用于矿物光谱检测的自动观测装置制造方法
【专利摘要】本发明属于实验检测领域，具体地，涉及一种用于矿物光谱检测的自动观测装置。自动观测装置包括：机箱、样品仓、第一矿物分光镜、第二矿物分光镜、第一摄像头、第二摄像头、控制系统；LED光源设在机箱内，第一矿物分光镜、第二矿物分光镜的物镜端插入机箱内，第一矿物分光镜、第二矿物分光镜的目镜端分别与第一摄像头相连、第二摄像头相连；第一摄像头、第二摄像头分别通过第一传输电缆、第二传输电缆与数据卡相连；数据卡通过第三传输电缆与控制系统连接；机箱内的LED光源通过第四传输电缆与驱动电路相连，驱动电路通过第五传输电缆与控制系统相连。本发明提高了矿物样品的检测效率和鉴别的精确度，降低了对检测人员熟练程度和经验的要求。
【专利说明】用于矿物光谱检测的自动观测装置
【技术领域】
[0001]本发明属于实验检测领域，具体地，涉及一种用于矿物光谱检测的自动观测装置，用于实现对矿物样品的固定和自动观测。
【背景技术】
[0002]目前，矿物学上常利用不同矿物样品对全光谱可见光的选择性吸收作为矿物识别和鉴定的重要特征。公知的对矿物样品进行分光光谱检测一般有两种方式:最常用的是透射光检测法，全光谱可见光直接穿透过待测矿物样品后进入分光镜，可以观察到透射光谱；另一种方法是反射光检测法，全光谱可见光在待测矿物样品内发生反射和折射后，再进入分光镜。在操作过程中，这两种检测方式都采取用手工夹持的观测方法，即光源、分光镜和待测矿物样品全都依赖手工夹持。此种方法不仅效率低下，高度依赖检测者的经验和熟练程度，而且还存在着很多问题:
[0003](I)、所用的光源为大功率光纤灯，功耗大，结构复杂，光纤软管非常容易损坏，而且长时间工作产生的高温会破坏矿物样品；
[0004](2)、在夹持尺寸较小的矿物样品时，少部分光线会透过手指进入分光镜，在观测到的光谱中混入人体血液的光谱，给检测结果带来很大的误差；
[0005](3)、观测空间不密闭，有部分杂光直接射入分光镜观察孔，降低观测到的光谱分辨率；
[0006](4)、在分光镜目镜中观测结果无法存档；
[0007](5)、同一样品的透射光谱和反射光谱无法做对比研究。
[0008]专利号为ZL200320125527.4的实用新型专利“一种用于宝石的夹持装置”公开了一种用于宝石的夹持装置，由分光镜夹取架、宝石固定架、中心连接架以及光源夹取架构成。将中心连接架从宝石固定架中拔出，将需要鉴别的宝石从宝石固定架右侧的轴孔中放入，并通过旋转三个宝石固定架调整螺栓手柄将宝石固定在宝石固定架中，然后再将中心连接架插入到宝石固定架的右侧轴孔中，然后将光源固定在光源夹取架上，最后再将分光镜插入到分光镜夹取架中心轴孔中，并使分光镜与软质遮光片和宝石紧密接触。该实用新型仅适用于透射光观测，在反射光观测法中无法使用，而且光纤灯长时间工作发热容易损坏待测矿物样品，也无法对观测结果进行保存。
[0009]综上所述，现有技术中，矿物光谱检测操作复杂、所用检测设备容易损坏；设备运行中产生的高温，不仅产生巨大的能耗，而且很容易对矿物样品造成破坏，有悖于“无损检测”的基本准则；检测过程受外界环境影响大，造成检测结果误差大、分辨率低，而且无法存档，更不能将透射与反射两种检测方法所得到的结果放在一起进行精确的对比分析。上述问题的存在，直接降低了矿物光谱检测的工作效率以及检测结果的精确度。
【发明内容】
[0010]为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种用于矿物光谱检测的自动检测装置，采用机械装置对矿物分光镜和待测矿物样品进行固定，采用低能耗的LED光源作为发射光源，并利用摄像头采集检测结果。
[0011]为实现上述目的，本发明采用下述方案:
[0012]用于矿物光谱检测的自动观测装置，包括:机箱、样品仓、第一矿物分光镜、第二矿物分光镜、第一摄像头、第二摄像头、控制系统；机箱内设有LED光源，样品仓设在机箱内的底部；第一矿物分光镜物镜端插入机箱内，目镜端与第一摄像头相连；第二矿物分光镜的物镜端插入机箱内，目镜端与第二摄像头相连；第一摄像头通过第一传输电缆与数据卡相连；第二摄像头通过第二传输电缆与数据卡相连；数据卡通过第三传输电缆与控制系统连接；机箱内的LED光源通过第四传输电缆与驱动电路相连，驱动电路通过第五传输电缆与控制系统相连。
[0013]相对于现有技术，本发明的有益效果如下:
[0014](I)、利用机械装置对矿物分光镜和样品进行固定，不仅方便高效，稳定可靠，而且检测空间完全密闭，消除了外界环境的影响。
[0015](2)、利用寿命长、能耗低的全光谱LED作为发射光源，不但操作简单、故障率低，而且长时间检测过程不会损坏待测矿物样品。
[0016](3)、通过摄像头分别采集同一样品的反射光谱和透射光谱，并进行存档和对比分析，可以提高检测结果的精确度。
[0017](4)、提高了矿物样品的检测效率和鉴别的精确度，降低了对检测人员熟练程度和经验的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是用于矿物光谱检测的自动观测装置的主视示意图；
[0019]图2是用于矿物光谱检测的自动观测装置的机箱主视示意图；
[0020]图3是用于矿物光谱检测的自动观测装置的机箱左视示意图；
[0021]图4是用于矿物光谱检测的自动观测装置的右视示意图；
[0022]图5是用于矿物光谱检测的自动观测装置的机箱后视示意图；
[0023]图6是用于矿物光谱检测的自动观测装置的机箱剖视示意图；
[0024]图7是用于矿物光谱检测的自动观测装置的样品仓主视示意图；
[0025]图8是用于矿物光谱检测的自动观测装置的样品仓俯视示意图；
[0026]图9是用于矿物光谱检测的自动观测装置的样品仓右视示意图；
[0027]图10是用于矿物光谱检测的自动观测装置样品仓剖视示意图；
[0028]图11为用于矿物光谱检测的自动观测装置的遮光片主视图。
【具体实施方式】
[0029]如图1所示，用于矿物光谱检测的自动观测装置，包括:机箱1、样品仓2、第一矿物分光镜3、第二矿物分光镜4、第一摄像头5、第二摄像头6、控制系统7 ;机箱I内设有LED光源，样品仓2设在机箱I内的底部；第一矿物分光镜3物镜端插入机箱I内，目镜端与第一摄像头5相连；第二矿物分光镜4的物镜端插入机箱I内，目镜端与第二摄像头6相连；第一摄像头5通过第一传输电缆511与数据卡512相连；第二摄像头6通过第二传输电缆611与数据卡512相连；数据卡512通过第三传输电缆513与控制系统7连接；机箱内的LED光源通过第四传输电缆713与驱动电路712相连，驱动电路712通过第五传输电缆711与控制系统7相连。
[0030]第一摄像头5读取第一矿物分光镜3目镜孔处画面后，由第一传输电缆511将所观测到的信息传送至数据卡512，信息经数据卡512后由第三传输电缆513输送至控制系统7 ;控制系统7可观察目镜内的图像，还可将观测图像进行存储并输出到指定文件当中。
[0031]第二摄像头6读取第二矿物分光镜4目镜孔处画面后，由第二传输电缆611将所观测到的信息传送至数据卡512，信息经数据卡512后由第三传输电缆513输送至控制系统7 ;控制系统7可观察目镜内的图像，还可将观测图像进行存储并输出到指定文件当中。
[0032]第一摄像头5、第一矿物分光镜3相连处设有第一密闭罩311,第一密闭罩311可以起到连接第一摄像头5与第一矿物分光镜3以及遮挡外界光线干扰的作用，使用时利用第一密闭罩311将第一摄像头5与第一矿物分光镜3的目镜端连接起来,第一摄像头5即可实时读取第一矿物分光镜3目镜孔处画面。
[0033]第二摄像头6、第二矿物分光镜4相连处设有第二密闭罩411，第二密闭罩411可以起到连接第二摄像头6与第二矿物分光镜4以及遮挡外界光线干扰的作用，使用时利用第二密闭罩411将第二摄像头6与第二矿物分光镜4的目镜端连接起来，第二摄像头6即可实时读取第二矿物分光镜4目镜孔处画面。
[0034]如图2、图3、图4、图6所示，机箱I由前机箱壳111、左上机箱壳112、后机箱壳113、右机箱壳114、下机箱壳115组成，前机箱壳111、左上机箱壳112、后机箱壳113、右机箱壳114、下机箱壳115之间固定连接，形成密闭的空间；
[0035]前机箱壳111、后机箱壳113、右机箱壳114、下机箱壳115均由单一平面构成；左上机箱壳112由左壳面1120、斜壳面1121、上壳面1122三个平面组成，左壳面1120与下机箱壳115、上壳面1122间的夹角均呈90°，左壳面1120与斜壳面1121间夹角呈135°，斜壳面1121与上壳面1122间的夹角呈135° ；
[0036]前机箱壳111上设有插销门1116,拔出插销门1116后可自由取放样品仓2 ;
[0037]上壳面1122的内侧装有第一 LED灯底座1123、第二 LED灯底座1124、第三LED灯底座1125，第一 LED灯底座1123内安装有第一全光谱白光LED灯1126，第二 LED灯底座1124内安装有第二全光谱白光LED灯1127，第三LED灯底座1125内安装有第三全光谱白光LED灯1128 ;第一 LED灯底座1123紧邻左上机箱壳112与右机箱壳114的交线，且不与第五LED灯底座1146、第五全光谱白光LED灯1148形成干涉；第三LED灯底座1125安装于第二样品夹214的正上方；第二 LED灯底座1124安装于第一 LED灯底座1123与第三LED灯底座1125连线的中点。
[0038]右机箱壳114内侧装有第四LED灯底座1145、第五LED灯底座1146，第四LED灯底座1145内安装有第四全光谱白光LED灯1147，第五LED灯底座1146内安装有第五全光谱白光LED灯1148 ;第四LED灯底座1145安装于右机箱壳114内侧，并与第一样品夹212、第三通孔219、第一矿物分光镜3物镜端观测孔共轴；第五LED灯底座1146安装于右机箱壳114内侧,其在垂直方向上的位置需高于第二矿物分光镜4物镜端观测孔,且不得与第一LED灯底座1123、第一全光谱白光LED灯1126形成干涉。
[0039]第一全光谱白光LED灯1126、第二全光谱白光LED灯1127、第三全光谱白光LED灯1128、第四全光谱白光LED灯1147、第五全光谱白光LED灯1148，均处于同一竖向平面A-A内。
[0040]第一全光谱白光LED灯1126、第二全光谱白光LED灯1127、第三全光谱白光LED灯1128、第五全光谱白光LED灯1148的所发射出来的灯光聚焦于第二样品夹214处；
[0041]第四全光谱白光LED灯1147的光路与第一样品夹212、第三通孔219、第一矿物分光镜3的物镜端观测孔在同一条直线上；
[0042]第一全光谱白光LED灯1126、第二全光谱白光LED灯1127、第三全光谱白光LED灯1128、第四全光谱白光LED灯1147、第五全光谱白光LED灯1148通过第四传输电缆713与驱动电路712相连，驱动电路712通过第五传输电缆711与控制系统7相连；
[0043]左上机箱壳112的左壳面1120、斜壳面1121的中心分别开有第一通孔118、第二通孔119，
[0044]左上机箱壳112的左壳面1120、斜壳面1121外侧分别设有第一分光镜安装夹116、第二分光镜安装夹117 ;安装时将第一矿物分光镜3、第二矿物分光镜4的物镜端首先分别插入第一分光镜安装夹116、第二分光镜安装夹117的圆孔内，再分别插入第一通孔118、第二通孔119之内，然后拧紧第一分光镜安装夹116的螺钉1161、第二分光镜安装夹117的螺钉1171即可；第一通孔118和第二通孔119内侧装有软橡胶密封衬套，用于屏蔽外部光线。
[0045]第一矿物分光镜3与左上机箱壳112的左壳面1120垂直，第二矿物分光镜4与左上机箱壳112的斜壳面1121垂直，即第一矿物分光镜3与第二矿物分光镜4间的夹角呈45。；
[0046]如图7所示，样品仓2呈U形，样品仓2底部设有T形槽，下机箱壳115上设有T形导轨1151，T形槽可与T形导轨1151配合；样品仓2的U形空间内底面上镶嵌有第一支撑杆211，第一支撑杆211上安装有第一样品夹212，第一样品夹212用于夹持透射法观测的矿物样品；样品仓2的U形空间外顶面上镶嵌有第二支撑杆213，第二支撑杆213上安装有第二样品夹214，第二样品夹214用于夹持反射法观测的矿物样品；样品仓2左端开有矩形豁口 215，矩形豁口 215上下两侧分别设有上矩形槽216、下矩形槽217，上矩形槽216、下矩形槽217用于放置遮光片218 ；
[0047]遮光片218为长方体薄片，其上开有第三通孔219;使用时将遮光片插入上矩形槽216、下矩形槽217中，遮光片218可将矩形豁口 215全部堵住，仅有第三通孔219可允许光线透过；遮光片218安装定位之后，第三通孔219与第一矿物分光镜3物镜端观测孔、待测矿物样品、第四全光谱白光LED灯1147同轴；
[0048]控制系统7发出LED灯驱动信号，经第五传输电缆711传输至驱动电路712，驱动电路712通过第四传输电缆713直接驱动第一全光谱白光LED灯1126、第二全光谱白光LED灯1127、第三全光谱白光LED灯1128、第四全光谱白光LED灯1147、第五全光谱白光LED灯1148，完成对LED灯点亮和熄灭的控制；
[0049]控制系统7可进行两种工作模式的选择；当选择透射观测工作模式时，控制系统7控制点亮第四全光谱白光LED灯1147，第一摄像头5工作；第四全光谱白光LED灯1147的光路通过第一样品夹212、待测矿物样品、遮光片218上的第三通孔219后射入第一矿物分光镜3物镜端观测孔；第一摄像头5在第一矿物分光镜3的目镜端所采集到的观测画面在保存于文件的同时也将持续显示于控制系统7的观测界面窗口的上半部分；
[0050]当选择反射观测工作模式时，控制系统7控制点亮第一全光谱白光LED灯1126、第二全光谱白光LED灯1127、第三全光谱白光LED灯1128、第五全光谱白光LED灯1148，第二摄像头5工作；第一全光谱白光LED灯1126、第二全光谱白光LED灯1127、第三全光谱白光LED灯1128、第五全光谱白光LED灯1148光路汇聚于第二样品夹214处，经待测矿物样品表面反射后射入第二矿物分光镜4物镜端观测孔；第二摄像头6在第二矿物分光镜4的目镜端所采集到的观测画面在保存于文件的同时也将持续显示于控制系统7的观测界面窗口的下半部分；
[0051]控制系统7的两种工作模式不可同时运行，当在两种工作模式之间进行切换时，前一种工作模式所得的观测画面在保存于文件的同时也将持续显示于控制系统的观测界面窗口之上。由此，在观测界面窗口之上可以得到透射和反射两种工作模式的观测结果，以便于将同一样品的透射和反射检测结果进行对比研究。
【权利要求】
1.一种用于矿物光谱检测的自动观测装置，包括:机箱、样品仓、第一矿物分光镜、第二矿物分光镜、第一摄像头、第二摄像头、控制系统；其特征在于:机箱内设有LED光源，样品仓设在机箱内的底部；第一矿物分光镜物镜端插入机箱内，目镜端与第一摄像头相连；第二矿物分光镜的物镜端插入机箱内，目镜端与第二摄像头相连；第一摄像头通过第一传输电缆与数据卡相连；第二摄像头通过第二传输电缆与数据卡相连；数据卡通过第三传输电缆与控制系统连接；机箱内的LED光源通过第四传输电缆与驱动电路相连，驱动电路通过第五传输电缆与控制系统相连。
2.根据权利要求1所述的用于矿物光谱检测的自动观测装置，其特征在于:第一摄像头、第一矿物分光镜相连处设有第一密闭罩，第二摄像头、第二矿物分光镜相连处设有第二密闭罩。
3.根据权利要求1-2所述的用于矿物光谱检测的自动观测装置，其特征在于:机箱由前机箱壳、左上机箱壳、后机箱壳、右机箱壳、下机箱壳组成，机箱壳前机箱壳、左上机箱壳、后机箱壳、右机箱壳、下机箱壳之间固定连接，形成密闭的空间。
4.根据权利要求1-3所述的用于矿物光谱检测的自动观测装置，其特征在于:前机箱壳、后机箱壳、右机箱壳、下机箱壳均由单一平面构成；左上机箱壳由左壳面、斜壳面、上壳面三个平面组成，左壳面与下机箱壳、上壳面间的夹角均呈90°，左壳面与斜壳面间夹角呈135°，斜壳面与上壳面间的夹角呈135° ;前机箱壳上设有插销门。
5.根据权利要求1-4所述的用于矿物光谱检测的自动观测装置，其特征在于:上壳面的内侧装有第一 LED灯底座、第二 LED灯底座、第三LED灯底座，第一 LED灯底座内安装有第一全光谱白光LED灯，第二 LED灯底座内安装有第二全光谱白光LED灯，第三LED灯底座内安装有第三全 光谱白光LED灯；第一 LED灯底座紧邻左上机箱壳与右机箱壳的交线，且不与第五LED灯底座、第五全光谱白光LED灯形成干涉；第三LED灯底座安装于第二样品夹的正上方；第二 LED灯底座安装于第一 LED灯底座与第三LED灯底座连线的中点。
6.根据权利要求1-5所述的用于矿物光谱检测的自动观测装置，其特征在于:右机箱壳内侧装有第四LED灯底座、第五LED灯底座，第四LED灯底座内安装有第四全光谱白光LED灯，第五LED灯底座内安装有第五全光谱白光LED灯；第四LED灯底座安装于右机箱壳内侧，并与第一样品夹、第三通孔、第一矿物分光镜物镜端观测孔共轴；第五LED灯底座安装于右机箱壳内侧，其在垂直方向上的位置需高于第二矿物分光镜物镜端观测孔，且不得与第一 LED灯底座、第一全光谱白光LED灯形成干涉。
7.根据权利要求1-6所述的用于矿物光谱检测的自动观测装置，其特征在于:第一全光谱白光LED灯、第二全光谱白光LED灯、第三全光谱白光LED灯、第四全光谱白光LED灯、第五全光谱白光LED灯，均处于同一竖向平面内。
8.根据权利要求1-7所述的用于矿物光谱检测的自动观测装置，其特征在于--第一全光谱白光LED灯、第二全光谱白光LED灯、第三全光谱白光LED灯、第五全光谱白光LED灯的所发射出来的灯光聚焦于第二样品夹处；第四全光谱白光LED灯与第一样品夹、第三通孔、第一矿物分光镜的物镜端观测孔在同一条直线上；第一全光谱白光LED灯、第二全光谱白光LED灯、第三全光谱白光LED灯、第四全光谱白光LED灯、第五全光谱白光LED灯通过第四传输电缆与驱动电路相连，驱动电路通过第五传输电缆与控制系统相连；左上机箱壳的左壳面、斜壳面的中心分别开有第一通孔、第二通孔；左上机箱壳的左壳面、斜壳面外侧分别设有第一分光镜安装夹、第二分光镜安装夹；安装时将第一矿物分光镜、第二矿物分光镜的物镜端首先分别插入第一分光镜安装夹、第二分光镜安装夹的圆孔内，再分别插入第一通孔、第二通孔之内，然后拧紧第一分光镜安装夹的螺钉、第二分光镜安装夹的螺钉即可；第一通孔和第二通孔内侧装有软橡胶密封衬套。
9.根据权利要求1-8所述的用于矿物光谱检测的自动观测装置，其特征在于:第一矿物分光镜与左上机箱壳的左壳面垂直，第二矿物分光镜与左上机箱壳的斜壳面垂直，即第一矿物分光镜与第二矿物分光镜间的夹角呈45°。
10.根据权利要求1-9所述的用于矿物光谱检测的自动观测装置，其特征在于:样品仓呈U形，样品仓底部设有T形槽，下机箱壳上设有T形导轨，T形槽可与T形导轨配合；样品仓的U形空间内底面上镶嵌有第一支撑杆，第一支撑杆上安装有第一样品夹，样品仓的U形空间外顶面上镶嵌有第二支撑杆，第二支撑杆上安装有第二样品夹，样品仓左端开有矩形豁口，矩形豁口上下两侧分别设有上矩形槽、下矩形槽，上矩形槽、下矩形槽用于放置遮光片；遮光片为长方形薄片，其上开有第三通孔；使用时将遮光片插入上矩形槽、下矩形槽中，遮光片可将矩形豁口全部堵住，仅有第三通孔可允许光线透过；遮光片安装定位之后，第三通孔与第一矿物分光镜物镜端观测孔、待测矿物样品、第四全光谱白光LED灯同轴；控制系统发出LED灯驱动信号，经第五传输电缆传输至驱动电路，驱动电路通过第四传输电缆直接驱动第一全光谱白光LED灯、第二全光谱白光LED灯、第三全光谱白光LED灯、第四全光谱白光LED灯、第五全光谱白光LED灯，完成对LED灯点亮和熄灭的控制。
【文档编号】G01N21/25GK104075999SQ201410336897
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】宋鹰, 杨伟超, 赵玉明 申请人:中国石油大学(华东)