CN106959282A - 一种基于近红外光谱技术的固体在线检测装置 - Google Patents
一种基于近红外光谱技术的固体在线检测装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106959282A CN106959282A CN201710105624.3A CN201710105624A CN106959282A CN 106959282 A CN106959282 A CN 106959282A CN 201710105624 A CN201710105624 A CN 201710105624A CN 106959282 A CN106959282 A CN 106959282A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sample
- station
- solid
- measuring device
- line measuring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 5
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 claims description 2
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 abstract description 5
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 abstract description 2
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 abstract description 2
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 abstract description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3563—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing solids; Preparation of samples therefor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/359—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using near infrared light
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明提供一种基于近红外光谱技术的固体在线检测装置,包括可移动的箱体,以及置于该箱体上的取样***、样品输运***、样品预处理***、光学***和样品负压回收***,所述样品输运***覆盖了第一工位、第二工位、第三工位和第四工位,所述取样***用于将生产线上的样品送至第一工位,所述样品预处理***在第二工位将样品碾碎并压实,所述光学***用于对第三工位上的样品进行漫反射光谱采集,所述样品负压回收***用于将第四工位上的样品排出。本发明装置通用性强且可自由移动,便于安装在类似大米、面粉、饲料等生产传送带旁进行快速、准确、无污染地在线检测。
Description
技术领域
本发明涉及在线分析检测技术领域,具体涉及一种基于近红外光谱技术的固体在线检测装置,用于对多种在线生产固体的多种品质参数无损、快速、准确地自动检测。
背景技术
随着生产过程中对先进控制要求的不断提高,在线分析仪越来越广泛地进入企业生产的各个环节,它能及时、准确地提供数据,能对原料和生产的中间环节进行监控。近年来,近红外光谱技术作为一种绿色的分析技术,由于其测量精度高、分析速度快、多种成分同时可测等优点在很多相关领域得到迅速发展。
与液体样品相比较,固态样品更为复杂,具有较高的非均匀性;此外,固体粉末是可压缩的,对其测量时保证光密度和光程恒定是极其困难的,充填紧密程度可显著影响光散射和光的穿透深度。因此,对固态样品的在线分析尤为困难。
目前,一般针对不同的在线检测情况(不同样品、不同的几何形状以及不同的颗粒直径),各类工程人员搭建了不同的在线取样及测试装置。比如,日本日清制粉株式会社开发了一种用于面粉生产过程在线分析的装置,由定量取样和输送单元以及制样和分析单元两部分组成,首先利用自取取样器从面粉气动输送的主管道取出样品,经旋风分离器脱出气体进入容量调节器,以保证取到足够数量的样品,然后再通过气动输送到第二个旋风分离器中,分离出来的固体样品进入制样单元,并由安装在上方的漫反射式近红外光谱仪进行分析。测量结束后,输送装置被接通,样品被排出,重新回到主管道中。
然后,现有装置大多通用性不强,测量场景单一,且对检测样品要求较高,很多原始样品未经预处理无法进行在线检测;且由于样品尺寸不同,测量过程中光聚焦和光程一致性无法保证,即检测精度有待提高。
发明内容
本发明提供一种针对固体样品的基于近红外光谱技术的在线检测装置,该装置通用性强且可自由移动,适用于对固体样品的在线检测装置,可使得整个取样、预处理、检测、分析和回收过程可控并连续化,便于安装在类似大米、面粉、饲料等生产传送带旁进行快速、准确、无污染地在线检测。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
一种基于近红外光谱技术的固体在线检测装置,包括可移动的箱体,以及置于该箱体上的取样***、样品输运***、样品预处理***、光学***和样品负压回收***,所述样品输运***覆盖了第一工位、第二工位、第三工位和第四工位,所述取样***用于将生产线上的样品送至第一工位,所述样品预处理***在第二工位将样品碾碎并压实,所述光学***用于对第三工位上的样品进行漫反射光谱采集,所述样品负压回收***用于将第四工位上的样品排出。
所述取样***包括机械臂、设置在机械臂前端能够自由伸缩的吸附机构,以及安装在箱体上的主轴,该机械臂能够绕主轴自由旋转至生产线负压吸取样品和旋转至第一工位上方放置样品。
所述样品预处理***采用竖直安装的气缸组件。
所述光学***包括光源***、光谱采集***和近红外光谱仪,其中光谱采集***收集样品的漫反射光谱,并将数据传输至近红外光谱仪中进行处理。
所述箱体一侧设置有废料缸,所述样品负压回收***将已检测的样品回收至该废料缸。
所述样品输运***包括转动圆台以及置于转动圆台上的样品盘,所述第一工位、第二工位、第三工位和第四工位沿转动圆台的圆周方向依次分布。
固体样品在样品传送带上传送,通过取样***从生产输送的主传送带上取出样品,放至样品盘中转动至样品预处理***的钻头下方,经碾碎压实后转动至光学***的探头下方进行漫反射光谱采集,并进行数据分析和发送,测量分析结束后,将样品传送至样品负压回收***,排出样品,清洗样品盘,进行下一次测量。
由以上技术方案可知,本发明具有如下有益效果:
1、整个装置可自由移动,适用于对固体样品的在线检测,使得整个取样、预处理、检测、分析和回收过程可控并连续化,整个过程绿色无污染;
2、装置通用性强,针对不同的固体样品,可适当调整取样、预处理中的参数并选择不同的光谱预测模型,适用范围较广;
3、本装置中特有的自动预处理装置,能将固体样品碾碎并压实,从而保证测量过程中的光聚焦和光程一致性,大大提高检测精度。
附图说明
图1为本发明的轴测图一;
图2为本发明的轴测图二;
图3为本发明的俯视图;
图4为图3的剖视图。
图中:10、箱体,11、废料缸,20、取样***,21、机械臂,22、吸附机构,23、主轴,30、样品输运***,31、第一工位,32、第二工位,33、第三工位,34、第四工位,35、转动圆台,36、样品盘,40、样品预处理***,50、光学***,51、光源***,52、光谱采集***,53、近红外光谱仪,60、样品负压回收***。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。
如图1和2所示,所述固体在线检测装置包括可移动的箱体10,以及置于该箱体上的取样***20、样品输运***30、样品预处理***40、光学***50和样品负压回收***60。
如图3所示,所述样品输运***30覆盖了第一工位31、第二工位32、第三工位33和第四工位34,所述取样***用于将生产线上的样品送至第一工位,所述样品预处理***在第二工位将样品碾碎并压实,所述光学***用于对第三工位上的样品进行漫反射光谱采集,所述样品负压回收***用于将第四工位上的样品排出。所述样品输运***30包括转动圆台35以及置于转动圆台上的样品盘36,转动圆台下安装有电机,所述第一工位、第二工位、第三工位和第四工位沿转动圆台的圆周方向依次分布。电机控制转动圆台进行旋转,将样品盘旋转至第二工位,即样品预处理***中的冲压气缸正下方;经由样品预处理***将样品碾碎和压实后,转动圆台继续旋转至第三工位,即光学***正下方,进行近红外光谱信息采集;信号采集结束后,转动圆台继续旋转至第四工位,即样品负压回收***正下方,进行样品的回收。
所述取样***20包括机械臂21、吸附机构22和主轴23,其中机械臂采用三自由度的结构,吸附机构通过可自由伸缩的液压式伸缩杆设置在机械臂的前端,所述主轴安装在箱体上,该机械臂能够绕主轴自由旋转至生产线负压吸取样品,后再旋转至第一工位样品盘上方放置样品。
所述样品预处理***40采用竖直安装的气缸组件,在样品盘旋转至其下方时,实现对固体样品的碾碎压实。
如图3所示,所述光学***50包括光源***51、光谱采集***52和近红外光谱仪53,其中光谱采集***收集样品的漫反射光谱,并将数据传输至近红外光谱仪中进行处理。所述光源***为一圆筒结构,圆筒中放置小卤素灯泡以及背向放置的两个平凸镜用于发射光的准直和聚焦。光谱采集***同样也为一个圆筒结构,圆筒顶端使用螺纹结构固定光纤,圆筒底端放置一个平凸镜用于对反射光的聚焦。
所述箱体10一侧设置有废料缸11,所述样品负压回收***将已检测的样品回收至该废料缸,箱体的另一侧设置有控制器,光学***的近红外光谱仪也置于箱体内,可外接一个笔记本电脑用以对光谱数据的处理、存储与显示。
所述控制器采用DSP(微处理芯片)或FPGA(可编程逻辑器件)中任意一种,并通过其来控制取样***、样品输运***、样品预处理***、光学***以及样品回收***的启动和停止。
本发明的工作原理:
1)首先将本发明装置移动至固体材料生产线旁,稳定后启动装置,此时工作指示灯亮起;
2)启动取样***,操作机械臂旋转至生产线上方后启动液压式伸缩杆,利用负压吸取固体样品,后旋转机械臂的主轴,待伸缩杆位于样品台正上方时,放置样品,此时样品盘位于第一工位;
3)启动样品输运***的转动圆台,将装满样品的样品盘旋转至第二工位即样品预处理***正下方,停止转动圆台;
4)启动样品预处理***,伸长气缸杆碾碎压实样品,后收缩气缸杆;
5)再次旋转转动圆台,将样品盘转动至第三工位即光学***正下方;
6)启动光学***,收集待测固体样品的漫反射光谱,并将数据传输至近红外光谱仪和笔记本电脑中进行后续处理;
7)再次旋转转动圆台,将样品盘转动至第四工位即样品回收***正下方,使用负压吸取方式将已检测样品回收至废料缸;
8)旋转转动圆台至第一工位,再次启动取样***,重复上述步骤。
本发明装置具有较强的通用性,针对不同的固体样品,可适当调整取样、预处理中的参数并选择不同的光谱预测模型。另外,本装置中特有的自动预处理装置,能将固体样品碾碎并压实,从而保证测量过程中的光聚焦和光程一致性,有效提高检测精度。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种基于近红外光谱技术的固体在线检测装置,其特征在于,包括可移动的箱体(10),以及置于该箱体上的取样***(20)、样品输运***(30)、样品预处理***(40)、光学***(50)和样品负压回收***(60),所述样品输运***覆盖了第一工位(31)、第二工位(32)、第三工位(33)和第四工位(34),所述取样***用于将生产线上的样品送至第一工位,所述样品预处理***在第二工位将样品碾碎并压实,所述光学***用于对第三工位上的样品进行漫反射光谱采集,所述样品负压回收***用于将第四工位上的样品排出。
2.根据权利要求1所述的固体在线检测装置,其特征在于,所述取样***(20)包括机械臂(21)、设置在机械臂前端能够自由伸缩的吸附机构(22),以及安装在箱体上的主轴(23),该机械臂能够绕主轴自由旋转至生产线负压吸取样品和旋转至第一工位上方放置样品。
3.根据权利要求1所述的固体在线检测装置,其特征在于,所述样品预处理***(40)采用竖直安装的气缸组件。
4.根据权利要求1所述的固体在线检测装置,其特征在于,所述光学***(50)包括光源***(51)、光谱采集***(52)和近红外光谱仪(53),其中光谱采集***收集样品的漫反射光谱,并将数据传输至近红外光谱仪中进行处理。
5.根据权利要求1所述的固体在线检测装置,其特征在于,所述箱体(10)一侧设置有废料缸(11),所述样品负压回收***(60)将已检测的样品回收至该废料缸。
6.根据权利要求1至5任一项所述的固体在线检测装置,其特征在于,所述样品输运***(30)包括转动圆台(35)以及置于转动圆台上的样品盘(36),所述第一工位、第二工位、第三工位和第四工位沿转动圆台的圆周方向依次分布。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710105624.3A CN106959282A (zh) | 2017-02-26 | 2017-02-26 | 一种基于近红外光谱技术的固体在线检测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710105624.3A CN106959282A (zh) | 2017-02-26 | 2017-02-26 | 一种基于近红外光谱技术的固体在线检测装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106959282A true CN106959282A (zh) | 2017-07-18 |
Family
ID=59481021
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710105624.3A Pending CN106959282A (zh) | 2017-02-26 | 2017-02-26 | 一种基于近红外光谱技术的固体在线检测装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106959282A (zh) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108562555A (zh) * | 2018-06-06 | 2018-09-21 | 北京工商大学 | 基于微型近红外光谱仪的小麦粉品质在线检测*** |
CN108816869A (zh) * | 2018-09-07 | 2018-11-16 | 福建师范大学 | 一种衰减全反射红外光谱仪样品台清洁装置 |
CN109444125A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-03-08 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种pH值检测***及方法 |
CN109632411A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-04-16 | 中国农业大学 | 一种栽培基质前处理及成分快速光谱检测一体化*** |
CN110501474A (zh) * | 2019-09-25 | 2019-11-26 | 长沙开元仪器有限公司 | 一种在线水分仪 |
CN110736744A (zh) * | 2019-10-24 | 2020-01-31 | 北京航天益来电子科技有限公司 | 新型的化学确证运行装置 |
CN113231336A (zh) * | 2021-05-08 | 2021-08-10 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种在线分析面粉样品的装置和方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104458666A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-03-25 | 清华大学 | 基于激光诱导击穿光谱的固体样品在线检测***及方法 |
CN104483293A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-04-01 | 清华大学 | 基于激光诱导击穿光谱的固体样品在线测量***及方法 |
-
2017
- 2017-02-26 CN CN201710105624.3A patent/CN106959282A/zh active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104458666A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-03-25 | 清华大学 | 基于激光诱导击穿光谱的固体样品在线检测***及方法 |
CN104483293A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-04-01 | 清华大学 | 基于激光诱导击穿光谱的固体样品在线测量***及方法 |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108562555A (zh) * | 2018-06-06 | 2018-09-21 | 北京工商大学 | 基于微型近红外光谱仪的小麦粉品质在线检测*** |
CN108816869A (zh) * | 2018-09-07 | 2018-11-16 | 福建师范大学 | 一种衰减全反射红外光谱仪样品台清洁装置 |
CN108816869B (zh) * | 2018-09-07 | 2023-10-13 | 福建师范大学 | 一种衰减全反射红外光谱仪样品台清洁装置 |
CN109444125A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-03-08 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种pH值检测***及方法 |
CN109632411A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-04-16 | 中国农业大学 | 一种栽培基质前处理及成分快速光谱检测一体化*** |
CN109444125B (zh) * | 2018-11-27 | 2024-03-19 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种pH值检测***及方法 |
CN110501474A (zh) * | 2019-09-25 | 2019-11-26 | 长沙开元仪器有限公司 | 一种在线水分仪 |
CN110736744A (zh) * | 2019-10-24 | 2020-01-31 | 北京航天益来电子科技有限公司 | 新型的化学确证运行装置 |
CN113231336A (zh) * | 2021-05-08 | 2021-08-10 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种在线分析面粉样品的装置和方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106959282A (zh) | 一种基于近红外光谱技术的固体在线检测装置 | |
CN205246369U (zh) | 一种激光在线煤质检测分析*** | |
CN101308086B (zh) | 基于近红外光谱技术的水果内部品质在线检测装置 | |
WO2016086332A1 (zh) | 螺丝检测机 | |
WO2016086333A1 (zh) | 用于螺丝检测的视觉检测装置 | |
CN111504904A (zh) | 在线煤质激光检测*** | |
CN102661935A (zh) | Libs粉状物料皮带式检测装置 | |
CN106680019A (zh) | 一种激光在线煤质检测分析*** | |
CN109047038A (zh) | 一种粮食籽粒检测仪 | |
CN109781622B (zh) | 便携式智能金属矿石种类快速分辨仪 | |
CN104458666A (zh) | 基于激光诱导击穿光谱的固体样品在线检测***及方法 | |
CN206057205U (zh) | 一种笔记本电脑组件质量自动检测装置 | |
CN105547762A (zh) | 锅炉煤粉取样细度在线测量方法和装置 | |
CN104677827A (zh) | 一种基于便携式光纤光谱仪的可见近红外漫反射基线信号的扣除装置及其方法 | |
CN1114824C (zh) | 采样装置 | |
CN104483293A (zh) | 基于激光诱导击穿光谱的固体样品在线测量***及方法 | |
JPH06167455A (ja) | 円筒形の物体の検査 | |
CN111272693A (zh) | 一种基于近红外光谱的水泥生料成分在线检测装置 | |
CN202661379U (zh) | Libs粉状物料皮带式检测装置 | |
CN109520974A (zh) | 一种排水管道污泥中重金属的在线检测***及检测方法 | |
US11519868B2 (en) | Apparatus and method for analysing and processing granular material | |
US5261285A (en) | Powder granule sample inspection apparatus | |
CN209124416U (zh) | 一种粮食籽粒检测仪 | |
EP3948241A1 (en) | An apparatus to operate a quality control in industrial production lines, corresponding method and computer program product | |
RU2751572C2 (ru) | Спектрометрический зонд для отбора образцов сыпучего материала и автоматическое устройство для отбора образцов, содержащее указанный зонд |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170718 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |