【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光谱检测，尤其涉及一种基于近红外正交双偏振光的核桃分选系统及分选方法。
技术介绍
1、在核桃的加工过程中，需要使用核桃钳对核桃进行精确挤压后，再将核桃仁和核桃壳分离开。现有技术中主要通过人工分选、重量分选、机器视觉分选的方法来进行分选。人工分选效率低，受到人为因素影响大。核桃仁和核桃壳的质地均较轻，且核桃仁和核桃壳的重量受体积影响大，所以重量分选的准确率也相对较低。机器视觉分选主要依赖于目标样品的外形、颜色等特征，而核桃仁上有包衣，无论是颜色还是形状上都与核桃壳相似，不易分辨，因此机器视觉分选的准确率也不是很高。
2、目前存在的基于近红外光谱技术的核桃分选系统，主要包括两大类：一类为光谱仪；另一类使用两个及以上的光电二极管。这两类分选系统均采用白光作为系统照明光源。使用光谱仪测量可以直接获取目标核桃样品的反射光谱，在计算机上进行计算，虽具有较高的准确率，但光谱仪的成本造价极高，操作复杂且耗时较多。使用操作较为简单的光电二极管进行分选，每个光电二极管需要配合不同中心波长的窄带滤波片来获取特定波长的光强信息，但是窄带滤波片的使用会导致光电二极管接收到的信号光强大幅降低，从而降低了分选系统的信噪比，使得识别误差变大，并且特定波长的窄带滤波片价格昂贵，所以窄带滤波片数量的增加也会使得分选的成本大幅增加。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种基于近红外正交双偏振光的核桃分选系统，能够高效地且准确地对核桃仁与核桃壳进行分选且成本低。p>
2、为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
3、一种基于近红外正交双偏振光的核桃分选系统，包括光源单元、分光单元、采集单元、识别单元、分选单元、传送带，被测物品被放置于所述传送带上，所述光源单元、分光单元、采集单元均设置在所述传送带的上方，所述光源单元发出正交双偏振信号光照射在下方所述传送带上，将所述传送带被所述光源单元照射的区域定义为识别区域；所述分光单元位于识别区域反射光线的路径上，所述分光单元将识别区域的反射光线分光成两束相互正交的偏振信号光后从所述分光单元的出光口射出；所述分光单元的各出光口处均设置有用于采集光信号的所述采集单元，两个所述采集单元均连接至一个所述识别单元，即两个所述采集单元将采集的光信号传送至一个所述识别单元内进行识别分析；所述分选单元设置在所述传送带的尾端，所述分选单元受所述识别单元控制将被测物品中的核桃壳与核桃仁进行分离。
4、优选的，所述光源单元包括固体激光器、光学耦合透镜组、输入耦合镜组、非周期极化晶体、温控炉、输出耦合镜，所述光学耦合透镜组、输入耦合镜组、非周期极化晶体、输出耦合镜同轴且依次设置在所述固体激光器的出射激光路径上；所述温控炉设置在所述非周期极化晶体的外部，且所述温控炉在与所述非周期极化晶体入射光线和出射光线对应的位置处设置有通孔；所述输出耦合镜射出正交双偏振信号光。
5、优选的，所述光源单元还包括设置在所述输出耦合镜出射光线路径上的柱面镜，所述输出耦合镜射出正交双偏振信号光经过所述柱面镜扩束展宽后扩大了照射至下方所述传送带的识别区域。
6、优选的，所述传送带上包括有一个以上并排设置的输送道，每个输送道上均有被所述柱面镜射出的正交双偏振信号光所照射到的识别区域。
7、优选的，各输送道识别区域的反射光线路径上都设置有一个所述分光单元，同一个所述分光单元所对应的两个采集单元与同一个识别单元电连接；各输送道尾端均设置有对应的分选单元，各识别单元控制对应输送道尾端的分选单元将被传送至当前输送道尾端的被测物品进行分选；所述分光单元为二向偏振分光镜。
8、优选的，所述分选单元包括喷气阀、核桃仁接收箱、核桃壳接收箱，所述喷气阀设置在各输送道尾端的正下方，所述核桃仁接收箱设置在靠近所述传送带尾端的下方，所述核桃壳接收箱设置在远离传送带尾端的下方。
9、本专利技术还提供一种基于近红外正交双偏振光的核桃分选方法，应用在如上述的一种基于近红外正交双偏振光的核桃分选系统上，包括以下步骤：
10、s1，基于准相位匹配双信号光运转的光参量振荡原理，对非周期极化晶体进行设计，使光源单元产生正交双偏振信号光；
11、s2，确定光源单元产生的正交双偏振信号光在传送带上的识别区域，确定识别区域与传送带尾端的距离l，确定传送带的传送速度v，技术人员预先在识别单元中计算好被测物品从识别区域到达传送带尾端的时间t0；
12、s3，下料装置使被测物品匀速且有时间间隔地先后落在传送带上的各输送道中；
13、s4，当被测物品随着自身所在输送道的传送到达当前输送道上的识别区域时，正交双偏振信号光照射在被测物品上，识别区域内被测物品的反射光线进入分光单元的分光后成为两束相互正交的偏振信号光即光束a和光束b，光束a和光束b分别从分光单元的两个出光口射出；
14、s5，同一个分光单元两个出光口处的采集单元分别采集光束a和光束b的光强后送入同一个识别单元内进行识别分析；
15、s6，当被测物品到达传送带尾端时，分选单元受识别单元的控制将核桃仁和核桃壳进行分离。
16、优选的，在s1中还包括以下子步骤：
17、s11，基于准相位匹配原理和双信号光光参量振荡增益设计目标函数f：f＝g(λ1)+g(λ2)－∣g(λ1)+g(λ2)∣，
18、其中，λ1为第一波长，λ2为第二波长，g(·)表示特定波长下的光参量振荡增益；
19、s12，确定第一波长λ1、第二波长λ2：利用近红外光谱仪测量核桃仁、核桃壳的反射光谱，根据反射光谱的吸收峰选择第一波长λ1、第二波长λ2，使得核桃仁、核桃壳在第一波长λ1、第二波长λ2处反射光的比值之差的绝对值大于第一阈值δr1；
20、s13，分别选择双信号光运转的光参量振荡器各互作用光波的偏振方向：固体激光器选择1064nm的p光；对于第一波长λ1＝1200nm的信号光，选择信号光和闲频光均为o光；对于第二波长λ2＝1450nm的信号光，选择信号光和闲频光均为e光；
21、s14，基于目标函数f、第一波长λ1、第二波长λ2采用遗传算法来设计非周期极化晶体内每个电畴的正负极化方向，使得非周期极化晶体在第一波长λ1和第二波长λ2处的光参量振荡增益之和取极大值，且使得非周期极化晶体在第一波长λ1和第二波长λ2处的光参量振荡增益之差取极小值；设计好非周期极化晶体后，光源单元产生正交双偏振信号光。
22、优选的，在s4中，经分光单元的分光后所得到的两束相互正交的偏振信号光中，光束a为1200nm的o光，光束b为1450nm的e光；
23、在s5中，还包括以下子步骤：
24、s51，同一个分光单元两个出光口处的采集单元分别采集光束a和光束b的光强后转化为电流信号后送入同一个识别单元内，将光束a对应的电流信号记为iλ1，将光束b对应的电流信号记为iλ2；
25、s5本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于近红外正交双偏振光的核桃分选系统，其特征在于：包括光源单元(1)、分光单元(2)、采集单元(3)、识别单元(4)、分选单元(5)、传送带(7)，
2.根据权利要求1所述的一种基于近红外正交双偏振光的核桃分选系统，其特征在于：所述光源单元(1)包括固体激光器(11)、光学耦合透镜组(12)、输入耦合镜组(13)、非周期极化晶体(14)、温控炉(15)、输出耦合镜(16)，所述光学耦合透镜组(12)、输入耦合镜组(13)、非周期极化晶体(14)、输出耦合镜(16)同轴且依次设置在所述固体激光器(11)的出射激光路径上；所述温控炉(15)设置在所述非周期极化晶体(14)的外部，且所述温控炉(15)在与所述非周期极化晶体(14)入射光线和出射光线对应的位置处设置有通孔；所述输出耦合镜(16)射出正交双偏振信号光。
3.根据权利要求2所述的一种基于近红外正交双偏振光的核桃分选系统，其特征在于：所述光源单元(1)还包括设置在所述输出耦合镜(16)出射光线路径上的柱面镜(17)，所述输出耦合镜(16)射出正交双偏振信号光经过所述柱面镜(17)扩束展宽后扩大了
4.根据权利要求2所述的一种基于近红外正交双偏振光的核桃分选系统，其特征在于：所述传送带(7)上包括有一个以上并排设置的输送道，每个输送道上均有被所述柱面镜(17)射出的正交双偏振信号光所照射到的识别区域。
5.根据权利要求4所述的一种基于近红外正交双偏振光的核桃分选系统，其特征在于：各输送道识别区域的反射光线路径上都设置有一个所述分光单元(2)，同一个所述分光单元(2)所对应的两个采集单元(3)与同一个识别单元(4)电连接；各输送道尾端均设置有对应的分选单元(5)，各识别单元(4)控制对应输送道尾端的分选单元(5)将被传送至当前输送道尾端的被测物品进行分选；所述分光单元(2)为二向偏振分光镜。
6.根据权利要求5所述的一种基于近红外正交双偏振光的核桃分选系统，其特征在于：所述分选单元(5)包括喷气阀(51)、核桃仁接收箱(52)、核桃壳接收箱(53)，所述喷气阀(51)设置在各输送道尾端的正下方，所述核桃仁接收箱(52)设置在靠近所述传送带(7)尾端的下方，所述核桃壳接收箱(53)设置在远离传送带(7)尾端的下方。
7.一种基于近红外正交双偏振光的核桃分选方法，应用在如权利要求6中所述的一种基于近红外正交双偏振光的核桃分选系统上，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种基于近红外正交双偏振光的核桃分选方法，其特征在于，在S1中还包括以下子步骤：
9.根据权利要求8所述的一种基于近红外正交双偏振光的核桃分选方法，其特征在于：
10.根据权利要求9所述的一种基于光谱的分光式检测方法，其特征在于，在S6中，还包括以下子内容：
...【技术特征摘要】
1.一种基于近红外正交双偏振光的核桃分选系统，其特征在于：包括光源单元(1)、分光单元(2)、采集单元(3)、识别单元(4)、分选单元(5)、传送带(7)，
2.根据权利要求1所述的一种基于近红外正交双偏振光的核桃分选系统，其特征在于：所述光源单元(1)包括固体激光器(11)、光学耦合透镜组(12)、输入耦合镜组(13)、非周期极化晶体(14)、温控炉(15)、输出耦合镜(16)，所述光学耦合透镜组(12)、输入耦合镜组(13)、非周期极化晶体(14)、输出耦合镜(16)同轴且依次设置在所述固体激光器(11)的出射激光路径上；所述温控炉(15)设置在所述非周期极化晶体(14)的外部，且所述温控炉(15)在与所述非周期极化晶体(14)入射光线和出射光线对应的位置处设置有通孔；所述输出耦合镜(16)射出正交双偏振信号光。
3.根据权利要求2所述的一种基于近红外正交双偏振光的核桃分选系统，其特征在于：所述光源单元(1)还包括设置在所述输出耦合镜(16)出射光线路径上的柱面镜(17)，所述输出耦合镜(16)射出正交双偏振信号光经过所述柱面镜(17)扩束展宽后扩大了照射至下方所述传送带(7)的识别区域。
4.根据权利要求2所述的一种基于近红外正交双偏振光的核桃分选系统，其特征在于：所述传送带(7)上包括有一个以上并排设置的输送道，每个输送道上均有被所述柱面镜(17)射出的正交双偏振信号光所照射...
【专利技术属性】
技术研发人员：纪峰，王宣堂，娄嘉豪，郎贤礼，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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