本發(fā)明涉及近紅外光譜分析儀研究領(lǐng)域，特別涉及一種近紅外谷物分析儀的自動(dòng)進(jìn)料裝置及方法。

背景技術(shù)：

近紅外(nir)光譜檢測技術(shù)是近年來發(fā)展較為迅速的一種高新分析測試技術(shù),與傳統(tǒng)分析技術(shù)相比，近紅外光譜分析儀具有無損檢測、分析效率高、分析速度快、分析成本低、重現(xiàn)性好等獨(dú)特優(yōu)勢。

近紅外分析主要是利用被測物對(duì)固定波長近紅外光的吸收特性來進(jìn)行各種物質(zhì)含量的分析，同時(shí)由于檢測速度快、對(duì)樣品無損的特點(diǎn)，生產(chǎn)現(xiàn)場也成為了近紅外產(chǎn)品經(jīng)常出現(xiàn)的場所。目前小麥、水稻、大豆等糧食作物在出售時(shí)，主要根據(jù)其內(nèi)部營養(yǎng)成分的含量來定價(jià)，而其主要數(shù)據(jù)來源的方式仍然為抽樣送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行化學(xué)檢驗(yàn)，效率低下，周期長。而利用近紅外技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)在收購現(xiàn)場對(duì)糧食成分的檢驗(yàn)，大大提高工作效率。但一般近紅外光譜儀主要采用樣品杯采樣的方式進(jìn)行檢測，裝樣和換樣的過程復(fù)雜，效率低，因此有必要設(shè)計(jì)一種裝樣方便簡單、檢測迅速的樣品檢測裝置來滿足需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種近紅外谷物分析儀的自動(dòng)進(jìn)料裝置，改善現(xiàn)有方案可能出現(xiàn)的卡料及操作復(fù)雜問題，實(shí)現(xiàn)了收購現(xiàn)場的快速檢測。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種近紅外谷物分析儀的自動(dòng)進(jìn)料方法，該方法具有單次裝樣，多次檢測求平均、提高效率同時(shí)提高精度的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種近紅外谷物分析儀的自動(dòng)進(jìn)料裝置，包括漏斗、檢測倉、波輪倉，以及設(shè)置在波輪倉中部的波輪，還包括設(shè)置在波輪側(cè)邊與波輪輪片相切的彈性擋片、帶動(dòng)波輪轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；其中漏斗設(shè)置在頂部，用于裝載待檢測樣品；檢測倉位于漏斗正下方，樣品檢測光路通過檢測倉兩側(cè)設(shè)置的檢測窗穿過樣品來實(shí)現(xiàn)檢測；波輪倉設(shè)置在檢測倉的正下方，用于控制樣品的下漏速度，從而控制樣品在檢測倉的檢測位置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的均勻檢測。

所述彈性擋片設(shè)置在波輪左側(cè)或者波輪右側(cè)或者波輪左右側(cè)同時(shí)設(shè)置。當(dāng)彈性擋片設(shè)置在波輪左側(cè)時(shí)，波輪在工作時(shí)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；當(dāng)彈性擋片設(shè)置在波輪右側(cè)時(shí)，波輪在工作時(shí)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；當(dāng)波輪左右側(cè)同時(shí)設(shè)置彈性擋片時(shí)，波輪在工作時(shí)可以選擇順時(shí)針旋轉(zhuǎn)或者逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，同時(shí)在旋轉(zhuǎn)過程中若出現(xiàn)卡料且持續(xù)預(yù)設(shè)時(shí)間t，則波輪反向旋轉(zhuǎn)。

所述波輪為8葉片設(shè)計(jì)，其葉片數(shù)主要是根據(jù)波輪半徑與漏斗容量進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體的計(jì)算公式為：葉片數(shù)量n＝15×π×波輪半徑r²×波輪葉片長度l÷漏斗容量v，其中n取整舍余。

所述彈性擋片縱向設(shè)置在波輪側(cè)邊，安裝位置位于檢測倉下方，波輪倉上方的中間過渡位置，安裝方向?yàn)樨Q直向下，安裝高度需高于波輪倉最大半徑高度，主要目的在于防止樣品在安裝位置處與波輪產(chǎn)生堆料的卡料現(xiàn)象。同時(shí)橫向安裝位置位于波輪半徑四分之三處，其主要目的在于利用波輪與波輪倉的緩沖倉，波輪將彈性擋片壓彎，利用其彈性將擋片內(nèi)側(cè)緊貼于波輪上，同時(shí)下方利用彈性將彈性擋片外側(cè)緊貼于波輪倉內(nèi)側(cè)，防止檢測過程中樣品進(jìn)入緩沖倉造成樣品殘留。彈性擋片上半部的彎曲方向?yàn)榭拷ㄝ?，彈性擋片上半部與波輪之間的空隙較小，這能夠減少波輪一次轉(zhuǎn)動(dòng)從檢測倉落到波輪上的樣品數(shù)量，減小波輪與樣品之間發(fā)生卡頓的機(jī)會(huì)；當(dāng)波輪轉(zhuǎn)動(dòng)，樣品從波輪倉頂部在波輪的帶動(dòng)下到達(dá)波輪倉下部，彈性擋片下半部的彎曲方向?yàn)檫h(yuǎn)離波輪，彈性擋片下半部與波輪之間的空隙較大，這樣能夠使得樣品盡快脫離剝離，進(jìn)一步減小波輪與樣品之間發(fā)生卡頓的機(jī)會(huì)。

所述緩沖倉位于波輪與波輪倉中間位置，直接被彈性擋片分割為內(nèi)倉和外倉。外倉用于檢測樣品的通過，內(nèi)倉用于為外倉樣品通過提供足夠的緩沖空間使其不造成卡料。其中緩沖倉寬度根據(jù)不同樣品需要不同的參數(shù)設(shè)計(jì)，寬度計(jì)算公式為：緩沖倉寬度h＝樣品最大直徑d×1.8+彈性擋片厚度h。緩沖倉寬度h＝r-r，其中r為波輪倉的內(nèi)半徑，r為波輪半徑，波輪倉與波輪的圓心重合；其中大寬度緩沖倉可以用來過渡小顆粒樣品，但小寬度樣品倉不能用于過渡大顆粒樣品。公式h＝1.8*d+h是經(jīng)過大量試驗(yàn)而最終確定的，是本發(fā)明的創(chuàng)造點(diǎn)之一。

所述彈性擋片在檢測過程中直接與波輪產(chǎn)生摩擦，對(duì)彈性擋片的長期耐磨性要求較高；同時(shí)檢測樣品的種類較多較復(fù)雜，其直接接觸的物質(zhì)與環(huán)境也較為復(fù)雜，因此對(duì)彈性擋片的耐候性有較高的要求；最后是樣機(jī)內(nèi)部有鹵素?zé)艄庠吹陌l(fā)熱，在機(jī)器內(nèi)部溫度較外部環(huán)境更高，因此對(duì)其高溫下彈性的要求較高。而所述彈性擋片的材料為tpu(熱塑性聚氨酯彈性體橡膠，以下簡稱tpu)，其主要特性為具有良好的耐磨性、耐候性、彈性熱穩(wěn)定性，可以很好的為本裝置保證檢測耐磨壽命，抵御復(fù)雜的檢測環(huán)境，同時(shí)提供在高溫情況下良好的擋片彈性性能。

所述近紅外谷物分析儀的自動(dòng)進(jìn)料裝置，還包括卸料抽屜，卸料抽屜位于波輪倉的正下方，用于收集檢測完成的樣品，方便回收。

所述近紅外谷物分析儀的自動(dòng)進(jìn)料裝置，還包括用于檢測卸料抽屜是否安裝到位的位置傳感器，若卸料抽屜不到位，則禁止波輪轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行測試。其主要作用在于防止樣品發(fā)生混淆而導(dǎo)致檢測結(jié)果出錯(cuò)，同時(shí)以防止物料直接落入儀器內(nèi)部，造成清掃的麻煩。

所述近紅外谷物分析儀的自動(dòng)進(jìn)料裝置，還包括設(shè)置在卸料抽屜所在安裝位置上的卡扣；在斷電時(shí)，卡扣將卸料抽屜固定所在安裝位置；若卸料抽屜已被取出，也只可以向內(nèi)安裝而不可以取出。其主要目的在于防止機(jī)器在斷電攜帶的過程中卸料抽屜從儀器中滑落，造成樣品的丟失或卸料抽屜的損壞。

所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)、聯(lián)軸器，其中步進(jìn)電機(jī)通過聯(lián)軸器帶動(dòng)波輪正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。通過步進(jìn)電機(jī)對(duì)波輪進(jìn)行精確控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)樣品不同部位的均勻檢測，提高檢測精度。

本發(fā)明的另一目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種近紅外谷物分析儀的自動(dòng)進(jìn)料方法，包括以下步驟：

(1)在漏斗未加入樣品前，首先檢測背景信號(hào)強(qiáng)度，記錄背景光譜；

(2)裝入樣品，此時(shí)樣品已進(jìn)入檢測倉，待樣品穩(wěn)定不動(dòng)后進(jìn)行第一次樣品信號(hào)的采集并記錄光譜；

(3)第一次檢測完成后，波輪轉(zhuǎn)動(dòng)預(yù)設(shè)角度，通過一個(gè)波輪槽，此時(shí)樣品在樣品自身重力、波輪、設(shè)置在波輪側(cè)邊與波輪輪片相切的彈性擋片的共同作用下下沉一段距離，原檢測樣品落入波輪倉，漏斗內(nèi)樣品落入檢測倉，待樣品穩(wěn)定不動(dòng)后進(jìn)行第二次檢測；后續(xù)檢測以此類推，通過波輪的均勻轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的均勻檢測；

(4)檢測完成的樣品由波輪倉落入卸料抽屜內(nèi)，待采樣完成，波輪會(huì)進(jìn)行連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)保證檢測前加入的樣品全部落入卸料抽屜，之后完成檢測，將卸料抽屜內(nèi)樣品重新裝回樣品袋，完成檢測。

所述彈性擋片設(shè)置在波輪左側(cè)或者波輪右側(cè)或者波輪左右側(cè)同時(shí)設(shè)置；當(dāng)彈性擋片設(shè)置在波輪左側(cè)時(shí)，波輪在工作時(shí)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；當(dāng)彈性擋片設(shè)置在波輪右側(cè)時(shí)，波輪在工作時(shí)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；當(dāng)波輪左右側(cè)同時(shí)設(shè)置彈性擋片時(shí)，波輪在工作時(shí)可以選擇順時(shí)針旋轉(zhuǎn)或者逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，同時(shí)在旋轉(zhuǎn)過程中若出現(xiàn)卡料且持續(xù)預(yù)設(shè)時(shí)間t，則波輪反向旋轉(zhuǎn)。

所述預(yù)設(shè)角度為45°，其設(shè)計(jì)目的在于很好的配合整個(gè)進(jìn)料裝置。彈性擋片與波輪接觸位置的中線位于波輪左右兩側(cè)偏上22.5°，因此采用45°設(shè)計(jì)使整個(gè)波輪上方兩個(gè)卡位用于移動(dòng)檢測樣品，側(cè)上方兩個(gè)卡位用于過渡樣品，下方4個(gè)卡位用于卸料和空轉(zhuǎn)。整個(gè)過程使樣品運(yùn)輸更加平穩(wěn)和均勻，保證每次轉(zhuǎn)動(dòng)所帶動(dòng)樣品量的一致性，進(jìn)一步提高檢測精度。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、本發(fā)明因?yàn)椴捎昧塑涍B接過渡，以及波輪外輪廓的圓弧過渡，因此很好的解決了現(xiàn)有波輪經(jīng)常卡料的情況。

2、本發(fā)明可以適應(yīng)在各種復(fù)雜環(huán)境下，各種不同大小，不同形狀的樣品，且不需要更換任何東西，通過同一個(gè)檢測通道進(jìn)行檢測，減小本身一致性帶來的檢測誤差。

3、本發(fā)明電機(jī)控制電路設(shè)計(jì)了電流監(jiān)控模塊，能夠?qū)崟r(shí)檢測到卡料情況并及時(shí)作出反轉(zhuǎn)和停止的動(dòng)作，更好的保護(hù)波輪以及電機(jī)等零部件。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述一種近紅外谷物分析儀的自動(dòng)進(jìn)料裝置的正視圖。

圖2為本發(fā)明所述一種近紅外谷物分析儀的自動(dòng)進(jìn)料裝置的側(cè)視圖。

其中，附圖標(biāo)記說明如下：1-漏斗；2-檢測倉；3-檢測窗；4-波輪倉；5-彈性擋片；6-波輪；7-卸料抽屜；8-聯(lián)軸器；9-步進(jìn)電機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

一種近紅外谷物分析儀的自動(dòng)進(jìn)料裝置，包括漏斗、檢測倉、波輪倉、波輪、彈性擋片、卸料抽屜，其中漏斗位于進(jìn)料器上方，主要用來裝載待檢測樣品；檢測倉位于漏斗正下方，樣品檢測光路通過檢測倉兩側(cè)的檢測窗穿過樣品來實(shí)現(xiàn)檢測；再下方為波輪倉和波輪倉，也是機(jī)構(gòu)的主要部分，用來控制樣品的下漏速度，從而控制樣品在檢測倉的檢測位置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的均勻檢測；卸料抽屜位于整個(gè)結(jié)構(gòu)的最下方，用于收集檢測完成的樣品，方便回收。

所述樣品進(jìn)料裝置中，葉輪兩側(cè)配有兩個(gè)彈性擋片，其主要作用在于防止樣品在波輪未轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下下漏至卸料抽屜。一般進(jìn)料器其波輪與波輪倉之間主要采用硬接觸，其很大的問題在于經(jīng)常卡料，進(jìn)而導(dǎo)致原材料損壞，并且對(duì)電機(jī)和波輪產(chǎn)生較大損傷；而兩側(cè)的彈性擋片就很好的解決了以上幾個(gè)問題，其對(duì)各種不同顆粒度及形狀的樣品均有較好地通過性，大大減少了卡料的概率，同時(shí)也減小了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的損傷。所述結(jié)構(gòu)中，葉輪片最外側(cè)采用了雙側(cè)圓角過渡，能夠很大程度上減小樣品對(duì)波輪的直接作用力，保護(hù)了轉(zhuǎn)軸的同時(shí)，減小了電機(jī)的工作負(fù)荷。

所述結(jié)構(gòu)中，在波輪一側(cè)設(shè)有步進(jìn)電機(jī)，通過聯(lián)軸器與波輪相連接，主要作用為帶動(dòng)波輪轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)樣品的進(jìn)料和分段檢測。其主要優(yōu)勢在于可以實(shí)現(xiàn)對(duì)波輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度的精確控制，從而保證每次樣品經(jīng)過量的一致性，實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的均勻檢測；同時(shí)電機(jī)控制部分設(shè)有電流監(jiān)測模塊，如波輪位置因樣品尺寸不合要求而導(dǎo)致卡料，電機(jī)控制模塊會(huì)監(jiān)測到卡料情況，自動(dòng)進(jìn)行電機(jī)的反轉(zhuǎn)或停止動(dòng)作以對(duì)波輪、樣品及電機(jī)進(jìn)行保護(hù)。

上述結(jié)構(gòu)中在卸料抽屜部分裝有位置傳感器，位于機(jī)器內(nèi)部的傳感器會(huì)檢測卸料抽屜是否安裝到位，不到位的情況將禁止波輪轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行測試，主要作用在于防止樣品發(fā)生混淆而導(dǎo)致檢測結(jié)果出錯(cuò)，同時(shí)以防止物料直接落入儀器內(nèi)部，造成清掃的麻煩。同時(shí)儀器在斷電時(shí)，儀器內(nèi)部的自動(dòng)卡扣會(huì)將卸料抽屜所在安裝位置，如卸料抽屜已被取出，也只可以向內(nèi)安裝而不可以取出，主要目的在于防止機(jī)器在斷電攜帶的過程中卸料抽屜從儀器中滑落，造成樣品的丟失或卸料抽屜的損壞。

一種近紅外谷物分析儀的自動(dòng)進(jìn)料方法，包括以下步驟：

(1)在未加入樣品前，首先檢測背景信號(hào)強(qiáng)度，記錄背景光譜；

(2)裝入樣品，此時(shí)樣品已進(jìn)入檢測倉，待樣品穩(wěn)定不動(dòng)后儀器進(jìn)行第一次樣品信號(hào)的采集并記錄光譜；

(3)第一以此檢測完成后，波輪轉(zhuǎn)動(dòng)45度，通過一個(gè)波輪槽，此時(shí)樣品在重力作用下下沉一段距離，原檢測樣品落入波輪倉，漏斗內(nèi)樣品落入檢測倉，待樣品穩(wěn)定不動(dòng)后進(jìn)行第二次檢測；后續(xù)檢測以此類推，通過波輪的均勻轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的均勻檢測；

(4)檢測完成的樣品由波輪倉落入卸料抽屜內(nèi)，待采樣完成，波輪會(huì)進(jìn)行連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)保證檢測前加入的樣品全部落入卸料抽屜，之后完成檢測，將卸料抽屜內(nèi)樣品重新裝回樣品袋，完成檢測。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

參見圖1、2，本實(shí)施例所述一種用于近紅外谷物分析儀的自動(dòng)進(jìn)料裝置，漏斗1位于最上方，檢測倉2位于漏斗下方，其兩側(cè)有兩個(gè)檢測窗3用于樣品檢測。在檢測倉下方是波輪倉4。當(dāng)樣品裝入漏斗1后，在重力的作用下，會(huì)落入檢測倉2及波輪倉4中，這時(shí)光譜儀檢測光路通過檢測窗3對(duì)樣品進(jìn)行第一次檢測并記錄檢測光譜。

在完成第一次檢測之后，波輪6由步進(jìn)電機(jī)9帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)固定的角度，將部分樣品由波輪倉4上方帶入下方，在重力作用下落入卸料抽屜7中，同時(shí)檢測倉內(nèi)的樣品下落一段距離，使原本處于檢測窗3位置的樣品更換為從漏斗1進(jìn)入的新樣品，這時(shí)進(jìn)行第二次樣品檢測并記錄檢測光譜。

上述過程中在波輪6轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)樣品的過程中，當(dāng)樣品通過彈性擋片5時(shí)，波輪槽內(nèi)溢出的樣品會(huì)將彈性擋片推入其后方的緩沖空間中，同時(shí)在彈性擋片與波輪之間出現(xiàn)了一個(gè)通過空間，由此實(shí)現(xiàn)彈性擋片的防卡料作用。

重復(fù)上述步驟，在樣品全部檢測完成后，波輪6會(huì)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)將整個(gè)檢測機(jī)構(gòu)內(nèi)的所有樣品送入卸料抽屜7中，同時(shí)提醒用戶檢測已完成，先將卸料抽屜7中的樣品清理干凈后更換下一個(gè)樣品進(jìn)行檢測。

當(dāng)用戶將卸料漏斗7內(nèi)的樣品清理干凈后安裝會(huì)原位，卸料漏斗7內(nèi)的位置傳感器會(huì)檢測其是否安裝到位，到位后提示可以進(jìn)行下一個(gè)樣品的檢測，否則無法對(duì)下一個(gè)樣品進(jìn)行檢測。

在光譜儀斷電后，卸料漏斗將被所在卸料倉內(nèi)，方便外出攜帶。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。