基于Linux和ARM的通用光谱检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于嵌入式光谱无损快速检测技术领域，具体涉及一种基于Linux和ARM的通用光谱检测装置及方法，一种基于Linux和ARM的通用光谱检测方法包括如下步骤：S1、ARM环境配置；S2、电脑环境配置；S3、程序编写及交叉编译；S4、程序拷贝；S5、光谱数据获取；S6、数据保存；S7、模型植入。一种基于Linux和ARM的通用光谱检测装置包括：控制箱、光谱数据采集单元、参数调节单元及罩壳，光谱数据采集单元和参数调节单元位于罩壳内，控制箱与光谱数据采集单元、参数调节单元相连；本方法可在嵌入式中实现透射或反射光谱数据的直接获取和保存，代入植入的模型，输出结果，集成度和检测效率高。

General spectrum detection device and method based on Linux and arm

The invention belongs to the technical field of embedded spectrum nondestructive rapid detection, in particular to a general spectrum detection device and method based on Linux and arm. A general spectrum detection method based on Linux and arm includes the following steps: S1, arm environment configuration; S2, computer environment configuration; S3, program compilation and cross compilation; S4, program copy; S5, spectrum data acquisition; S6, data Preservation; S7, model implantation. A general spectrum detection device based on Linux and arm includes a control box, a spectrum data acquisition unit, a parameter adjustment unit and a cover, wherein the spectrum data acquisition unit and the parameter adjustment unit are located in the cover, and the control box is connected with the spectrum data acquisition unit and the parameter adjustment unit; the method can realize the direct acquisition and storage of the transmission or reflection spectrum data in the embedded system, and can replace the traditional method The implanted model, output results, integration and detection efficiency are high.

【技术实现步骤摘要】
基于Linux和ARM的通用光谱检测装置及方法
本专利技术属于嵌入式光谱无损快速检测
，具体涉及基于Linux和ARM的通用光谱检测装置及方法。
技术介绍
通常采用传统化学计量学方法对样品进行检测。传统的检测方法不仅操作繁琐、耗时长、成本高、对相关人员要求较高、易受主观因素影响、误差大而且具有破坏性，不能满足工业化、现代化和智能化的要求，所以研究快速无损检测具有重要的意义。光谱技术融合了计算机技术、化学计量学技术和基础测试技术等，具有测试过程简单、耗时短、对工作人员无专业化要求、无污染和非破坏性等优点，在工农业和医疗等领域得到了广泛研究，但当前光谱检测通常只能采集特定样品的光谱数据并且采集方式为透射和反射中的一种，并且当前光谱数据是基于Windows在电脑端通过相应的光谱软件来获取并保存的，无法集成到程序中实现数据获取及代入。Windows系统是一个黑箱操作系统，隐藏了技术复杂性，不利于用户做开发；安装软件需要从软件中心下载而且大多数是收费软件。Linux系统是模块化操作程序，可根据需求定制，具有版权免费、开源、跨平台性、内核效率高和稳定性好等优点，具有很大市场潜力。仪器开发中常用的控制器有单片机、工控机、PC机及嵌入式。单片机虽然功耗低成本低但运算速度慢；工控机虽然抗干扰能力强故障率低但成本高；PC机虽然资源丰富但功耗高；嵌入式具有响应性好、可裁剪、可定制、应用范围广、适应性强和功能可靠等优点。嵌入式与单片机相比运行速度更快，更适合大数据量的处理；与工控机相比集成度更高结构更加紧凑；与PC机相比能耗更低，更易于嵌入到特定对象体系中去。嵌入式凭借其优良的性能，在众多领域中得到了广泛应用，但基于嵌入式系统的光谱检测目前鲜有报道。因此，针对以上不足，需要一种基于嵌入式系统的通用光谱检测方法，采集透射或反射光谱，直接获取保存光谱数据，代入植入的模型并输出结果。
技术实现思路
针对目前光谱检测中存在的问题，本专利技术的目的在于：提供一种基于Linux和ARM的通用光谱检测方法。本方法可直接在ARM嵌入式读取保存透射或反射光谱数据并代入植入的模型输出结果，具有集成度高和检测效率高的优点。为了达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种基于Linux和ARM的通用光谱检测方法，包括如下步骤：S1、ARM环境配置：将驱动程序交叉编译进Linux内核中，刷新ARM板并将生成的动态链接库放置于ARM板/usr/lib目录下，实现ARM板环境的配置，连接光谱仪15并运行测试程序测试光谱仪15；S2、电脑环境配置：在电脑端安装UbuntuLinux系统和集成开发环境Qt并安装配置交叉编译工具,连接光谱仪15并对光谱仪15进行测试；S3、程序编写及交叉编译：在电脑端使用编辑器编写实现具体功能的源程序，使用交叉编译工具对其进行交叉编译生成可在ARM板上运行的可执行程序二；S4、程序拷贝：将生成的可执行程序二通过U盘、SD卡或ftp命令拷贝到ARM板中并设置为启动程序；S5、光谱数据获取：调用驱动程序中函数来对光谱仪15进行设置，获取光谱数据；S6、数据保存：将获取的光谱数据以*.txt或*.xls格式保存到当前运行的可执行程序二所在目录下；S7、模型植入：将数学模型程序化并集成到应用程序中，从而将获取的光谱数据代入到模型中，输出相应结果，所述所学模型为针对特定试验对象，根据试验方案进行试验，得出的可描述光谱数据与特定理化指标间数学关系的公式。如本专利技术所述实例中，以鸡蛋为研究对象，以哈夫单位为新鲜度理化指标，建立了光谱数据与哈夫单位间的关系模型，将可预测鸡蛋哈夫单位的数学模型，用编程语言程序化。在上述技术方案的基础上，步骤S1所述的驱动程序包括光谱仪设备驱动程序库SeaBreeze及USB设备访问程序库Libusb，所述光谱仪15为OceanOptics光谱仪，所述测试程序为交叉编译驱动程序库时生成的seabreeze_test_posix可执行程序一；在上述技术方案的基础上，步骤S2所述的对光谱仪15进行测试包括以下步骤：S21、在电脑端交叉编译驱动程序库；S22、将交叉编译生成的动态链接库拷贝到ARM板/usr/lib目录下；S23、重启电脑；S24、连接光谱仪15并运行测试程序，所述测试程序为交叉编译驱动程序库时生成的seabreeze_test_posix可执行程序。在上述方案的基础上，步骤S3所述具体功能包括光源高度调节、光纤高度调节、光谱数据获取等。在上述技术方案的基础上，步骤S4所述的程序拷贝，包括以下步骤：S41、将交叉编译生成的可执行程序复制到主目录下；S42、进入电脑终端；S43、输入ftp命令；S44、输入open命令连接ARM板；S45、以根用户进入ARM板；S46、输入put命令将程序发送到ARM板；在上述技术方案的基础上，步骤S5所述的光谱数据获取包括以下步骤：S51、调用函数sbapi_initialize()，对光谱仪15进行初始化设置；S52、调用sbapi_get_number_of_device_ids()，获取设备数目；S53、调用(long*)calloc()，分配地址空间，用于存放设备ID号；S54、调用sbapi_get_device_ids()，获取光谱仪15的ID号；S55、调用sbapi_get_device_type()，获得光谱仪15型号；S56、调用sbapi_open_device()，打开光谱仪15；S57、调用sbapi_spectrometer_set_trigger_mode()，设置触发模式；S58、调用sbapi_spectrometer_get_maximum_intensity()，获取光谱仪15最大强度，用于计算透射率或反射率；S59、调用sbapi_spectrometer_get_minimum_integration_time_micros()，读取光谱仪15的最小积分时间；S510、调用sbapi_spectrometer_set_integration_time_micros()，设置积分时间，且积分时间应为最小积分时间的整数倍；S511、调用sbapi_spectrometer_get_wavelengths()，读取波长；S512、调用sbapi_spectrometer_get_formatted_spectrum()，读取与波长相对应的光谱值；S513、调用sbapi_close_device()，关闭设备；S514、调用sbapi_shutdown()，关闭通信连接。在上述技术方案的基础上，步骤S6所述的数据保存包括以下步骤：S61：调用fopen函数，新建并打开文件；S62：调用fprintf函数，将数据输出到文件中；S63：调用fclose函数，关闭并保存文件。在上文中，以sbapi开头的函数为光谱仪所对应的驱动程序中的函数；其它涉及的函数为c/c++函数。一种基于Linux和ARM的通用光谱检测装置包括：控制箱、光谱数据采集单元、参数调节单元及罩壳，所述的光谱数据采集单元和参数调节单元位于罩壳内，所述的控制箱与光谱数据采集单元、参数调节单元相连；所述控制箱包括ARM8、单片机9；所述光谱数据采集单元包括透射光纤固定架2、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Linux和ARM的通用光谱检测装置，其特征在于，包括：控制箱、光谱数据采集单元、参数调节单元及罩壳，所述的光谱数据采集单元和参数调节单元位于罩壳内，所述的控制箱与光谱数据采集单元、参数调节单元相连；所述控制箱包括ARM(8)、单片机(9)；所述光谱数据采集单元包括透射光纤固定架(2)、样品台(3)、反射光纤固定架(6)、光纤(7)、六个卤钨灯光源(10)、两个反射光源固定架(12)、光谱仪(15)；光纤(7)与光谱仪(15)相连，光谱仪(15)与ARM(8)相连，光通过光纤(7)进入光谱仪(15)，所述ARM(8)用于通过光谱仪(15)读取光强信息；所述参数调节单元包括升降台(1)、光源转塔(11)、丝杠滑台(13)；所述罩壳包括弧形扇门(4)、光谱暗箱(5)和载物台(14)；所述ARM(8)通过RS232串口控制单片机(9)点亮卤钨灯光源(10)；所述光谱暗箱(5)前部设有弧形扇门(4)，所述载物台(14)置于光谱暗箱(5)内部；所述光源转塔(11)固定于丝杠滑台(13)上；所述丝杠滑台(13)垂直固定于载物台(14)上；所述光源转塔(11)上设有四个工位，四个卤钨灯光源(10)分别安装于四个工位上，用于调节不同功率光源；另外两个卤钨灯光源(10)分别固定于两个反射光源固定架(12)上；所述反射光纤固定架(6)和两个反射光源固定架(12)分别固定于载物台(14)；所述透射光纤固定架(2)固定于升降台(1)上；所述样品台(3)位于载物台(14)上；所述升降台(1)位于载物台(14)下方；所述固定于光源转塔(11)上的四个卤钨灯光源(10)用于为透射光谱的采集提供稳定光源，固定于两个反射光源固定架(12)的两个卤钨灯光源(10)用于采集反射光谱时使用；所述透射光纤固定架(2)用于采集透射光谱时固定光纤(7)，反射光纤固定架(6)用于在采集反射光谱时固定光纤(7)；所述样品台(3)用于放置被检测样品；所述载物台(14)用于放置样品台(3)、丝杠滑台(13)、反射光纤固定架(6)和两个反射光源固定架(12)；所述丝杠滑台(13)用于调节光源转塔(11)上的卤钨灯光源(10)与样品台(3)的距离；所述升降台(1)用于调节透射光纤固定架(2)上的光纤(7)的高度；所述光谱暗箱(5)用于营造暗环境，避免外界光对采集的影响。...

【技术特征摘要】
1.一种基于Linux和ARM的通用光谱检测装置，其特征在于，包括：控制箱、光谱数据采集单元、参数调节单元及罩壳，所述的光谱数据采集单元和参数调节单元位于罩壳内，所述的控制箱与光谱数据采集单元、参数调节单元相连；所述控制箱包括ARM(8)、单片机(9)；所述光谱数据采集单元包括透射光纤固定架(2)、样品台(3)、反射光纤固定架(6)、光纤(7)、六个卤钨灯光源(10)、两个反射光源固定架(12)、光谱仪(15)；光纤(7)与光谱仪(15)相连，光谱仪(15)与ARM(8)相连，光通过光纤(7)进入光谱仪(15)，所述ARM(8)用于通过光谱仪(15)读取光强信息；所述参数调节单元包括升降台(1)、光源转塔(11)、丝杠滑台(13)；所述罩壳包括弧形扇门(4)、光谱暗箱(5)和载物台(14)；所述ARM(8)通过RS232串口控制单片机(9)点亮卤钨灯光源(10)；所述光谱暗箱(5)前部设有弧形扇门(4)，所述载物台(14)置于光谱暗箱(5)内部；所述光源转塔(11)固定于丝杠滑台(13)上；所述丝杠滑台(13)垂直固定于载物台(14)上；所述光源转塔(11)上设有四个工位，四个卤钨灯光源(10)分别安装于四个工位上，用于调节不同功率光源；另外两个卤钨灯光源(10)分别固定于两个反射光源固定架(12)上；所述反射光纤固定架(6)和两个反射光源固定架(12)分别固定于载物台(14)；所述透射光纤固定架(2)固定于升降台(1)上；所述样品台(3)位于载物台(14)上；所述升降台(1)位于载物台(14)下方；所述固定于光源转塔(11)上的四个卤钨灯光源(10)用于为透射光谱的采集提供稳定光源，固定于两个反射光源固定架(12)的两个卤钨灯光源(10)用于采集反射光谱时使用；所述透射光纤固定架(2)用于采集透射光谱时固定光纤(7)，反射光纤固定架(6)用于在采集反射光谱时固定光纤(7)；所述样品台(3)用于放置被检测样品；所述载物台(14)用于放置样品台(3)、丝杠滑台(13)、反射光纤固定架(6)和两个反射光源固定架(12)；所述丝杠滑台(13)用于调节光源转塔(11)上的卤钨灯光源(10)与样品台(3)的距离；所述升降台(1)用于调节透射光纤固定架(2)上的光纤(7)的高度；所述光谱暗箱(5)用于营造暗环境，避免外界光对采集的影响。2.如权利要求1所述的基于Linux和ARM的通用光谱检测装置，其特征在于，所述光源转塔(11)上设有的四个工位上设有的卤钨灯光源(10)的功率分别为20W、35W、50W、100W；所述单片机(9)为STM32。3.如权利要求1所述的基于Linux和ARM的通用光谱检测装置，其特征在于，所述罩壳外表面为驼色，罩壳内部喷涂亚光黑，所述弧形扇门(4)采用圆弧形双侧推拉式结构；所述两个反射光纤固定架(12)关于载物台(14)的中心呈中心对称。4.应用权利要求1～3任一权利要求所述的基于Linux和ARM的通用光谱检测装置的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、ARM环境配置：将驱动程序交叉编译进Linux内核中，刷新ARM板并将生成的动态链接库放置于ARM板/usr/lib目录下，实现ARM板环境的配置，连接光谱仪(15)并运行测试程序测试光谱仪(15)；S2、电脑环境配置：在电脑端安装UbuntuLinux系统和集成开发环境Qt并安装配置交叉编译工具,连接光谱仪(15)并对光谱仪(15)进行测试；S3、程序编写及交叉编译：在电脑端使用编辑器编写实现具体功能的源程序，使用交叉编译工具对其进行交叉编译生成在ARM板上运行的可执行程序二；S4、程序拷贝：将生成的可执行程序二通过U盘、SD卡或ftp命令拷贝到ARM板中并设置为启动程序；S5、光谱数据获取：调用驱动程序中函数来对光谱仪(15)进行设置，获取光谱数据；S6...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤修映，申志雄，董俊，荆渤文，张贝贝，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11