001在正確的時(shí)刻接收相應(yīng)的第一激光源106、第二激光源104、第三激光源102的激光；
[0036] 探測器001采用線陣或面陣(XD/CMOS器件或者其它光敏元件進(jìn)行探測接收，紅外 波段通常也可以采用InGaAs、PBS、PbSe、Ge等線陣或者面陣器件或者點(diǎn)陣探測器進(jìn)行信號 的探測接收；
[0037] 第一激光源106、第二激光源104、第三激光源102同時(shí)包括了激光產(chǎn)生裝置，還包 括用于實(shí)現(xiàn)激光能量調(diào)節(jié)的激光調(diào)制裝置；
[0038] 如圖5所示為同步控制裝置002的時(shí)序控制圖，由圖可知，同步控制裝置實(shí)現(xiàn)了對 三個激光源的分時(shí)控制，使得三個激光源周期性的輪流處于工作狀態(tài)，即同一時(shí)間只有一 個激光源處于開啟狀態(tài)，并且相應(yīng)的控制探測器002在相應(yīng)的時(shí)間段采集相應(yīng)的三個激光 源的信息；
[0039] 上述實(shí)施例中發(fā)射端結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有三波長物料分選設(shè)備相同，探測端，本實(shí)用新型 只采用了一個探測器002就實(shí)現(xiàn)了對三種不同波長激光的探測，簡化了結(jié)構(gòu)，降低了成本， 通過同步控制裝置002,使得每次探測時(shí)，只有一種波長的激光存在，這樣也避免了探測端 分光設(shè)備的設(shè)置，大大降低了系統(tǒng)復(fù)雜度，另外，激光照射到物料上后會產(chǎn)生反射光、散射 反射光和透射光三種，當(dāng)物料分選設(shè)備中需要分別對反射光、散射反射光和透射光進(jìn)行探 測時(shí)，以三波長物料分選設(shè)備為例，這時(shí)只需要3個探測器即可實(shí)現(xiàn)探測，而傳統(tǒng)的三波長 物料分選設(shè)備中則需要3X3個探測器。
[0040] 如圖6所示為，同步控制裝置002對激光源和探測器進(jìn)行同步控制的原理框圖，同 步控制裝置002提供一個統(tǒng)一的時(shí)鐘，在統(tǒng)一的時(shí)鐘下，激光信號的發(fā)生和探測器的采集 必須嚴(yán)格對應(yīng)，才能保證信號采集的有效性。實(shí)現(xiàn)方法是在同步控制裝置002設(shè)置一個時(shí) 鐘，該時(shí)鐘分兩路，一路控制激光器，另外一路控制探測器。探測器的采集時(shí)間要比激光器 的發(fā)光時(shí)間長，這樣可以避免控制不精確導(dǎo)致能力浪費(fèi)。探測器的采集時(shí)間盡量不要比激 光器的發(fā)光時(shí)間短，那樣可會導(dǎo)致部分激光信號無法采集，導(dǎo)致能量浪費(fèi)。但探測器采集時(shí) 間太長則背景噪聲會增加，所以應(yīng)該正好控制到有效采集全部信號為最佳。
[0041] 在上述任一實(shí)施例中，由于采用激光調(diào)制技術(shù)，激光的快速調(diào)制，激光的能量不可 能保持完全的均勻穩(wěn)定，可能不同時(shí)間調(diào)制的信號能量存在起伏。解決的思路有兩種，一種 是通過控制激光器的穩(wěn)定性控制能量起伏的大小；另外一種思路是通過校正的方式消除能 量起伏帶來的影響。
[0042] 如圖7所示，本實(shí)用新型采用通過校正的方法來消除影響，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ) 上還包括分束器004、參考光探測器003、數(shù)據(jù)處理裝置005 ;
[0043] 分束器004安裝在第一合束器107與半反半透鏡88之間的光路上，用于將入射激 光分成兩束，一束用于照明物料，另一束用作參考光；參考光探測器003用于探測由分束器 004分出的參考光，并將探測到的信號輸送給數(shù)據(jù)處理裝置005,同時(shí)數(shù)據(jù)處理裝置005接 收來自探測器001探測到的照明物料的反射/散射/透射光信號，并根據(jù)預(yù)設(shè)程序進(jìn)行數(shù) 據(jù)處理計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對光源起伏的歸一化處理。
[0044] 如圖8所示為對光源起伏進(jìn)行歸一化處理的原理圖。
[0045] 入射激光的能量經(jīng)分光器分為兩束，一束為照明光（用于正常的照明物料），另外 一束為參考光。為了減少能量損失，參考光只需要較小的能量即可，例如百分之一。但是參 考光能量也不能太低，否則參考比較式，分母過小可能導(dǎo)致不穩(wěn)定。
[0046] 用于照明的光照明到物料上，然后探測器探測發(fā)射/散射/透射信號的強(qiáng)度，最后 和用于參考的信號的強(qiáng)度進(jìn)行比較。由于分子（探測信號）和分母（參考信號）同時(shí)帶 有激光強(qiáng)度信息，二者比較后，消除了該信息的影響，得到了探測信號與入射信號的比例情 況，實(shí)現(xiàn)了激光信號起伏的校正，避免了光源起伏的不良影響。
[0047] 具體實(shí)現(xiàn)方式如下，假設(shè)入射光源的信號不穩(wěn)定，隨時(shí)間變化，其功率表示為 Pin⑴
[0048] 假設(shè)入射信號被分束器分為兩束，一束作參考，比例系數(shù)為X，則用于參考的部分 信號可以表示為X · Pin(t)，則用于實(shí)際照明物體的信號為（I-X) · Pin(t)。
[0049] 如果目標(biāo)的反射系數(shù)，散射系數(shù)和透射系數(shù)分別為α，β，γ，則反射信號為
[0050] α (1-x) · Pin⑴
[0051] 散射信號為
[0052] β (1-x)· Pin (t)
[0053] 透射信號為
[0054] γ (1-x)· Pin (t)
[0055] 實(shí)際上，因?yàn)槲锪戏诌x設(shè)備中，需要的是提取目標(biāo)的反射、散射、透射特征，在通常 光照而不是高功率激光照明等特殊情況下，這些特征是不隨光功率變化而變化的，特定的 目標(biāo)，其反射/散射/透射系數(shù)是固定的。因此，可以利用反射系數(shù)的不同對目標(biāo)進(jìn)行分類 (同樣也可以依據(jù)散射或透射系數(shù)不同對目標(biāo)進(jìn)行分類）。由于分束比X是已知的，利用 反射信號與入射到物體上的信號相比，可得
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種物料照明探測設(shè)備，包括旋轉(zhuǎn)棱鏡（90)、半反半透鏡（88)、會聚透鏡（92)、第一 激光源（106)、第二激光源（104)、第三激光源（102)、第一合束器（107)、第二合束器（108)， 其特征在于，還包括探測器（001)、同步控制裝置（002); 第一激光源（106)、第二激光源（104)、第三激光源（102)用于根據(jù)需要發(fā)出預(yù)定波長 的光，并且能夠根據(jù)需要適時(shí)調(diào)整各自的激光強(qiáng)度；三個激光源發(fā)射的激光通過半反半透 鏡（88)后射向旋轉(zhuǎn)棱鏡（90)，旋轉(zhuǎn)棱鏡（90)處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，將射入的激光反射成線 光源照射到物料上，激光到達(dá)物料上后部分被物料反射回旋轉(zhuǎn)棱鏡（90)，之后由旋轉(zhuǎn)棱鏡 (90)反射激光射向半反半透鏡（88)，半反半透鏡（88)將激光反射到會聚透鏡（92)經(jīng)會聚 后射向探測器（001)，同步控制裝置（002)用于實(shí)時(shí)控制三個激光源的開關(guān)與探測器（001) 接收狀態(tài)的同步。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物料照明探測設(shè)備，其特征在于，所述第一激光源（106)、第 二激光源（104)、第三激光源（102)同時(shí)包括了激光產(chǎn)生裝置還包括用于實(shí)現(xiàn)激光能量調(diào) 節(jié)的激光調(diào)制裝置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的物料照明探測設(shè)備，其特征在于，還包括分束器（004)、參考 光探測器（003)、數(shù)據(jù)處理裝置（005)，分束器（004)安裝在第一合束器（107)與半反半透 鏡（88)之間的光路上，用于將入射激光分成兩束，一束用于照明物料，另一束用作參考光； 參考光探測器（003)用于探測由分束器（004)分出的參考光，并將探測到的信號輸送給數(shù) 據(jù)處理裝置（005)，同時(shí)數(shù)據(jù)處理裝置（005)接收來自探測器（001)探測到的照明物料的 反射/散射/透射光信號，并根據(jù)預(yù)設(shè)程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對光源起伏的歸一化處 理。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的物料照明探測設(shè)備，其特征在于，所述探測器（001) 采用線陣或面陣CCD/CMOS器件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的物料照明探測設(shè)備，其特征在于，所述探測器（001) 采用線陣或面陣或點(diǎn)陣InGaAs器件。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的物料照明探測設(shè)備，其特征在于，所述探測器（001) 采用線陣或面陣或點(diǎn)陣PbS器件。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的物料照明探測設(shè)備，其特征在于，所述探測器（001) 采用線陣或面陣或點(diǎn)陣PbSe器件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的物料照明探測設(shè)備，其特征在于，所述探測器（001) 采用線陣或面陣或點(diǎn)陣Ge器件。
9. 一種應(yīng)用權(quán)利要求1至3任一所述的物料照明探測設(shè)備的物料分選設(shè)備。
【專利摘要】一種物料照明探測設(shè)備，包括旋轉(zhuǎn)棱鏡、半反半透鏡、會聚透鏡、第一激光源、第二激光源、第三激光源、第一合束器、第二合束器、探測器、同步控制裝置；第一激光源、第二激光源、第三激光源用于根據(jù)需要發(fā)出預(yù)定波長的光，并且能夠根據(jù)需要適時(shí)調(diào)整各自的激光強(qiáng)度；三個激光源發(fā)射的激光通過半反半透鏡后射向旋轉(zhuǎn)棱鏡，旋轉(zhuǎn)棱鏡處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，將射入的激光反射成線光源照射到物料上，激光到達(dá)物料上后部分被物料反射回旋轉(zhuǎn)棱鏡，之后由旋轉(zhuǎn)棱鏡反射激光射向半反半透鏡，半反半透鏡將激光反射到會聚透鏡，經(jīng)會聚后射向探測器，同步控制裝置用于實(shí)時(shí)控制三個激光源的開關(guān)與探測器接收狀態(tài)的同步，本實(shí)用新型的物料照明探測設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、成本低、穩(wěn)定性好。
【IPC分類】B07C5-342, G01N21-84
【公開號】CN204523602
【申請?zhí)枴緾N201520069850
【發(fā)明人】唐麟, 顏天信, 汪洪波
【申請人】合肥泰禾光電科技股份有限公司
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年1月30日