模块，其用于将所述光谱强度信号转换为对应的数字量；微处理器，其用于将处理为数字量的光谱强度信号与预设数据进行比对，从而判别珍珠的类别；显示模块，用于显示通过所述微处理器分析得到的珍珠类别。
选用365nm波长的LED作为紫外光源激发。三基色光谱探测模块中包括三基色滤光片以及多个光电二极管，激发的荧光经过三基色滤光片后由三个光电二极管测得三基色的光谱强度。并且激发的荧光不经滤光片而由光电二极管直接测得总光谱强度。ADC转换模块将光谱强度信号转化为对应的数字量并输出到微处理器(MCU)处理。
优选的，三基色光谱采集选择TCS34725FN光电色彩传感器，其对可见光具有较高的分辨率和灵敏度。微处理器选择野火的STM32F103型号，相较于51系列单片机，其可通过调用库函数进行编程，有着更多的IO端口、定时器等接口。并且通过OLED作为显示模块中的显示器具有尺寸小耗电低，方便集成的优点。
TCS34725FN是高度集成的微型光电色彩传感器，由光源和光电色彩传感器两部分组成，对可见光范围内的光辐射具有足够的响应灵敏度。它的内部自带LED白光，在荧光检测中选择关闭。基于荧光光谱的珍珠鉴别其基本原理是珍珠的组成成分不同，其激发的荧光光谱会有差异。珍珠荧光光谱分别经过红绿蓝滤光片及不经滤光片分为四路，被四个光电二极管接收，进行一定时间的光电转换积分后，整理放大送到4个高精度A/D转换为10-16位的数字信号输出。当完成一个转换周期后，Red、Green、Blue和Clear四个通道的数字信号送到相应通道的寄存器中存储。
微处理器在鉴别珍珠类别前，将个类别珍珠的三基色光谱强度范围作为预设数据储存。
本系统首先要实现色彩识别，再测已知不同品种珍珠荧光数据，作为待测珍珠的比较数据。检测之前，首先要用标准白板测量进行RGB校准。
如图2所示，测量得到的RGB原始数据为R_Value、G_Value、B_Value，将白色的RGB理论赋值为(255,255,255)，则得到RGB三色的比例因子Kr、Kg、Kb。
在检测时，只需将测量所得颜色的原始数据值R_Value、G_Value、B_Value分别乘以各自的比例因子Kr、Kg、Kb，就可以得到其颜色实际的RGB值。
而后进行色彩识别的辨析测试，可在中国传统色卡中选取一组颜色相近的蓝色系列色彩进行测量。
在色彩识别的辨析测试完成后，开始检测已知种类的珍珠荧光，将其RGB值和总的亮度值及三基色比值信息存储在存储器中。由于不同珍珠产地的差异，相同类别珍珠荧光数据应该有一个波动范围，而不是某一固定数值，在判别时有一个浮动范围。首先荧光总亮度超过一定值(如300)的属于合成珍珠；荧光总亮度小于某值(如60)判别为假珍珠；根据待测珍珠的荧光三基色数据可以通过查找表的形式与标准样本值进行比较判定，色相偏蓝绿的为天然海水珍珠，浅蓝色为天然淡水珍珠，紫蓝色为漂白珍珠，实测不同珍珠的RGB值如表1所示。
表1实测不同种类珍珠的RGB数值
此外，根据不同珍珠的荧光强弱实际情况，可以调整系统中的光电积分时间和放大倍数。如在某些强荧光测量时会出现数据饱和影响测量精度和准确度，适当缩短积分时间或增加柔光板减少曝光过度造成的测量误差，而荧光微弱时可适当增加曝光时间。
珍珠的荧光光谱处于可见光范围，用紫外光源、微处理器和TCS34725FN集成色彩传感器组成的基于荧光光谱的珍珠鉴别系统是一种全新的珍珠鉴别方式。该系统通过检测珍珠的荧光光谱，得到RGB和光强四路光学信息，和已存储不同种类珍珠的荧光数据库进行比对就可进行珍珠类别的判定。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (6)
1.一种基于荧光光谱的珍珠鉴别系统，其特征在于，包括：
紫外光源；
三基色光谱探测模块，其接收待测珍珠经所述紫外光源激发的荧光信号得到三基色的光谱强度信号；
ADC转换模块，其用于将所述光谱强度信号转换为对应的数字量；
微处理器，其用于将处理为数字量的光谱强度信号与预设数据进行比对，从而判别珍珠的类别。
2.根据权利要求1所述的一种基于荧光光谱的珍珠鉴别系统，其特征在于，选用365nm波长的LED作为所述紫外光源进行激发。
3.根据权利要求1所述的一种基于荧光光谱的珍珠鉴别系统，其特征在于，所述三基色光谱探测模块中包括三基色滤光片以及多个光电二极管；激发的荧光经过所述三基色滤光片后由三个光电二极管测得三基色的光谱强度；以及激发的荧光由光电二极管测得总光谱强度。
4.根据权利要求3所述的一种基于荧光光谱的珍珠鉴别系统，其特征在于，所述三基色光谱探测模块选用TCS34725FN型号的光电色彩传感器。
5.根据权利要求1所述的一种基于荧光光谱的珍珠鉴别系统，其特征在于，所述微处理器选用STM32F103型号，并在鉴别珍珠类别前，将个类别珍珠的三基色光谱强度范围作为预设数据储存。
6.根据权利要求1所述的一种基于荧光光谱的珍珠鉴别系统，其特征在于，还包括显示模块，用于显示通过所述微处理器分析得到的珍珠类别。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117405645A (zh) * | 2023-12-14 | 2024-01-16 | 珠宝玉石首饰国检集团深圳研究所有限公司 | 一种黑蝶贝珍珠定性检测方法、装置、存储介质以及系统 |
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