基于激光透射的物料分选装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种基于激光透射的物料分选装置，利用激光线光源对待检测物料进行照射，基于不同物料的透明特性、体散射特性差异，激光线光源的透射光在其背面形成不同的强度和分布，光电传感器探测到光强度和分布信息，控制系统对信号进行处理，且与控制系统中预存的待保留物料的对应参数进行比对，判定是否为异物。本实用新型专利技术的优点在于：由于不同内部结构的物料体散射特性不同，同样的激光线光源分别照射后，会在其背面形成不同能量强度、不同能量分布的光斑，即产生不同的透射散射光信号，利用光电传感器快速的识别这种信号强度、分布的差异，进而控制物料剔除装置将需剔除物料快速剔除。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光电分选
，尤其涉及一种基于激光透射技术的物料分选装置。
技术介绍
光电分选装置应用于多种粮食、蔬菜、干果、茶叶等农产品，海产品，多种塑料、工业品等物料优劣品质的分选，能够快速有效的分辨并剔除出异物、分选不同品质等级的物料。目前主要的光电分选装置为光电色选装置。利用光电色选装置进行物料的分选时，主要是基于不同的物料对于某一波段的光吸收及反射差异而进行物料的区分识别，采用的光源通常为各种颜色的荧光灯管、LED线光源。该种装置在分选不同颜色的物料时存在优势，具有较高的颜色分辨率和空间分辨率。但是，因为光电色选主要是依据物料颜色差异进行分选的，因此，光电色选无法对物料中含有的颜色相近或相同的异物进行分选。用激光作为光源的分选装置则在物料的内部组织、成份分选上存在优势。由于激光具有高准直性、偏振性、单色性等优点，利用其作为光源，因物料内部组织结构和成分不同，信号光的散射、透射、偏振等特性存在差异，从而实现色选无法实现的物料分选功能(例如:壳、仁、杆、石子等颜色相同或相近，但组织结构不同的物料和异物)。目前已有的能够区分物料结构的激光分选装置主要是基于物料的反射、散射特性，通常利用激光点光束照射到物料表面，如果物料表面光斑大小、能量分布和激光束光斑比较变化很小，则物料比较“硬”，基本不透明；如果光斑发生扩散、能量分布发生较明显的变化，则物料比较“软”，具有一定透明特性。对于软性物料而言，由于其具有一定的透明特性，激光光束在照射物料之后一部分光束在物料表面以反射的方式进行散射，这部分散射的光称之为“反射散射光”，还有另外一部分光束在物料的内部发生散射后透过物料，这部分散射的光称之为“透射散射光”。中国专利申请CN200880125794公开了利用激光光束照射物料后的反射散射光的边缘效应进行探测来进行分选操作的技术方案，该方案能够较好的识别“软物料”和“硬物料”，但是该技术方案提供的分选装置不仅结构复杂、昂贵，调节难度大；而且对于较薄的透明物料或透明特性特别好的物料，此技术方案分选效果不如透射散射技术方案。究其原因，主要是因为:透射特性很好的物料，光能够部分透射过物料，而反射散射造成能量的重新分布相对于透射散射造成的能量重新分布现象不明显；同时对于某些特别透明的物料，如葡萄干，绝大部分光会透射过物料，其反射散射信号非常小，不利于分析。另外，当各种物料被激光照射时，因为内部结构及成分的不同，与反射散射光相比，透射散射光形成的光斑大小及能量分布情况非常复杂，因此，并不能简单的将“利用反射散射光”进行分选的技术方案应用于“依靠透射散射光”进行分选。美国专利申请US5865990公开了一种利用带壳稻谷内部裂纹的作用而使稻谷透射光强度变化从而将内部有裂纹的带壳稻谷剔除的技术方案，但是该技术方案仅是简单的公开了根据透射进行分选的原理，并且仅是根据透射光强度的变化对带裂纹的稻谷进行分选，并没有进一步公开详细的探测方法以及探测设备中光源与传感器的具体位置关系。
技术实现思路
针对现有技术存在的“不能有效进行透射特性很好的物料分选”的难题，本技术的目的是提供一种基于激光透射的物料分选装置，能够对不同透明特性、不同体散射特性的物料进行高精度分选，尤其适用于透射特性很好的物料的分选，如葡萄干、南瓜籽仁、核桃仁，开心果、蔬菜、水果、海产、塑料等，且结构简单可靠、具有成本优势。本技术采用以下技术方案解决上述技术问题:一种基于激光透射的物料分选装置，包括物料喂料装置、物料通道、控制系统、物料剔除装置，激光线光源、背景装置、光电传感器、所述激光线光源和所述光电传感器组成光电透射检测光路，光电传感器放置在物料通道的背向，激光线光源放置在物料通道的前向，利用激光线光源对待检测物料进行照射；光电传感器对透射过待检测物料的透射散射光进行信号探测并将所述信号传送至控制系统；所述控制系统连接物料剔除装置，控制系统判定所述待检测物料是否为异物；如是异物，则剔除。作为优化的技术方案，所述激光线光源的光出射面和光电传感器的探测面形成夹角小于5度。作为进一步优化的技术方案，所述激光线光源采用静态的激光线光源。所述激光线光源米用在激光器输出窗口前添加柱透镜或鲍威尔透镜将激光点光源转为线光源。或者，所述激光线光源采用多个张开小角度的激光器并排排列形成线光源。作为优化的技术方案，所述激光线光源的出射面为一扇面，所述扇面的张开角度小于30度。作为优化的技术方案，所述光电传感器观测张开的角度小于30度。作为优化的技术方案，定义所述被检测物料的下落轨迹面与所述激光线光源的出射面对称中心线相交的交点为Q1，所述被检测物料下落轨迹面与所述光电传感器中心主光轴相交的交点Q2，所述交点Ql与Q2间的垂直距离为d，待保留物料透射散射光光斑区域最外部边缘处于所述光电传感器的探测区域内的临界状态所对应的d为dl，待剔除物料透射散射光光斑区域最外部边缘处于所述光电传感器的探测区域内的临界状态所对应的d为d2 ；当所述dl>d2时，所述激光线光源，物料下落轨迹，光电传感器的设置关系保证所述d2 < dl ;当所述d2>dl时，所述激光线光源，物料下落轨迹，光电传感器的设置关系保证所述dl < d < d2。本技术的优点在于:对于较薄“软物料”(如南瓜籽)或透明特性很好的物料(如葡萄干、核桃仁)，高准直性的激光照射后，足够强的光能够透过物料。由于不同内部结构的物料体散射特性不同(如核桃仁和核桃壳)，同样的激光线光源分别照射后，会在其背面形成不同能量强度、不同能量分布的光斑，即产生不同的透射散射光信号，利用光电传感器快速的识别这种信号强度、分布的差异，进而控制物料剔除装置将需剔除物料快速剔除。故利用该激光透射分选装置能够实现所述物料的快速、高精度分选。且本技术提供的分选装置结构简单可靠、易于调节，在成本和性能上均具有优势。附图说明图1示出了本技术物料经激光透射后的光斑分布图，是从物料的正面来看。图2示出了本技术物料经激光透射后的激光路线示意图，是从物料的侧面来看。图3是激光线光源的出射面与光电传感器的检测面的关系示意图。图4示出了基于激光透射物料分选装置中的激光线光源结构示意图。图5示出了本技术提供的面阵光电传感器信号探测过程。图6示出了本技术提供的线阵光电传感器信号探测过程。图7示出了本技术提供的点传感器信号探测过程。图8和图9是对激光线光源，物料下落轨迹，探测器的设置关系的示意图。图10是以三线阵光电传感器为例的分选原理图。图11示出了本技术提供的基于激光透射的分选装置的一个实施例示意图。图12是利用本技术中基于激光透射物料分选装置采集所得南瓜籽仁和带壳南瓜籽图像。图13是利用本技术中基于激光透射物料分选装置采集所得核桃仁和核桃壳图像。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。本技术提供一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于激光透射的物料分选装置，包括物料喂料装置、物料通道、控制系统、物料剔除装置，其特征在于：还包括激光线光源、背景装置、光电传感器，所述激光线光源和所述光电传感器组成光电透射检测光路，光电传感器放置在物料通道的背向，激光线光源放置在物料通道的前向，激光线光源对待检测物料进行照射；光电传感器对透射过待检测物料的透射散射光进行信号探测并将所述信号传送至控制系统；所述控制系统连接所述物料剔除装置。

【技术特征摘要】
1.一种基于激光透射的物料分选装置，包括物料喂料装置、物料通道、控制系统、物料剔除装置，其特征在于:还包括激光线光源、背景装置、光电传感器，所述激光线光源和所述光电传感器组成光电透射检测光路，光电传感器放置在物料通道的背向，激光线光源放置在物料通道的前向，激光线光源对待检测物料进行照射；光电传感器对透射过待检测物料的透射散射光进行信号探测并将所述信号传送至控制系统；所述控制系统连接所述物料剔除装置。2.如权利要求1所述的基于激光透射的物料分选装置，其特征在于:所述激光线光源的光出射面和光电传感器的探测面形成夹角小于5度。3.如权利要求1所述的基于激光透射的物料分选装置，其特征在于:所述激光线光源采用静态的激光线光源。4.如权利要求1所述的基于激光透射的物料分选装置，其特征在于:所述激光线光源的出射面为一扇面,所述扇面的张开角度小于30度。5.如权利要求1所述的基于激光透射的物料分选装置，其特征在于:所述光电传感器观测张开的角度小于30度。6.如权利要求1所述的基于激光透射的物料分选装置，其特征在于:所述光电传感器采用的是面阵光电传感器。7.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：田明，林茂先，江东，常宏，刘宝莹，陈原，金鹏，李凯，胡修稳，何吉柱，
申请(专利权)人：合肥美亚光电技术股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：