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1、(10)申请公布号 CN 102252714 A (43)申请公布日 2011.11.23 CN 102252714 A *CN102252714A* (21)申请号 201110174193.9 (22)申请日 2011.06.27 G01D 21/02(2006.01) (71)申请人 南通北极光自动控制技术有限公司 地址 226000 江苏省南通市崇川区工农路 488 号 (72)发明人 吴逸屏 李志杰 刘混海 周峰 杜伟 李汉琪 (74)专利代理机构 南京正联知识产权代理有限 公司 32243 代理人 顾伯兴 (54) 发明名称 在线固体物理光学特征分析系统 (57) 摘要 本发明公开。
2、了一种在线固体物理光学特征分 析系统， 所述分析仪包括光谱分析模块、 温湿度传 感器、 红外温度传感器、 距离传感器、 称重传感器、 速度传感器和体积测量模块， 光谱分析模块、 温湿 度传感器、 红外温度传感器、 距离传感器、 称重传 感器、 速度传感器和体积测量模块共同连接有一 数据采集模块， 数据采集模块连接有工控机。 本发 明具有多功能、 快速、 非接触的优点。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 1 页 CN 102252720 A1/1 页 2 1. 一种在线固体物理光学特征分析系统， 其特征在。
3、于 ： 所述分析仪包括光谱分析模块 （1） 、 温湿度传感器 （2） 、 红外温度传感器 （3） 、 距离传感器 （4） 、 称重传感器 （5） 、 速度传感器 （6） 和体积测量模块 （7） ， 所述光谱分析模块 （1） 、 所述温湿度传感器 （2） 、 所述红外温度传 感器 （3） 、 所述距离传感器 （4） 、 所述称重传感器 （5） 、 所述速度传感器 （6） 和所述体积测量 模块 （7） 共同连接有一数据采集模块 （8） ， 所述数据采集模块 （8） 连接有工控机 （9） 。 2. 根据权利要求 1 所述在线固体物理光学特征分析系统， 其特征在于 ： 所述光谱分析 模块 （1） 包括。
4、光源 （10） 、 探头 （11） 、 光纤 （12） 和光谱仪 （13） ， 所述光源 （10） 用于照射到被 测物体上， 并与被测物体相互作用后， 产生漫反射光线， 所述探头 （11） 用于收集漫反射光 线， 并通过光纤 （12） 传送给光谱仪 （13） 进行处理。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述在线固体物理光学特征分析系统， 其特征在于 ： 所述体积 测量模块 （7） 为三维激光扫描在线检测轮廓仪。 4. 根据 1 或 2 所述在线固体物理光学特征分析系统， 其特征在于 ： 所述温湿度传感器 （2） 用于测量周围环境中的温度和湿度， 所述红外湿度传传感器 （3） 用于测量被测物表面。
5、的 温度， 所述距离传感器 （4） 用于测量探头距离被测物的距离， 所述称重传感器 （5） 用于测量 被测物的重量， 所述速度传感器 （6） 用于测量被测物移动的速度， 所述体积测量模块 （7） 用 于测量被测物的表面轮廓及体积， 所述数据采集模块 （8） 用于收集所述光谱分析模块 （1） 、 所述温湿度传感器 （2） 、 所述红外温度传感器 （3） 、 所述距离传感器 （4） 、 所述称重传感器 （5） 、 所述速度传感器 （6） 和所述体积测量模块 （7） 的模拟信号， 并将模拟信号转换成数字 信号， 将所述数字信号传送给所述工控机 （9） 内部的数学模型， 通过数学模型处理所述数据 采集。
6、模块 （8） 所采集到的数字信号， 经数学模型计算后， 得到被测物的物理光学特征。 权 利 要 求 书 CN 102252714 A CN 102252720 A1/2 页 3 在线固体物理光学特征分析系统 技术领域 0001 本发明涉及一种在线固体物理光学特征分析系统， 用于造纸、 煤炭、 矿产、 粮食等 行业生产过程中的物理光学特征分析。 背景技术 0002 为了最终获得合格的产品， 现代化大型流程工业生产， 如造纸、 煤炭、 矿物质、 建材 粮食等行业都需要对生产过程的含水量、 色差、 体积、 重量、 物质构成等进行有效、 及时的监 控。 而离线的实验室分析往往滞后于生产过程， 需要调整。
7、的过程参数不能够及时实施， 甚至 还会导致中间产物或最后产品的返工或报废， 造成巨大的经济损失。 因此， 如何在线快速地 对生产线上固体的物理光学特征进行分析， 成为了需要迫切解决的问题。 发明内容 0003 本发明的目的是为了克服以上的不足， 提供一种多功能、 快速、 非接触、 无损的在 线固体物理光学特征分析系统。 0004 本发明的目的通过以下技术方案来实现 ： 一种在线固体物理光学特征分析系统， 所述分析仪包括光谱分析模块、 温湿度传感器、 红外温度传感器、 距离传感器、 称重传感器、 速度传感器和体积测量模块， 光谱分析模块、 温湿度传感器、 红外温度传感器、 距离传感器、 称重传感。
8、器、 速度传感器和体积测量模块共同连接有一数据采集模块， 数据采集模块连接 有工控机。 0005 本发明的进一步改进在于 ： 所述光谱分析模块包括光源、 探头、 光纤和光谱仪， 光 源用于照射到被测物体上， 并与被测物体相互作用后， 产生漫反射光线， 探头用于收集漫反 射光线， 并通过光纤传送给光谱仪进行处理。 0006 本发明的进一步改进在于 ： 所述体积测量模块为三维激光扫描在线检测轮廓仪。 0007 本发明的进一步改进在于 ： 所述温湿度传感器用于测量周围环境中的温度和湿 度， 红外湿度传传感器用于测量被测物表面的温度， 距离传感器用于测量探头距离被测物 的距离， 称重传感器用于测量被测。
9、物的重量， 速度传感器用于测量被测物移动的速度， 体积 测量模块用于测量被测物的表面轮廓及体积， 数据采集模块用于收集光谱分析模块、 温湿 度传感器、 红外温度传感器、 距离传感器、 称重传感器、 速度传感器和体积测量模块的模拟 信号， 并将模拟信号转换成数字信号， 将数字信号传送给工控机内部的数学模型， 通过数学 模型处理所述数据采集模块所采集到的数字信号， 经数学模型计算后， 得到被测物的物理 光学特征。 0008 本发明与现有技术相比具有以下优点 ： 应用范围广、 快速、 非接触、 无损测量， 结果 准确、 可靠， 满足现代化生产需要， 能给造纸、 选矿、 煤炭用户如发电厂、 水泥砂浆搅。
10、拌、 卷烟 厂等高能耗企业带来显著的节能、 减排、 降耗、 增效。 0009 附图说明 ： 图 1 为本发明的框架图 ； 说 明 书 CN 102252714 A CN 102252720 A2/2 页 4 1- 光谱分析模块、 2- 温湿度传感器、 3- 红外温度传感器、 4- 距离传感器、 5- 称重传 感器、 6- 速度传感器、 7- 体积测量模块、 8- 数据采集模块、 9- 工控机、 10- 光源、 11- 探头、 12- 光纤、 13- 光谱仪。 0010 具体实施方式 ： 为了加深对本发明的理解， 下面将结合实施例对本发明作进一步详述， 该实施例仅用 于解释本发明， 并不构成对本。
11、发明保护范围的限定。 0011 如图 1 示出了本发明示出了一种在线固体物理光学特征分析系统的实施方式， 所 述分析仪包括光谱分析模块1、 温湿度传感器2、 红外温度传感器3、 距离传感器4、 称重传感 器5、 速度传感器6和体积测量模块7， 光谱分析模块1包括光源10、 探头11、 光纤12和光谱 仪13， 光源10用于照射到被测物体上， 并与被测物体相互作用后， 产生漫反射光线， 探头11 用于收集漫反射光线， 并通过光纤 12 传送给光谱仪 13 进行处理， 温湿度传感器 2 用于测量 周围环境中的温度和湿度， 红外湿度传传感器 3 用于测量被测物表面的温度， 距离传感器 4 用于测量探。
12、头距离被测物的距离， 称重传感器5用于测量被测物的重量， 速度传感器6用于 测量被测物移动的速度， 体积测量模块 7 用于测量被测物的表面轮廓及体积， 光谱分析模 块1、 温湿度传感器2、 红外温度传感器3、 距离传感器4、 称重传感器5、 速度传感器6和体积 测量模块 7 共同连接有一数据采集模块 8， 数据采集模块 8 连接有工控机 9， 数据采集模块 8 用于收集光谱分析模块 1、 所述温湿度传感器 2、 红外温度传感器 3、 距离传感器 4、 称重传 感器5、 速度传感器6和体积测量模块7的模拟信号， 并将模拟信号转换成数字信号， 将数字 信号传送给工控机 9 内部的数学模型， 当需要。
13、从定量的角度分析和研究一个实际问题时， 人们就要在深入调查研究、 了解对象信息、 作出简化假设、 分析内在规律等工作的基础上， 用数学的符号和语言， 把它表述为数学表达式， 也就是数学模型， 然后用通过计算得到的模 型结果来解释实际问题， 并接受实际的检验， 这个建立数学模型的全过程就称为数学建模， 数学模型的种类可分为 ： 理论模型、 实验模型和理论实验混合模型， 本发明主要采用的是理 论实验混合模型， 是几种模型的集成和混合， 例如 ： 现象模型， 统计模型， 神经网络及模糊 逻辑模型， 其中现象模型是理论模型其余的是实验模型， 数学模型的建立过程分为三步， 第 一步， 选择具有代表性的被。
14、测物作为训练集样本， 通过本发明的硬件部分进行测量， 得到被 测物的测量参数， 第二步， 在实验室中采用国家标准上规定的测量方法测量训练集样本的 特征参数， 第三步， 运用数学算法包括偏最小二乘法、 多元线性回归、 神经网络、 支持向量机 等建立训练集样本测量参数与特征参数之间的定量关系， 即建立了数学模型， 通过数学模 型处理数据采集模块 8 所采集到的数字信号， 经数学模型计算后， 得到被测物的物理光学 特征。 0012 分析仪在使用过程中， 将被测物在传送带上传输时， 光源 10 照射到被测物体上， 并与被测物体相互作用后， 产生漫反射光线， 经探头 11 收集， 通过光纤 12 传送到。
15、光谱仪 13 中进行处理， 与此同时， 温温湿度传感器2、 红外温度传感器3、 距离传感器4、 称重传感器5、 速度传感器 6、 体积测量模块 7 分别对被测物进行测量， 并把测量的模拟信号传送给数据采 集模块8， 通过数据采集模块8将模拟信号转换成数字信号后， 传递到工控机9进行处理， 经 过数学模型的计算后， 就可以得到被测物的物理光学特征。 0013 这种在线固体物理光学特征分析系统具有应用范围广、 快速、 非接触、 无损测量的 特点， 结果准确、 可靠， 满足现代化生产需要， 解决了生产过程中的实际问题。 说 明 书 CN 102252714 A CN 102252720 A1/1 页 5 图 1 说 明 书 附 图 CN 102252714 A 。