一种近红外数码芯片扫描仪论文和设计-李耀安

全文摘要

本实用新型公开了一种近红外数码芯片扫描仪，包括底座、设于所述底座上的机壳、设于所述机壳上正对于所述底座上表面的可调探头以及光源，所述光源用于向所述底座上表面提供近红外光，所述可调探头包括与所述机壳连接的可调装置和与所述可调装置连接的成像镜头，所述可调装置用于带动所述成像镜头实现X轴和Y轴方向上的移动，所述可调装置内正对于所述成像镜头的光路设有近红外探测器，所述近红外探测器电连接有主控板用于将所述近红外探测器输出的模拟信号转换为数字信号。本实用新型能够调节镜头中心对准，结构稳定性有保障，扫描性能稳定、质量高。

主设计要求

1.一种近红外数码芯片扫描仪，其特征在于，包括底座、设于所述底座上的机壳、设于所述机壳上正对于所述底座上表面的可调探头以及光源，所述光源用于向所述底座上表面提供近红外光，所述可调探头包括与所述机壳连接的可调装置和与所述可调装置连接的成像镜头，所述可调装置用于带动所述成像镜头实现X轴和Y轴方向上的移动，所述可调装置内正对于所述成像镜头的光路设有近红外探测器，所述近红外探测器电连接有主控板用于将所述近红外探测器输出的模拟信号转换为数字信号。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种近红外数码芯片扫描仪，其特征在于，所述可调装置包括顶部连接于所述机壳上的基座、可沿Y轴方向滑动连接于所述基座第一侧面的Y轴移动座以及可沿X轴方向滑动连接于所述Y轴移动座的X轴移动座，所述X轴移动座位于所述基座底部的一端设有连接通孔，所述基座底部设有与所述连接通孔同轴的通光孔，所述成像镜头穿过所述连接通孔并与所述基座底部抵接。

3.根据权利要求2所述的一种近红外数码芯片扫描仪，其特征在于，所述成像镜头一端设有密封圈并通过所述密封圈与所述基座底部密封抵接。

4.根据权利要求2所述的一种近红外数码芯片扫描仪，其特征在于，所述Y轴移动座上固定有第一导轨，所述基座第一侧面固定有第二导轨，所述第一导轨设有多个沿其厚度方向贯穿的第一螺孔，所述第一导轨和所述第二导轨相互平行设置且通过穿过所述第一螺孔的夹紧螺钉实现两者之间夹紧程度的调节；所述第二导轨设有沿其长度方向贯穿的第二螺孔，所述第二螺孔内螺接有调节螺杆，所述调节螺杆的另一端设有可带动所述调节螺杆旋转的调节螺母，所述调节螺母限位于沿Y轴方向凸出所述Y轴移动座设置的限位部中。

5.根据权利要求1所述的一种近红外数码芯片扫描仪，其特征在于，所述机壳包括与所述底座上表面连接的竖直部和与所述竖直部顶端连接的水平部，所述可调探头设于所述水平部下表面，所述光源设于所述可调装置的一侧。

6.根据权利要求1所述的一种近红外数码芯片扫描仪，其特征在于，所述成像镜头为外部套设有调焦筒的可调焦镜头。

7.根据权利要求6所述的一种近红外数码芯片扫描仪，其特征在于，所述调焦筒外表面设有齿纹部，所述机壳上设有调焦电机，所述调焦电机通过齿轮与所述调焦筒相啮合。

8.根据权利要求1所述的一种近红外数码芯片扫描仪，其特征在于，所述成像镜头由物侧至像侧依次包括微透镜阵列、滤光片阵列以及聚光透镜。

9.根据权利要求1所述的一种近红外数码芯片扫描仪，其特征在于，所述底座内设有上表面与所述底座上表面齐平的样品放置平台，所述样品放置平台下表面连接有旋转电机。

10.根据权利要求1所述的一种近红外数码芯片扫描仪，其特征在于，所述主控板电连接有用于处理所述主控板输出的数字信号的计算机。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及扫描仪技术领域，尤其涉及一种近红外数码芯片扫描仪。

背景技术

目前市场上现有的近红外数码芯片扫描仪主要存在以下两大问题，一是因为结构稳定性不足，扫描仪的移动或倾斜或设备运作带来的震动等，容易使光学镜头（也可称成像镜头）中心对准出现偏差或失焦，导致扫描灵敏度下降，精度降低；二是存在样品不能全面扫描、检测时易受外界杂光干扰的缺点。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种能够调节镜头中心对准，结构稳定性有保障，扫描性能稳定质量高的近红外数码芯片扫描仪。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种近红外数码芯片扫描仪，包括底座、设于所述底座上的机壳、设于所述机壳上正对于所述底座上表面的可调探头以及光源，所述光源用于向所述底座上表面提供近红外光，所述可调探头包括与所述机壳连接的可调装置和与所述可调装置连接的成像镜头，所述可调装置用于带动所述成像镜头实现X轴和Y轴方向上的移动，所述可调装置内正对于所述成像镜头的光路设有近红外探测器，所述近红外探测器电连接有主控板用于将所述近红外探测器输出的模拟信号转换为数字信号。

上述方案中，扫描仪设有底座，可调探头设于正对底座上表面的上方，扫描仪设置成上小下大且底重的结构时，结构稳定性强，不易出现抖动倾斜导致中心对准发生变化，结构简单，操作方便，扫描时仅需将样品放于底座上表面开启光源即可，且即使镜头的中心对准发生变化，也可以通过可调装置带动成像镜头实现X轴和Y轴方向上的移动来调整成像镜头与近红外探测器的中心对准情况，改善扫描质量。

进一步地，所述可调装置包括顶部连接于所述机壳上的基座、可沿Y轴方向滑动连接于所述基座第一侧面的Y轴移动座以及可沿X轴方向滑动连接于所述Y轴移动座的X轴移动座，所述X轴移动座位于所述基座底部的一端设有连接通孔，所述基座底部设有与所述连接通孔同轴的通光孔，所述成像镜头穿过所述连接通孔并与所述基座底部抵接。Y轴移动座紧贴基座，X轴移动座紧贴Y轴移动座，结构的紧凑型好，有利于可调装置小型化设计，减轻重量。

进一步地，所述成像镜头一端设有密封圈并通过所述密封圈与所述基座底部密封抵接。有利于保障密闭性，避免光线泄露，影响扫描成像质量。

进一步地，所述Y轴移动座上固定有第一导轨，所述基座第一侧面固定有第二导轨，所述第一导轨设有多个沿其厚度方向贯穿的第一螺孔，所述第一导轨和所述第二导轨相互平行设置且通过穿过所述第一螺孔的夹紧螺钉实现两者之间夹紧程度的调节；所述第二导轨设有沿其长度方向贯穿的第二螺孔，所述第二螺孔内螺接有调节螺杆，所述调节螺杆的另一端设有可带动所述调节螺杆旋转的调节螺母，所述调节螺母限位于沿Y轴方向凸出所述Y轴移动座设置的限位部中。旋转夹紧螺钉调节第一导轨与第二导轨的间距，也就是两者之间的夹紧程度，能够控制滑动结构稳定性，减少松动，也能够控制滑动可靠性，保证中心对准的可调节；旋转调节螺母改变调节螺杆旋入第二螺孔的深度，即可带动Y轴移动座相对基座滑动，实现方式简单。

进一步地，所述机壳包括与所述底座上表面连接的竖直部和与所述竖直部顶端连接的水平部，所述可调探头设于所述水平部下表面，所述光源设于所述可调装置的一侧。可调装置与光源均正对的朝向底座上表面设置，有利于保障照射到样品上的光线充分反射和被接收，保障扫描质量。

进一步地，所述成像镜头为外部套设有调焦筒的可调焦镜头。有利于实现焦距的调节，扩大适用范围，增加扫描采集数据，保障设备灵敏度和精度。

进一步地，所述调焦筒外表面设有齿纹部，所述机壳上设有调焦电机，所述调焦电机通过齿轮与所述调焦筒相啮合。通过调焦电机实现调焦的电动控制相较于手动调节，有利于提高调节效率和调焦精度可控性。

进一步地，所述成像镜头由物侧至像侧依次包括微透镜阵列、滤光片阵列以及聚光透镜。有利于滤除杂光的同时将样品上反射的光线更集中的射入近红外探测器感光面，实现完整数据采集，提高设备灵敏度和精度。

进一步地，所述底座内设有上表面与所述底座上表面齐平的样品放置平台，所述样品放置平台下表面连接有旋转电机。旋转电机可带动样品放置平台上的样品旋转，从而是实现样品的全方位扫描，扩大数据采集范围，有利于后续分析处理数据准确性的保障，实现高精度扫描。

进一步地，所述主控板电连接有用于处理所述主控板输出的数字信号的计算机。计算机用于根据样品设定的不同，按照数据库中预存的处理算法处理所述数字信号得出最终结论并显示在屏幕上。

采用上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：能够方便的对成像镜头的中心对准进行调节，有利于提高扫描质量和保证工作效率；结构稳定性强，中心对准有保障；能够对成像镜头的焦距进行调节，扩大适用范围，结合调焦电机有利于针对不同样品高精度地调节出适合的焦距，再配合旋转电机带动样品放置平台转动，可获取充足有效的数据用于数据分析，实现样品高灵敏度的完整的数字模型建立。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术的技术方案，附图如下：

图1为本实用新型实施例1提供的一种近红外数码芯片扫描仪结构示意图；

图2为本实用新型实施例2优选可调探头结构拆分示意图；

图3为本实用新型实施例3优选近红外数码芯片扫描仪结构示意图。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种近红外数码芯片扫描仪，包括底座1、设于所述底座1上与底座1一体成型或可拆卸连接的机壳2、设于所述机壳2上正对于所述底座1上表面的可调探头3以及光源4，所述光源4可设于任何一个位置，但需无遮挡的向所述底座1上表面提供近红外光，若设置的位置存在遮挡可通过反光片将光源4的光线通过反光矫正使其充分垂直的射向所述底座1上表面，优选设置在可调探头3上，可调探头3优选通过螺钉固定连接在机壳2上；所述可调探头3包括与所述机壳2连接的可调装置31和与所述可调装置31连接的成像镜头32，所述可调装置31用于带动所述成像镜头32实现X轴和Y轴方向上的移动，具体地，以操作人员站立的位置为例，成像镜头32左右方向移动为X轴方向上的移动，前后方向移动则为Y轴方向上的移动，所述可调装置31内正对于所述成像镜头32的光路设有近红外探测器33，所述近红外探测器33电连接有主控板用于将所述近红外探测器33输出的模拟信号转换为数字信号，其中主控板可设置于机壳2或底座1中，主控板上设有用于将所述近红外探测器33输出的模拟信号转换为数字信号的电路单元。

实际设置时，可调装置31可为XY轴微调平台，XY轴微调平台上设有调节X轴和Y轴方向位置的调节器，成像镜头32与XY轴微调平台的移动台连接，移动台上设有通孔与成像镜头32对接，通孔和成像镜头32同轴，即对接连接时通孔孔心在成像镜头32的光轴上，固定移动台的基座内则设有近红外探测器33，中心对准调节时，操作调节器交替实现移动台在X轴和Y轴方向上的移动，使得成像镜头32的光轴线与近红外探测器33感光面的中心在一条直线上即可，进一步地，为控制调节精度提高调节效率，优选XY轴微调平台的X轴和Y轴调节器通过电机控制。

上述方案中，整体结构简单，操作方便，结构稳定强，中心对准可调。扫描仪设有底座1，可调探头3设于正对底座1上表面的上方，光源4正对底座1上表面，扫描时仅需将样品放于底座1上表面开启光源4即可，操作方便；当扫描仪设置成上小下大且底座1部分重量大的结构，可保障较强的结构稳定性，不易出现抖动倾斜导致中心对准发生变化；且即使镜头的中心对准发生变化，也可以通过可调装置31带动成像镜头32实现X轴和Y轴方向上的移动来调整成像镜头32与近红外探测器33的中心对准情况，改善扫描质量。

实施例2

如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于，所述可调装置31包括顶部连接于所述机壳2上的基座311、可沿Y轴方向滑动连接于所述基座311第一侧面的Y轴移动座312以及可沿X轴方向滑动连接于所述Y轴移动座312的X轴移动座313，所述X轴移动座313位于所述基座311底部的一端设有连接通孔3131，所述基座311底部设有与所述连接通孔3131同轴的通光孔，所述成像镜头32穿过所述连接通孔3131并与所述基座311底部抵接。

上述方案中，成像镜头32与X轴移动座313连接，X轴移动座313设置在Y轴移动座312，X轴移动座313可相对Y轴移动座312沿X轴方向滑动，即实现带动成像镜头32沿X轴方向移动；Y轴移动座312可相对基座311沿Y轴方向滑动，而Y轴移动座312又连接有X轴移动座313，故可实现X轴移动座313沿Y轴方向移动，从而带动成像镜头32沿Y轴方向移动。Y轴移动座312紧贴基座311，X轴移动座313紧贴Y轴移动座312，结构的紧凑型好，有利于可调装置31小型化设计，减轻重量。

优选地，所述成像镜头32一端（成像的末端）设有密封圈并通过所述密封圈与所述基座311底部密封抵接。有利于保障密闭性，避免光线泄露，影响扫描成像质量。

所述Y轴移动座312上固定有第一导轨3121，第一导轨3121可与Y轴移动座312一体成型也可通过螺钉实现可拆装的固定，下面的第二导轨设置方式同理，所述基座311第一侧面（第一侧面与Y轴方向平行）固定有第二导轨，所述第一导轨3121设有多个沿其厚度方向贯穿的第一螺孔，所述第一导轨3121和所述第二导轨相互平行设置且通过穿过所述第一螺孔的夹紧螺钉3122实现两者之间夹紧程度的调节；所述第二导轨设有沿其长度方向贯穿的第二螺孔，所述第二螺孔内螺接有调节螺杆314，所述调节螺杆314的另一端设有可带动所述调节螺杆314旋转的调节螺母3141，所述调节螺母3141限位于沿Y轴方向凸出所述Y轴移动座312设置的限位部3123中。旋转夹紧螺钉3122调节第一导轨3121与第二导轨的间距，也就是两者之间的夹紧程度，能够控制滑动结构稳定性，减少松动，也能够控制滑动可靠性，最终保证中心对准确实可被调节；旋转调节螺母3141改变调节螺杆314旋入第二螺孔的深度，再配合调节螺母3141在限位部3123中的限位，即可带动Y轴移动座312相对基座311滑动，实现方式简单。具体地，为了方便结构装配，设置调节螺母3141为独立的部件，装配时，先将调节螺母3141置于限位部3123中，然后将调节螺杆314依次穿过限位部3123、限位部3123中的调节螺母3141最终旋入第二螺孔与第二螺孔螺纹连接。为了提高滑动稳定性，可增设第一导轨3121和第二导轨的组配数量，但仅需设置位于边缘的两组第一导轨3121和第二导轨形成的导轨组设有夹紧螺钉3122的装配关系，而中心处的导轨组只需滑动配合即可。

进一步地，设置X轴移动座313与Y轴移动座312的滑动配合方式与上述Y轴移动座312与基座311的滑动配合方式一致，通过两个导轨之间的交叉移动实现平行移动的调节。综上，有利于提高扫描仪结构的可靠性，避免中心对准因设备抖动出现频繁性偏移。

实施例3

如图3所示，本实施例与之前实施例的区别在于，所述机壳2包括与所述底座1上表面连接的竖直部21和与所述竖直部21顶端连接的水平部22，竖直部21与水平部22一体连接或可拆卸连接，所述可调探头3设于所述水平部22下表面且正对于底座1的上表面，所述光源4设于所述可调装置31的一侧，优选通过螺钉可拆卸地连接于可调装置31。可调装置31与光源4均正对的朝向底座1上表面设置，有利于保障照射到样品上的光线充分反射和被接收，保障扫描质量。

所述成像镜头32为外部套设有调焦筒321的可调焦镜头。有利于实现焦距的调节，扩大适用范围，增加扫描采集数据，保障设备灵敏度和精度。

优选地，所述调焦筒321外表面设有齿纹部，所述机壳2上设有调焦电机23，所述调焦电机23通过齿轮与所述调焦筒321相啮合，当调焦电机23转动，齿轮就带动调焦筒321转动，为了减小中心对准的微调对上述齿轮啮合造成影响，优选齿轮与齿纹部啮合时间隙尽量较大设置，此外也可将齿轮啮合方式更改为柔变性好的传送带连接，即调焦电机23通过传送带来带动调焦筒321转动。通过调焦电机23实现调焦的电动控制相较于手动调节，有利于提高调节效率和调焦精度可控性。调焦电机23优选转轴与竖直部21的竖直面垂直的设于竖直部21，当然也可以转轴与水平部22下底面垂直的设于水平部22，转轴上固定有齿轮，若转轴与竖直部21的竖直面垂直的设于竖直部21，则光源4可优选设置在调焦电机23外壳上。

所述成像镜头32由物侧至像侧依次包括微透镜阵列、滤光片阵列以及聚光透镜。微透镜阵列用于充分匀束样品上反射回的光线，使光线均匀且平行的输出至滤光片阵列，滤光片阵列用于滤除杂光，聚光透镜用于将滤光片阵列处理后的光汇聚成一束；故而有利于滤除杂光的同时将样品上反射的光线更集中的射入近红外探测器33感光面，实现完整数据采集，提高设备灵敏度和精度。

所述底座1内设有上表面与所述底座1上表面齐平的样品放置平台11，所述样品放置平台11下表面连接有旋转电机12。旋转电机12可带动样品放置平台11上的样品旋转，从而是实现样品的全方位扫描，扩大数据采集范围，有利于后续分析处理数据准确性的保障，实现高精度扫描，优选固定旋转电机12启动后为匀速转动。

所述主控板电连接有用于处理所述主控板输出的数字信号的计算机。计算机用于根据样品设定的不同，按照数据库中预存的处理算法处理所述数字信号得出最终结论并显示在屏幕上。进一步地，调焦电机23连接有驱动电路板，驱动电路板与计算机控制板连接用于接收计算机的调焦信号，从而根据调焦信号得出转动圈数和转动方向驱动调焦电机23工作。

综上，本实施例除了能够调节中心对准外，还能够对成像镜头32的焦距进行调节，扩大适用范围，再配合成像镜头32的光束优良处理，旋转电机12带动样品放置平台11的转动，可获取充足完整有效的数据用于数据分析，实现样品高灵敏度的完整的数字模型建立，保障了扫描质量，解决了光学镜头中心对准出现偏差或失焦，样品不能全面扫描，检测时易受外界杂光干扰等问题。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

设计图

一种近红外数码芯片扫描仪论文和设计

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