一种激光干涉色选装置的制作方法

本发明涉及一种色选机，尤其是涉及一种激光干涉色选装置。

背景技术：

色选机是根据物料光学特性的差异，利用光电探测技术将颗粒物料中的异色颗粒自动分拣出来的设备。目前色选机被用于散体物料或包装工业品、食品品质检测和分级领域。

为了适应目前一些行业的色选机应用对于色选机的分选精度提出了更高的要求。中国专利cn111167747a公开了一种基于白光迈克尔逊干涉的新型色选机，包括依次连接的进料机构、色选机本体和分料斗，以及控制系统。所述色选机本体包括壳体，以及设于壳体内的第一光学系统和喷阀，其特征在于，所述第一光学系统包括第一图像传感器，以及依次设置的第一光源、第一透镜、第一半透半反镜、第一平面透镜和第一平面反光镜，所述进料机构、第一图像传感器、第一光源和喷阀均与控制系统连接。虽然有了更高的准确度，但是还是存在以下缺陷：受自然光影响大，需要遮光性好，并且无法检测到物料内部的缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了提供一种激光干涉色选装置，基于激光具有良好的单色性、方向性、高亮度，从而容易产生干涉图像，稳定性更高，激光光源具有一定的穿透性，可以检测到物料内部的缺陷，并且不用避光，环境光对其影响小。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种激光干涉色选装置，包括依次连接的进料机构、色选机本体和分料斗，以及控制系统，所述色选机本体包括壳体，以及设于壳体内的光学系统和喷阀，所述光学系统包括光源、光路模块和图像传感器，所述喷阀、进料机构、图像传感器和光源均与控制系统连接，所述光源为激光光源。

进一步的，所述激光光源为可见激光光源。

更进一步的，所述图像传感器为高速线阵彩色图像传感器或高速线阵黑白图像传感器。

进一步的，所述激光光源为红外激光光源。

更进一步的，所述图像传感器为红外图像传感器。

进一步的，所述激光光源的强度大于10mw。

更进一步的，所述激光光源的强度为20mw。

进一步的，所述光路模块包括激光扩束准直系统、半透半反镜、第一平面镜和平面反射镜，

所述激光光源发出的光线，经激光扩束准直系统均匀扩束和准直后照射至半透半反镜，分成透射和反射两束光，

经半透半反镜透射的光线照射到平面反射镜上后逆着入射方向反射回半透半反镜后发生第二次反射，得到参考光束，

经半透半反镜反射的光线照射到物料上后，经由物料表面反射回半透半反镜，发生透射，得到测量光束，

所述测量光束与参考光束经过半透半反镜后发生干涉，产生明暗相间的干涉条纹，被图像传感器接收，传送到控制系统，进行图像算法分析，判断物料的好坏，然后控制喷阀的开关从而对物料进行甄选。

进一步的，所述半透半反镜与入射光呈45度角安装，透射和反射比为50/50。

进一步的，所述光学系统共设有两个，且两个光学系统分别设置于物料下落点的两侧。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、由于激光具有良好的单色性、方向性、高亮度，容易产生干涉图像，稳定性更高，激光光源具有一定的穿透性，可以检测到物料内部的缺陷，并且不用避光，环境光对其影响小。

2、单色性好、测量精度更高，可以用于检测之前不能检测的复合材料结构、蜂窝夹层结构等。

3、激光光源为红外激光光源，抗干扰能力更强，对物质内部化学键有很强的识别能力。

4、激光光源为可见激光光源，亮度高，色彩饱和度高，可以达到更高分辨率的成像。

5、激光光源的大于10mw，此时为20mw，这个强度的光源能够在尽量低耗能的前提下达到色选成像精度的要求，对于光源的散热也较为有利。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

其中：101、壳体，201、震动喂料系统，301、进料口，401、滑槽，501激光光源，503、准直扩束系统，505、半透半反镜，507、图像传感器，509、平面反射镜，511、平面镜，513、白光光源，601、控制系统，701、喷阀，801、分料斗。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

光干涉技术是指被物体反射、折射或者衍射的一束光波与参考镜表面反射的另一束光波叠加产生干涉条纹的方法。激光干涉技术在很多领域用于精密测量，如光纤传感、微观轮廓复原、表面轮廓测量灯等。

利用激光干涉技术进行测量时，干涉条纹是测量信息的载体，通过对干涉条纹进行分析，可得到包含在条纹中的与被测表面结构相关的信息。在激光干涉测量中，激光通过干涉原理产生干涉条纹，形成的干涉图像，成像到图像传感器上。

本发明将激光干涉技术与色选技术相结合，可以实现微米级别的精密测量、分选，大大提高了色选机的分选精度，可以将色选机运用于更广阔的行业领域中，为色选机的进一步发展提供了有效的方法与途径。

一种激光干涉色选装置，包括依次连接的进料机构、色选机本体和分料斗801，以及控制系统601，色选机本体包括壳体101，以及设于壳体内的光学系统和喷阀701，光学系统包括光源、光路模块和图像传感器507，喷阀701、进料机构、图像传感器507和光源均与控制系统601连接，光源为激光光源。

由于激光具有良好的单色性、方向性、高亮度，容易产生干涉图像，稳定性更高，激光光源具有一定的穿透性，可以检测到物料内部的缺陷，并且不用避光，环境光对其影响小。

激光光源为可见激光光源，此时，图像传感器507为高速线阵彩色图像传感器或高速线阵黑白图像传感器。

激光光源为红外激光光源，此时图像传感器507为红外图像传感器。

激光光源的强度大于10mw，激光光源的亮度为20mw。

光路模块包括激光扩束准直系统503、半透半反镜505、第一平面镜511和平面反射镜509，激光光源501发出的光线，经激光扩束准直系统503均匀扩束和准直后照射至半透半反镜505，分成透射和反射两束光，经半透半反镜505透射的光线照射到平面反射镜509上后逆着入射方向反射回半透半反镜505后发生第二次反射，得到参考光束，经半透半反镜505反射的光线照射到物料上后，经由物料表面反射回半透半反镜505，发生透射，得到测量光束，测量光束与参考光束经过半透半反镜505后发生干涉，产生明暗相间的干涉条纹，被图像传感器507接收，传送到控制系统601，进行图像算法分析，判断物料的好坏，然后控制喷阀701的开关从而对物料进行甄选。图像传感器507设于半透半反镜505的上方。

半透半反镜505与入射光呈45度角安装，透射和反射比为50/50，此外，平面镜511的主要作用在于用于补偿光路，其厚度与半透半反镜505相同。

光学系统共设有两个，且两个光学系统分别设置于物料下落点的两侧。

还可以设置相互对称的两个白光光源513，其可以直接照射到物料下落点a处进行反射或投射后分别被图像传感器507接收，其图像的测试结果与激光干涉产生的干涉图像测试结果相互补充，可使整个色选系统达到更好的测量结果。

进料机构包括依次设置的震动喂料系统201、进料口301、滑槽401，进料口301在滑槽401的一端，滑槽401的另一端为物料下落点a，震动喂料系统201位于进料口301处。分料斗801由成品槽、次品槽组成。

光学系统还包括于调节平面反射镜509与半透半反镜505之间距离的调节机构，该调节机构与控制系统601连接。

物料从震动喂料系统201进入，通过进料口301到达滑槽401，滑槽可使物料匀速下落到光路系统。本发明的光路系统采用激光光源作为入射光源，其通过准直扩束系统503的汇聚分别照射到半透半反镜505上，被分成透射和反射两束振幅接近相等的光。透射光照射到平面镜上后逆着入射方向反射回半透半反镜505表面，再次发生反射，为参考光束；反射光照射到物料上在物料表面同样反射回半透半反镜，为测量光束。平面反射镜与半透半反镜之间加入了一块与半透半反镜平行且厚度、折射率相同的平面镜，用于补偿测量光束和参考光束因穿过半透半反镜次数不同而产生的光程差。测量光束与参考光束第二次经过半透半反镜后发生干涉，产生明暗相间的干涉条纹，被图像传感器507接收，传送到控制系统601，进行图像算法分析，判断物料的好坏，然后控制喷阀701的开关从而对物料进行甄选。由于干涉条纹的产生取决于参考光和测量光的光程差与波长之间的倍数关系，因而通过对两平面反射镜的位置进行水平调节，可以调节参考光与测量光的光程差，从而控制干涉条纹状态。