一种含水样本的无损光学检测装置

测量装置的制造及其应用技术1.本发明涉及光学检测技术领域，尤其涉及一种含水样本的无损光学检测装置。背景技术：2.无损光学检测是在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下，利用光学特性对被检测对象进行缺陷及物理、化学等参数的检测。无损光学检测技术尤其适用于对水果、生鲜等含水食品质量的分选。3.现有的生产式无损光学检测设备以追求通量为主，在光学检测时，往往设置固定波长与固定照射角度的光源，光源发出的光在照射至待测的样本后，以固定探测位置的探测器对经过样本的光进行探测。在检测过程中，样本的姿态也是随机布置。这种检测方式注重效率而牺牲精度，利于控制生产成本，并非研究深层的检测机理及迭代判断模型的设备。4.目前，实验室阶段的用于无损伤检测水果内部含水量分布的检测设备有很多，但是，这些检测设备缺乏统一标准，多以自行搭建为主，未考虑研究的多维度需求。相关技术中，公开了一种手持式水果内部水心病分选设备。然而，该设备的光源照射角度固定，不能全方位地对待测水果进行检测，在检测时会不可避免地遗漏待测水果上的一些区域，在一定程度上影响到检测结果的准确性。技术实现要素：5.本发明提供一种含水样本的无损光学检测装置，用以解决现有的无损光学检测设备不能全方位地对待测水果进行检测，影响到检测结果准确性的问题。6.本发明提供一种含水样本的无损光学检测装置，包括：载物台、光源入射装置、光谱检测装置；所述载物台用于放置待测样本；所述光源入射装置包括调节支架，所述调节支架用于安装多个光源，所述光源用于发出朝向所述待测样本的入射光，所述调节支架用于分别调节多个所述光源的位置与出光角度；所述光谱检测装置具有检测端，所述检测端用于伸向所述待测样本。7.根据本发明提供的一种含水样本的无损光学检测装置，所述调节支架包括弧形固定架、光源安装座及转接盘；所述弧形固定架的一端与所述载物台连接，另一端与所述转接盘连接；所述弧形固定架包括多个，并相对于所述转接盘呈圆周分布；所述光源安装座安装于所述弧形固定架上，并可沿所述弧形固定架的延伸方向移动，所述光源安装座上用于安装所述光源。8.根据本发明提供的一种含水样本的无损光学检测装置，所述光源安装座包括移动座、齿轮驱动机构与引导机构；所述齿轮驱动机构包括驱动电机与齿轮副，所述齿轮副包括齿轮与弧形齿条，所述弧形齿条安装于所述弧形固定架，并沿所述弧形固定架的延伸方向设置，所述驱动电机的输出端与所述齿轮连接；所述引导机构包括滑块与弧形导轨，所述弧形导轨安装于所述弧形固定架，并沿所述弧形固定架的延伸方向设置，所述滑块沿所述延伸方向可滑动地安装于所述弧形导轨上；所述驱动电机及所述滑块分别与所述移动座连接，所述移动座上用于安装所述光源。9.根据本发明提供的一种含水样本的无损光学检测装置，所述弧形固定架包括三个，三个所述弧形固定架相对于所述转接盘呈圆周均布；所述光源安装座在所述弧形固定架上移动的弧形轨迹所对应的圆心角的大小为0°‑80°，所述光源所发出的入射光的方向沿所述弧形固定架的径向。10.根据本发明提供的一种含水样本的无损光学检测装置，所述载物台包括固定台与移动台；所述移动台上设有姿态调节座，所述姿态调节座上用于放置所述待测样本，以用于调节所述待测样本放置的姿态；所述移动台安装于所述固定台上，并可相对于所述固定台移动，以用于将所述待测样本移动至所述光谱检测装置的检测端所对应的检测工位。11.根据本发明提供的一种含水样本的无损光学检测装置，所述姿态调节座包括存放座与滚动调节机构；所述存放座的周边形成有围护结构，所述存放座在所述围护结构的限定区域用于放置所述待测样本，所述存放座的中部构造有出光口，所述光谱检测装置的检测端伸向所述出光口；所述滚动调节机构包括摩擦轴与旋转驱动机构，所述摩擦轴与所述旋转驱动机构连接，并位于所述围护结构的内侧；所述滚动调节机构设置有多个。12.根据本发明提供的一种含水样本的无损光学检测装置，所述姿态调节座还包括球形支座，所述球形支座安装于所述存放座上，并位于所述围护结构的内侧；所述围护结构具有依次连接的第一侧边、第二侧边、第三侧边及第四侧边，所述球形支座靠近所述围护结构的第一侧边与第二侧边的拐角位置；所述滚动调节机构设有两个，其中一个所述滚动调节机构的摩擦轴沿所述第三侧边排布，另一个所述滚动调节机构的摩擦轴沿所述第四侧边排布。13.根据本发明提供的一种含水样本的无损光学检测装置，还包括：壳罩；所述壳罩罩设于所述固定台上，所述壳罩沿第一方向的相对侧壁上分别构造有进口与出口，所述进口与所述出口均装有遮光帘；所述移动台可沿所述第一方向往复移动，所述移动台沿所述第一方向上间隔设有第一工位与第二工位，所述第一工位与所述第二工位均设有姿态调节座，在所述第一工位位于所述检测工位的情况下，所述第二工位位于所述壳罩的外侧。14.根据本发明提供的一种含水样本的无损光学检测装置，所述光谱检测装置包括三轴平移台、检测光纤及光纤光谱仪；所述检测光纤的一端与所述三轴平移台连接，并用于伸向所述待测样本，所述检测光纤的另一端与所述光纤光谱仪连接。15.根据本发明提供的一种含水样本的无损光学检测装置，还包括：背景光校准装置；所述背景光校准装置包括偏摆机构、衰减片及校准光纤；所述偏摆机构安装于所述载物台上，所述衰减片安装于所述偏摆机构的偏摆端，并用于接收所述光源的入射光；所述校准光纤的一端与所述衰减片连接，另一端用于与光纤光谱仪连接；还包括：摄像模块，所述摄像模块用于获取所述载物台当前检测环境的视频信息；所述光源包括：风扇、宽谱光源及聚焦透镜，所述风扇、宽谱光源及聚焦透镜封装为一体，所述聚焦透镜位于所述宽谱光源的出光侧，所述风扇位于背离所述宽谱光源的出光侧。16.本发明提供的含水样本的无损光学检测装置，通过设置载物台、光源入射装置及光谱检测装置，在对含水的待测样本进行检测时，可将待测样本放置于载物台上，由光源入射装置的光源向待测样本发出入射光，由光谱检测装置接收经过待测样本的光，并通过光谱分析检测待测样本的内部缺陷及其它物理、化学参数。由于光源入射装置上的调节支架可同时实现对多个光源的位置与出光角度的调节，便于采用不同的光源在不同的方位且以不同的入射角度向待测样本发射入射光，可对待测样本进行全方位的光谱检测，确保了检测结果的准确性。附图说明17.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。18.图1是本发明提供的含水样本的无损光学检测装置的结构示意图；19.图2是本发明提供的光源安装座在弧形固定架上的安装结构示意图；20.图3是本发明提供的光谱检测装置与背景光校准装置布置结构示意图；21.图4是本发明提供的姿态调节座的结构示意图；22.附图标记：23.1：载物台；ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2：光源入射装置；ꢀꢀꢀꢀ3：光谱检测装置；24.4：背景光校准装置；ꢀꢀ5：摄像模块；ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ6：壳罩；25.7：光源；ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ8：待测样本；ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ11：固定台；26.12：丝杠驱动机构；ꢀꢀꢀ13：移动台；ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ14：姿态调节座；27.141：存放座；ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ142：滚动调节机构；ꢀꢀ143：球形支座；28.1411：围护结构；ꢀꢀꢀꢀꢀ1412：出光口；ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ21：弧形固定架；29.22：光源安装座；ꢀꢀꢀꢀꢀ23：转接盘；ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ221：移动座；30.222：齿轮驱动机构；ꢀꢀ223：引导机构；ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ31：三轴平移台；31.32：检测光纤；ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ41：偏摆机构；ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ42：衰减片；32.43：校准光纤；ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ61：进口；ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ62：出口；33.63：遮光帘；ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ71：风扇；ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ72：宽谱光源；34.73：聚焦透镜；ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ100：第一工位；ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ200：第二工位。具体实施方式35.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。36.下面结合图1至图4描述本发明的一种含水样本的无损光学检测装置。37.如图1所示，本实施例提供一种含水样本的无损光学检测装置，包括：载物台1、光源入射装置2及光谱检测装置3；载物台1用于放置待测样本8；光源入射装置2包括调节支架，调节支架用于安装多个光源7，光源7用于发出朝向待测样本8的入射光，调节支架用于分别调节多个光源7的位置与出光角度；光谱检测装置3具有检测端，检测端用于伸向待测样本8。其中，本实施例所示的待测样本8可具体为苹果、梨等水果。38.具体地，本实施例通过设置载物台1、光源入射装置2及光谱检测装置3，在对含水的待测样本8进行检测时，可将待测样本8放置于载物台1上，由光源入射装置2上的光源7向待测样本8发出入射光，由光谱检测装置3接收经过待测样本8的光，并通过光谱分析检测待测样本8的内部缺陷及其它物理、化学参数。由于光源入射装置2上的调节支架可同时对多个光源7的位置与出光角度进行调节，便于采用不同的光源7在不同的方位且以不同的入射角度向待测样本8发射入射光，可对待测样本8进行全方位的光谱检测，确保了检测结果的准确性。39.在此应指出的是，由于本实施例所示的光源7设置有多个，从而本实施例既可将光源7设置为多种单波长的光源，又可将光源7设置为宽谱光源，可在宽谱光源的出光侧设置用于调整不同波长的滤光片。40.与此同时，本实施例还可对每个光源7的功率及入射角度进行单独控制。41.在一个具体实施例中，光源7可具体设置为由风扇71、宽谱光源72及聚焦透镜73封装为一体的封装模块，聚焦透镜73位于宽谱光源72的出光侧，风扇71位于背离宽谱光源72的出光侧。由此，通过封装模块发出的光为聚焦光，可确保对待测样本8的入射效果。其中，本实施例通过设置风扇71，可对封装模块及时进行散热处理，防止温度对待测样本8的光谱检测造成影响。42.如图1与图2所示，本实施例所示的调节支架包括弧形固定架21、光源安装座22及转接盘23；弧形固定架21的一端与载物台1连接，另一端与转接盘23连接；弧形固定架21包括多个，并相对于转接盘23呈圆周分布；光源安装座22安装于弧形固定架21上，并可沿弧形固定架21的延伸方向移动，光源安装座22上用于安装光源7。其中，在弧形固定架21沿着弧线形轨迹弯曲的情况下，弧形固定架21的延伸方向具体为沿弧线形轨迹的方向。43.具体地，本实施例所示的弧形固定架21可具体为圆弧状。在多个弧形固定架21相对于转接盘23呈圆周分布的情况下，弧形固定架21的内侧面均朝向转接盘23所在的中轴线。其中，本实施例还可进一步设置转接盘23的端面与载物台1所在的台面平行，多个弧形固定架21的外侧面分布于同一球面上。44.在此，通过选择适合半径尺寸的弧形固定架21，可使得多个光源7入射时的聚光焦点始终位于检测工位的上方，即位于待测样本8的中心的上方，以便于检测。45.进一步地，如图2所示，本实施例所示的光源安装座22包括移动座221、齿轮驱动机构222与引导机构223；齿轮驱动机构222包括驱动电机与齿轮副，齿轮副包括齿轮与弧形齿条，弧形齿条安装于弧形固定架21，并沿弧形固定架21的延伸方向设置，驱动电机的输出端与齿轮连接；引导机构223包括滑块与弧形导轨，弧形导轨安装于弧形固定架21，并沿弧形固定架21的延伸方向设置，滑块沿弧形固定架21的延伸方向可滑动地安装于弧形导轨上；驱动电机及滑块分别与移动座221连接，移动座221上用于安装光源7。46.其中，本实施例所示的驱动电机可具体为蜗轮蜗杆减速机，即蜗轮蜗杆减速机上设有蜗轮蜗杆传动机构，蜗轮蜗杆传动机构的蜗轮与弧形齿条相啮合，弧形齿条设置于弧形固定架21的内侧面。47.由此，本实施例所示的驱动电机在提供旋转驱动时，基于齿轮副的传动与引导机构223的导向作用，可使得移动座221沿着弧形固定架21的延伸方向移动。在此，本实施例可具体设置每个光源7的出光方向均沿着弧形固定架21的径向排布。由于光源安装座22在弧形固定架21上移动的弧形轨迹所对应的圆心角的大小为0°‑80°，在光源7随同光源安装座22移动的同时，可相应地实现光源7的入射角度在0°‑80°范围内调节。48.与此同时，本实施例所示的弧形固定架21包括三个，三个弧形固定架21相对于转接盘23呈圆周均布，从而三个弧形固定架21在转接盘23所在平面上的投影沿周向呈120°均匀排布。如此，可确保设置于三个弧形固定架21上的光源7能够在不同的方位以不同的入射角度向待测样本8发射入射光，以便对待测样本8进行全方位地检测。49.如图1与图4所示，本实施例所示的载物台1包括固定台11与移动台13；移动台13上设有姿态调节座14，姿态调节座14上用于放置待测样本8，以用于调节待测样本8放置的姿态；移动台13安装于固定台11上，并可相对于固定台11移动，以用于将待测样本8移动至光谱检测装置3的检测端所对应的检测工位。50.其中，本实施例所示的待测样本8放置的姿态，可理解为，待测样本8上的不同区域摆放的位置，例如：待测样本8的摆放姿态具体为果梗区朝上放置、待测样本8上背离的果梗区的一端朝上放置等。51.在此，本实施例所示的姿态调节座14可以为本领域所公知的手动调节座，可由工作人员通过手动调节座对待测样本8放置的姿态进行手动调整。姿态调节座14也可以为机械手，工作人员也可通过控制机械手，以对待测样本8放置的姿态进行自动调整。52.进一步地，本实施例所示的姿态调节座14具体包括存放座141与滚动调节机构142；存放座141的周边形成有围护结构1411，存放座141在围护结构1411的限定区域用于放置待测样本8，存放座141的中部构造有出光口1412，光谱检测装置3的检测端伸向出光口1412；滚动调节机构142包括摩擦轴与旋转驱动机构，摩擦轴与旋转驱动机构连接，并位于围护结构1411的内侧；滚动调节机构142设置有多个。53.具体地，在滚动调节机构142设置为多个时，可相应地将多个滚动调节机构142上的摩擦轴排布为首、尾依次连接的圆环形结构，可将待测样本8放置于圆环形结构上。在旋转驱动机构驱动与其相应的摩擦轴转动时，可通过摩擦轴相应地控制待测样本8摆放的姿态。其中，本实施例所示的旋转驱动机构优选为伺服电机，以便根据控制需求，通过伺服电机控制摩擦轴转动预设角度，以将待测样本8调整至所需求的摆放姿态。54.进一步地，本实施例所示的姿态调节座14还包括球形支座143，球形支座143安装于存放座141上，并位于围护结构1411的内侧；围护结构1411具有依次连接的第一侧边、第二侧边、第三侧边及第四侧边，球形支座143靠近围护结构1411的第一侧边与第二侧边的拐角位置；滚动调节机构142设有两个，其中一个滚动调节机构142的摩擦轴沿第三侧边排布，另一个滚动调节机构142的摩擦轴沿第四侧边排布。其中，在两个滚动调节机构142上的摩擦轴分别对待测样本8进行姿态调整时，可由球形支座143对待测样本8提供支撑。55.进一步地，如图1所示，本实施例所示的检测装置还设置有壳罩6；壳罩6罩设于固定台11上，壳罩6沿第一方向的相对侧壁上分别构造有进口61与出口62，进口61与出口62均装有遮光帘63；移动台13可沿第一方向往复移动，移动台13沿第一方向上间隔设有第一工位100与第二工位200，第一工位100与第二工位200均设有姿态调节座14，在第一工位100位于检测工位的情况下，第二工位200位于壳罩6的外侧。如此，基于第一工位100与第二工位200的设置，本实施例可在检测工位进行待测样本8的检测的同时，在处于壳罩6外侧的工位上进行备料，可大幅度提升检测效率。56.在此应指出的是，本实施例可在固定台11上设置丝杠驱动机构12，由丝杠驱动机构12驱动移动台13沿第一方向进行往复移动。57.进一步地，如图3所示，本实施例所示的光谱检测装置3包括三轴平移台31、检测光纤32及光纤光谱仪；检测光纤32的一端与三轴平移台31连接，并用于伸向待测样本8，检测光纤32的另一端与光纤光谱仪连接。58.具体的，本实施例所示的检测光纤32的一端具体为光谱检测装置3的检测端。本实施例可通过三轴平移台31对检测端的空间位置进行x轴、y轴及z轴方向上的调节，其中，x轴、y轴及z轴彼此垂直设置。59.在一个具体实施例中，可将检测光纤32的另一端与光纤分束器连接，再将光纤分束器通过传输光纤分别与多个光纤光谱仪连接。60.其中，本实施例可具体设置两个光纤光谱仪，其中一个光纤光谱仪为引入硅材料的光纤光谱仪，该光纤光谱仪的光谱检测范围为300-1100nm，另一个光纤光谱仪为引入砷化铟材料的光纤光谱仪，该光纤光谱仪的光谱检测范围为1000-1700nm。如此，本实施例基于两种不同光谱检测范围的光纤光谱仪的设置，可实现对紫外-近红外区光谱响应区间的覆盖，有效地增大了可测的光谱波长范围，除采集外还兼具分析功能。61.进一步地，如图3所示，本实施例还设置有背景光校准装置4；背景光校准装置4包括偏摆机构41、衰减片42及校准光纤43；偏摆机构41安装于载物台1上，衰减片42安装于偏摆机构41的偏摆端，并用于接收光源的入射光；校准光纤43的一端与衰减片42连接，另一端用于与光纤光谱仪连接。62.其中，本实施例所示的偏摆机构41优选为电磁偏摆机构，基于对电磁偏摆机构的通电控制，可使得电磁偏摆机构的偏摆端摆动至检测工位或者远离检测工位。由此，在检测工位没有放置待测样本8时，本实施例可通过偏摆机构41驱动衰减片42，以将衰减片42移动至光源7的焦点处。本实施例通过设置衰减片42，可通过衰减片42均匀地将背景光衰减到光纤光谱仪的有效光强范围，从而实现背景光谱的采集，以便于进行设备的校准。63.进一步地，如图3所示，本实施例还设置有摄像模块5，摄像模块5用于获取载物台1当前检测环境的视频信息。其中，摄像模块5具体可以为本领域所公知的ccd相机。操作人员基于摄像模块5可对待测样本8在壳罩6内部的检测过程进行监控，为待测样本8检测中的实时调整提供反馈。64.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。









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