一种光学检测装置及色选机的制作方法

本实用新型涉及物料分选技术领域，具体而言，涉及一种光学检测装置及色选机。

背景技术：

随着色选机在粮油行业的大量应用，中国的色选机行业发展越来越成熟，品种规格越来越多，从最初的大米杂粮分选到现在的塑料分选，从色度、色差、形选到现在的光谱分选，分选应用范围越来越广阔。

在塑料分选行业，塑料的种类成百上千，并且大多数塑料呈灰白色或半透明，由于颜色相近，传统的颜色分选难以应用在塑料分选上，通过对塑料光谱的研究分析，不同种类的塑料光谱差异明显，因此可以通过识别塑料光谱，完成塑料的分选。目前常用的方法是使用光谱仪来检测物料光谱，通过光纤探头接收携带有物料光谱信息的漫反射光，一般光纤的直径都是在亚毫米量级，且数值孔径一般在0～1之间，探测范围较为狭小，难以满足整个传送带宽度的物料探测，目前主流的解决办法是通过在光纤前端放置多面旋转扫描镜，扫描镜在旋转过程中，通过镜面反射，光纤可以接收扫描镜扫过区域内的物料漫反射光，进而传输给光谱仪，实现对物料的材质识别，进而完成分选。

现有的成像系统是灯杯和光纤探头呈水平布局，光源点亮之后照亮扫描镜的反射面，光源反射到物体表面，物体的漫反射信息经过扫描镜的反射面到达光纤探头，但是由于光源和探头是水平布局，因此灯杯点亮之后，有一部分光通过扫描镜表面漫反射后直接到达光纤探头，增大光谱仪接收的噪声信号，从而降低了光谱仪接收到物料信号的信噪比。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种光学检测装置及色选机，能够减少光谱仪接收灯杯射出的杂散光，提高光谱仪接收待检测物料漫反射信号的信噪比及物料光谱的准确度。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型实施例的一方面，提供一种光学检测装置，包括：光源、扫描镜、光学元件和光接收组件，光源出射的光束通过扫描镜照射待检测物料，扫描镜接收待检测物料表面漫反射出射的光束并通过光学元件出射至光接收组件的入口，光学元件的有效区域的直径小于或等于光接收组件的入口的口径。

可选地，光学元件为反光镜，光接收组件的入口朝向与光源的出光方向垂直，反光镜与光源的出光方向呈45°夹角设置，以将扫描镜出射的漫反射光束反射至光接收组件的入口。

可选地，光学元件为光阑，光接收组件的入口朝向与光源的出光方向平行，扫描镜出射的漫反射信号通过光阑出射至光接收组件的入口。

可选地，光源为红外光源或可见光源或紫外光源。

可选地，光源上设置有杯罩，杯罩内表面设置有反光膜层。

可选地，光接收组件包括光纤以及与光纤的出口连接的光谱仪，光纤的入口连接有探头，探头用于接收待检测物料的漫反射信号，光谱仪用于对接收到的漫反射信号进行光谱分析。

可选地，扫描镜为多面反射镜，多面反射镜中心穿设有镜轴，镜轴转动以使多面反射镜的多个反射面依次接收光源的出射光束并反射至待检测物料。

可选地，多面反射镜包括n个反射面，其中，n大于或者等于3，n为正整数。

可选地，光学检测装置还包括与镜轴传动连接的驱动器，驱动器用于驱动所述镜轴匀速转动。

本实用新型实施例的另一方面，提供一种色选机，包括：多个上述任意一项的光学检测装置，还包括传送装置，待检测物料通过传动装置传送，光学检测装置对传送的待检测物料进行检测。

本实用新型实施例的有益效果包括：

本实用新型实施例提供的一种光学检测装置，该光学检测装置由光源、扫描镜、光学元件和光接收组件组成，光源出射的光束通过扫描镜照射待检测物料，光源为待检测物料提供光照，便于待检测物料进行漫反射，扫描镜接收待检测物料表面漫反射出射的光束并通过光学元件出射至光接收组件的入口，待检测物料的漫反射光线通过扫描镜反射至光学元件进行过滤，光学元件的有效区域的直径小于或等于光接收组件的入口的口径，扫描镜反射出的待检测物料的漫反射光通过将光束反射至小于或者等于光接收组件口径的方法实现的，从而能够减少光谱仪接收光源射出的杂散光，提高光谱仪接收信号的信噪比。

本实用新型实施例提供的色选机采用上述的光学检测装置，能够提高光谱仪接收到的物料光谱的准确度，实现对物料材质的准确识别。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的光学检测装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的光学检测装置的正视图；

图3为本实用新型实施例提供的光学检测装置的左视图。

图标：1-扫描镜；2-探头；3-反光镜；4-第一光源；5-第二光源；6-光纤；7-光谱仪；8-镜轴；9-待检测物料；10-传送带；11-传送辊；12-传送辊轴。

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。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。

图1为本实用新型提供的光学检测装置的结构示意图，请参照图1，本实用新型实施例提供一种光学检测装置，包括：光源、扫描镜1、光学元件和光接收组件，光源出射的光束通过扫描镜1照射待检测物料9，扫描镜1接收待检测物料9表面漫反射出射的光束并通过光学元件出射至光接收组件的入口，光学元件的有效区域的直径小于或等于光接收组件的入口的口径。

需要说明的是，第一，光源包括第一光源4和第二光源5，第一光源4和第二光源5所发出的光束是平行，且第一光源4和第二光源5同向设置，扫描镜1主要有两方面的作用，一方面扫描镜1接收第一光源4和第二光源5发射的照射光并反射至待检测物料9，另一方面，扫描镜1接收待检测物料9的漫反射光信息，并将漫反射光信息反射至光学元件，光学元件用于对扫描镜1反射的待检测物料9的光束进行过滤，漫反射光信息经光学元件过滤之后被光接收组件接收，过滤之后的漫反射光束无效光较少，无效光是指扫描镜1反射并不是待检测物料9的漫反射光。

第二，第一光源4和第二光源5发出照射光至扫描镜1，扫描镜1将接收到的照射光反射出去至待检测物料9上，待检测物料9接收到反射光之后，待检测物料9就开始漫反射，待检测物料9将漫反射光发射至扫描镜1，扫描镜1将接收到的漫反射光信息反射至光学元件，漫反射光通过光学元件过滤之后被光接收组件接收，光接收组件根据接收到的漫反射光信息对其进行分析，进而对物料的材质进行识别。

本实用新型实施例提供的一种光学检测装置，该光学检测装置由光源、扫描镜1、光学元件和光接收组件组成，光源出射的光束通过扫描镜1照射待检测物料9，光源为待检测物料9提供光照，便于待检测物料9进行漫反射，扫描镜1接收待检测物料9表面漫反射出射的光束并通过光学元件出射至光接收组件的入口，待检测物料9的漫反射光线通过扫描镜1反射至光学元件进行过滤，光学元件的有效区域的直径小于或等于光接收组件的入口的口径，扫描镜1反射出的待检测物料9的漫反射光通过将光束反射至小于或者等于光接收组件口径的方法实现的，从而能够减少光接收组件接收光源射出的杂散光，提高光接收组件接收到待检测物料9漫反射信号的信噪比。

图2为本实用新型实施例提供的光学检测装置的正视图，请参照图2，本实施例中，光学元件为反光镜3，光接收组件的入口朝向与光源的出光方向垂直，反光镜3与光源的出光方向呈45°夹角设置，以将扫描镜1出射的漫反射光束反射至光接收组件的入口。

需要说明的是，光接收组件的入口朝向与光源的出光方向垂直，有效的减少了光源产生的热量对光接收组件中光纤玻璃芯径的影响，从而提高光接收组件接收待检测物料9的光谱的准确度；反光镜3与光源的出光方向呈45°夹角设置，是反光镜3为了能够将扫描镜1反射的待检测物料9的漫反射光信息准确反射至光接收组件，根据光发射原理，入射光和出射光所形成的夹角是90°，故而反光镜3与光源出光方向呈45°夹角设置。

本实施例中，光学元件为光阑(图中未标注)，光接收组件的入口朝向与光源的出光方向平行，扫描镜1出射的漫反射信号通过光阑出射至光接收组件的入口。

需要说明的是，光阑是光学元件的另一种方案，光阑作为本实施例中的光学元件，该方案中待检测物料9的漫反射光通过扫描镜1反射，漫反射光信息通过光学元件过滤进入光接收组件的过程中，漫反射光路不会发生改变，即扫描镜1射出的漫反射光与光接收组件接收漫反射光的光路不发生改变。光接收组件接收光束与光源发射光束是平行的，且两种光束在一个平面中，光阑设置在光接收组件和光源之间，如此设置，同样可以减少光源产生的热量对光接收组件中光纤玻璃芯径的影响，从而提高光接收组件接收待检测物料9的光谱的准确度。

本实施例中，光源为红外光源或可见光源或紫外光源。

需要说明的是，示例地，如果待检测物料9为塑料材质，因此光源选用红外光源或者可见光源，其中，红外光源是不可见光，红外光源能够在待检测物料9在可视光范围内很难检查时，提供高对比度影像检查；可见光源是电磁波谱中人眼可以感知的部分，可见光谱没有精确的范围。示例地，如果待检测物料9是发霉的玉米等，光源可以换成紫外光源，紫外光源可激发发霉物料出射荧光，本实施例中，对于待检测物料9漫反射光信号的识别主要由光接收组件完成，故而光源可以红外光源或可见光源或紫外光源。

本实施例中，光源上设置有杯罩，杯罩内表面设置有反光膜层。

需要说明的是，第一光源4和第二光源5都设置有杯罩，杯罩表面有反光膜层，对光源实现聚拢作用，提高光源的出光利用率，杯罩内表面镀有反光膜层，其中反光膜层是镀在杯罩的内表面的，并根据选取的光源波段，反光膜层反射相应波段的光。

本实施例中，光接收组件包括光纤6以及与光纤6的出口连接的光谱仪7，光纤6的入口连接有探头2，探头2用于接收待检测物料9的漫反射信号，光谱仪7用于对接收到的漫反射信号进行光谱分析。

需要说明的是，探头2的直径大于光纤6的直径，是为了将接收到的光束都传输至光纤6，探头2出射到反光镜3上面的光斑直径大于或者等于反光镜3有效面积，主要是为了接收到反光镜3过滤后的漫反射光的信息，反光镜3的有效面积是指接收待检测物料9漫反射光束的面积。光纤6用于连接探头2和光谱仪7，光谱仪7通过光栅分光，可采集物体的特定光谱，从而实现对待检测物料9的颜色或者材质识别。

本实施例中，扫描镜1为多面反射镜，多面反射镜中心穿设有镜轴8，镜轴8转动以使多面反射镜的多个反射面依次接收光源的出射光束并反射至待检测物料9。

需要说明的是，待检测物料9的分选过程中，扫描镜1在镜轴8的带动下以一定的速度旋转，扫描镜1旋转一圈，探头2接收到多次待检测物料9的信号，待检测物料9的漫反射信号依次被探头2接收到，从而实现光谱仪7对待检测物料9的扫描。

本实施例中，多面反射镜包括n个反射面，其中，n大于或者等于3，n为正整数。

需要说明的是，多面反射镜反射面个数的设置取决于多面反射镜的转动速度和反射面宽度以及待检测物料9的输送速度，其中，待检测物料9的输送是传送带10完成的，由于待检测物料9是运动的，因此多面反射镜在旋转过程中，对待检测物料9的检测取决于输送待检测物料9的传送带10的速度，多面反射镜的转动速度等情况，因此，本领域技术人员应当根据具体情况进行多面反射镜中反射面个数的设计。

本实施例中，光学检测装置还包括与镜轴8传动连接的驱动器，驱动器用于驱动镜轴8匀速转动。

需要说明的是，扫描镜1一直处于以一定速度旋转的状态，因此就需要为扫描镜1提供动力，驱动器为扫描镜1的旋转提供动力，驱动器可以有多种形式，例如，电驱动、液压驱动或者电气驱动等，只要能够实现为扫描镜1旋转提供动力即可。

本实用新型提供的光学检测装置，通过增加光学元件，提高提高光谱仪7接收信号的信噪比，其中，本实施例中，光学元件给出了两种技术方案，一种是改变扫描镜1反射光的路径的反光镜3，另一种是不改变扫描镜1反射光的路径的光阑，两种方案都可以实现减少光谱仪7接收光源射出的杂散光，提高光谱仪7接收信号的信噪比，并且能够减少光源产生的热量对光接收组件中光纤玻璃芯径的影响，提高光谱仪7接收到待检测物料9漫反射光的准确度。

本实用新型实施例的另一方面,提供一种色选机，包括：多个上述任意一项的光学检测装置，还包括传送装置，待检测物料9通过传动装置传送，光学检测装置对传送的待检测物料9进行检测。

需要说明的是，请参照图3，传送装置包括传送带10、传送辊11和传送辊轴12，传送辊轴12驱动传送辊11转动，传送辊11带动传送带10传送，传送带10带动待检测物料9前进。示例地，待检测物料9正常分选过程中，扫描镜1以特定速度旋转，传送带10也以一定速度运动，扫描镜1旋转一圈，探头2接收八次传送带10宽度方向上所有待检测物料9光谱信号，随着传送带10运动，传送带10长度方向上的待检测物料9漫反射信号依次被探头2接收到，从而实现光谱仪7对整个传送带10上物料的扫描。

本实用新型实施例的另一方面提供一种色选机，改色选机能够实现对待检测物料9的准确检测或识别。

以上所述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。