[发明专利]悬浮颗粒实时在线检测装置

说明书

本发明提供了一种悬浮颗粒实时在线检测装置，该装置包括：光源；光源整形组件，光源整形组件用于对光源发出的光束进行调整以输出线状平行光，线状平行光用于照亮待检测区域；光陷阱，光陷阱用于搜集线状平行光以防止光反射；镜头和相机，镜头设置在相机上，相机包括探测器，镜头用于将待检测区域的图像成像在相机的探测器上，相机用于将待检测区域的图像的光信号转换为电信号；图像采集处理单元，图像采集处理单元与相机连接，图像采集处理单元用于根据待检测区域的图像的电信号计算获取悬浮颗粒的尺寸和数量。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中检测装置难以实时检测指定空间悬浮物的技术问题。

技术领域

本发明涉及光学系统设计、智能识别技术领域，尤其涉及一种悬浮颗粒实时在线检测装置。

背景技术

在精密设备生产装配过程中，通常需要对环境要求达到一定的清洁度，万级、千级、百级等名称可以定量描述空间清洁度，表示单位立体空间中悬浮颗粒的个数。虽然已经有一些的设备用于测量空气中悬浮物的颗粒数目，但大多数设备采用的方法是样本测量，即先采样气体、后测量，当前这类方法对于抽样检验密闭空间内的清洁度是可行的，但要对开放的指定空间位置的悬浮物的实时检测，这种方法就有一定的局限性。

目前一些企业开发了用光学检测技术测量空气中悬浮颗粒的方法，但其检测过程仍然依赖于空气取样，通过样品盒或者样品流通区进行悬浮颗粒检测，因取样难以准确实时地反映指定空间的悬浮物颗粒的密度，当需要实时检测静态空间的悬浮物数目时，当前的检测方法就很难满足需求。另外在一些特殊的区域内，没有足够的空间放置现有的测量设备，以致用现有的设备无法直接测量狭窄空间的悬浮物的测量。此外，对于大型设备的生产装配环境，尤其是含有微小液体管路、气体管路的设备装配，特别需要注意管路出入口局部范围内微小颗粒的影响，针对这类测量需求，现有设备难以满足要求。

发明内容

本发明提供了一种悬浮颗粒实时在线检测装置，能够解决现有技术中检测装置难以实时检测指定空间悬浮物的技术问题。

本发明提供了一种悬浮颗粒实时在线检测装置，悬浮颗粒实时在线检测装置包括：光源；光源整形组件，光源整形组件用于对光源发出的光束进行调整以输出线状平行光，线状平行光用于照亮待检测区域；光陷阱，光陷阱用于搜集线状平行光以防止光反射；镜头和相机，镜头设置在相机上，相机包括探测器，镜头用于将待检测区域的图像成像在相机的探测器上，相机用于将待检测区域的图像的光信号转换为电信号；图像采集处理单元，图像采集处理单元与相机连接，图像采集处理单元用于根据待检测区域的图像的电信号计算获取悬浮颗粒的尺寸和数量。

进一步地，光源包括激光器或发光二极管，悬浮颗粒实时在线检测装置可根据相机的动态范围调整光源的亮度以保证待检测区域内的悬浮颗粒在相机中成像的图像灰度值为像素饱和灰度值的中值。

进一步地，光源为激光器，光源整形组件包括扩束镜和狭缝光阑，扩束镜用于对激光器发出的激光进行扩束，扩束后的激光经过狭缝光阑后形成设定长度和宽度的线状平行光。

进一步地，光源为发光二极管，光源整形组件包括柱透镜和狭缝光阑，发光二极管位于柱透镜的焦平面上，发光二极管发出的光束经过柱透镜后形成平行光，平行光经过狭缝光阑后形成设定长度和宽度的线状平行光。

进一步地，线状平行光的光源长度与相机的探测器上的成像长度的比值等于镜头的放大倍率，线状平行光的光源宽度等于相机的景深。

进一步地，光陷阱分别与光源和光源整形组件平行设置且光陷阱的中心与光源中心正对设置，光陷阱包括金属基体和黑漆，金属基体具有黑体腔，黑漆涂覆在黑体腔的表面，黑漆的发射率大于0.95。

进一步地，黑体腔的横截面形状包括矩形，黑体腔的底部呈倒锥形结构，倒锥形结构的尖端朝向光源的方向设置。

进一步地，黑体腔的长度大于线状平行光的光源长度的10％，黑体腔的宽度大于线状平行光的光源宽度的10％，黑体腔的深度大于黑体腔的宽度的六倍。