一种在线近红外水分仪稳定性自动标定装置的制作方法

1.本实用新型涉及在线红外水分仪技术领域，特别是涉及一种在线近红外水分仪稳定性自动标定装置。


背景技术：

2.对于卷烟制造企业而言，制丝生产过程中含水率是一项关键指标，目前卷烟制造企业主要使用在线近红外水分仪，来对烟叶、烟丝、膨丝和梗丝等含水率进行过程质量检测。
3.目前市场上的在线近红外水分仪标准板主要是通过人工手动将标准板安装固定在水分仪探头上进行数据读取，完成后再手动将标准板卸下，如果水分仪数量较多，会耗费较多的人力，同时由于手动安装标准板受安装高度影响，很难保证标定活动的标准化，进而无法保证稳定性检测的准确性。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型提供一种在线近红外水分仪稳定性自动标定装置，用于解决现有技术中存在无法使用在线近红外水分仪保持长期稳定性的缺点。
5.为实现上述目的，本实用新型提供一种在线近红外水分仪稳定性自动标定装置，包括：腔体，设于所述主机上；控制单元，设于所述腔体内；第一驱动机构和第二驱动机构，设于所述腔体内；所述第一驱动机构和第二驱动机构电性连接并受控于所述控制单元；所述第一驱动机构设有第一标准片架，所述第一标准片架设有第一标准反射板；所述第二驱动机构设有第二标准片架，所述第二标准片架设有第二标准反射板；所述第一驱动机构受控后将所述第一标准片架移至在线近红外水分仪的近红外光束的出射路径上，使所述第一标准反射板对所述近红外光束进行反射后形成第一反射光束；所述第二驱动机构受控后将所述第二标准片架移至在线近红外水分仪的近红外光束的出射路径上，使所述第二标准反射板对所述近红外光束进行反射后形成第二反射光束；所述第一反射光束和第二反射光束分别用于测量高标准物质水分和低标准物质水分中的一者及另一者。
6.在本实用新型的一些实施方式中，所述第一驱动机构在将第一标准片架移至在线近红外水分仪的近红外光束的出射路径上后，将所述第一标准片架复位到初始位置；所述第二驱动机构在将第二标准片架移至在线近红外水分仪的近红外光束的出射路径上后，将所述第二标准片架复位到初始位置。
7.在本实用新型的一些实施方式中，所述腔体的外表面嵌设有螺母；所述螺母螺纹连接有密封接线头；所述螺母与密封接线头配合使用，供电缆穿过后进入所述腔体内，用以对所述腔体内的用电设备进行供电。
8.在本实用新型的一些实施方式中，所述腔体包括第一容纳腔和第二容纳腔；所述第一容纳腔用于容纳所述控制单元、第一驱动机构和第二驱动机构；在当所述第一驱动机
构或第二驱动机构受控后平移至所述第二容纳腔内。
9.在本实用新型的一些实施方式中，所述第一容纳腔上盖合有盖板，且所述第一容纳腔与盖板之间设有密封垫，以通过所述盖板及密封垫对所述第一容纳腔进行密封。
10.在本实用新型的一些实施方式中，所述第二容纳腔上设有空气清洁窗；所述第二容纳腔与空气清洁窗之间设有玻璃镜片盖合于所述第二容纳腔；其中，所述第二容纳腔的腔口、空气清洁窗的窗口及玻璃镜片在形状和尺寸上均相互契合。
11.在本实用新型的一些实施方式中，所述第一容纳腔体呈矩形腔；所述第二容纳腔呈圆形腔。
12.在本实用新型的一些实施方式中，所述腔体为铝合金腔体。
13.如上所述，本实用新型涉及的一种在线近红外水分仪稳定性自动标定装置，具有以下有益效果：
14.1)本实用新型中，设置左丝杠总成、右丝杠总成、左标准片架、右标准片架和控制器，左丝杠总成和右丝杠总成能够将安装有反射板的左标准片架和右标准片架平移至在线近红外水分仪的近红外光束的出射路径上，全程通过电控实现自动化检测，避免了此过程需要手动介入。在上位机采集完数据后，左丝杠总成和右丝杠总成复位到初始位置，方便在线近红外水分仪日常正常对烟丝样品的含水率进行测量。
15.2)本实用新型中，通过设置铝合金盖板和密封垫，可对铝合金腔体进行密封，防止粉尘等进入铝合金腔体，损坏铝合金腔体内的电气元件，从而影响左丝杠总成和右丝杠总成的正常运行。
16.3)本实用新型通过全程使用自动化电控进行标定，提高在线近红外水分仪的稳定性，保障烟丝含水率测量的准确性，同时标定时间可根据用户需求进行设定，强化了标定活动的现场适用性。
附图说明
17.图1显示为本实用新型实施例中的一种在线近红外水分仪稳定性自动标定装置的外观结构示意图。
18.图2显示为本实用新型实施例中的一种在线近红外水分仪稳定性自动标定装置的内部结构爆炸图。
19.元件标号说明
20.101
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主机
21.102
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腔体
22.103
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控制单元
23.104
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第一驱动机构
24.105
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第二驱动机构
25.106
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第一标准片架
26.107
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第二标准片架
27.108
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近红外光束
28.109
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螺母
29.110
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密封接线头
30.111
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盖板
31.112
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密封垫
32.113
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空气清洁窗
33.114
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玻璃镜片
具体实施方式
34.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
35.须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本技术的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本技术。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。
36.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固持”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
37.再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“a、b或c”或者“a、b和/或c”意味着“以下任一个：a；b；c；a和b；a和c；b和c；a、b和c”。仅当元件、功能或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
38.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，通过下述实施例并结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案的进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定实用新型。
39.如图1和图2所示，展示了本实用新型实施例中的一种在线近红外水分仪稳定性自动标定装置的结构示意图。其中，图1展示的是在线近红外水分仪稳定性自动标定装置的外观结构示意图；图2展示的是在线近红外水分仪稳定性自动标定装置的内部结构爆炸图。
40.在本实施例中，在线近红外水分仪稳定性自动标定装置包括主机101和腔体102，腔体102设于主机101上。所述腔体102内设有控制单元103、第一驱动机构104和第二驱动机构105，第一驱动机构104和第二驱动机构105电性连接并受控于控制单元103。
41.第一驱动机构104设有第一标准片架106，所述第一标准片架106设有第一标准反
射板(于图2中表示为第一标准片架106的圆槽内)；所述第二驱动机构105设有第二标准片架107，所述第二标准片架107设有第二标准反射板(于图2中表示为第二标准片架107的圆槽内)。
42.所述第一驱动机构104受控后将所述第一标准片架106移至在线近红外水分仪的近红外光束108的出射路径上，使所述第一标准反射板对所述近红外光束进行反射后形成第一反射光束；所述第二驱动机构105受控后将所述第二标准片架107移至在线近红外水分仪的近红外光束的出射路径上，使所述第二标准反射板对所述近红外光束进行反射后形成第二反射光束；其中，所述第一反射光束和第二反射光束分别用于测量高标准物质水分和低标准物质水分中的一者及另一者。
43.在一些示例中，所述第一驱动机构104和第二驱动机构105受控制单元103的控制后带动标准片架做平移运动。具体工作原理如下：控制单元103接收到上位机发送的特征性指令信息后，会控制所述第一驱动机构104和第二驱动机构105先后在一定的时间间隔内将安装有标准反射板的第一标准片架106和第二标准片架107平移至在线近红外水分仪的红外光束的出射路径上，从而分别将红外光束反射出去，通过反射光束来分别测量出高标准物质水分和标准物质水分。本实用新型的技术方案全程通过电控实现自动化检测，避免了此过程需要手动介入，上位机plc在此过程中进行数据采集和数据分析，方便进一步对在线近红外水分仪的稳定性和准确性进行判断，使在线近红外水分仪长期保持稳定。需强调，上位机plc在采集到数据后如何进行数据分析，并不是本实用新型所要保护的范围，换言之本实用新型的保护范围并不涵盖数据分析所需的软件技术。
44.另外，通过全程使用自动化电控进行标定，用户可根据现场实际需求设定标定时间，控制单元执行整个过程指令后可以对主板通道信息进行恢复至下发校准指令前的状态，不影响水分仪本身之前设置的任何设置和参数，另外也可以设置成开机校准，在通电开机后，执行上述实施例，等plc采集结束后恢复校准前水分仪设置状态。
45.值得说明的是，本实用新型提供的在线近红外水分仪稳定性自动标定装置是一种硬件设备，其本身并不涉及软件技术的更新。上述技术内容中涉及到的控制单元103接收到上位机发送的特征性指令信息后控制驱动机构平移，即上位机将控制指令发送给控制器，再由控制器控制执行机构来执行动作，该技术本身已是现有，例如专利文献(cn109282776a)中公开了如下内容：“中央控制单元在pc端上位机的控制下发送指令，使伺服电机传动模块带动待测引张线仪产生位移，光栅测量模块通过实时地测量该位移量，并同时反馈给中央控制单元”。另外，上位机plc如何进行数据采集和数据分析，并不是本实用新型所要保护的技术内容，而且上位机plc采集数据、分析数据本身也是现有技术的一种，例如专利文献一种plc数据采集分析方法及系统(cn110320853a)就公开了plc数据采集和数据分析的技术内容。
46.另应理解的是，近红外水分仪是根据红外波长会被水分子吸收的原理，分析某特定波长的近红外能量变化。特定波长能量被吸收的多少，取决于近红外能量束所遇到的水分子多少以及在该特定波长的吸收强度。能量束所遇到的水分子数量是与所观测物质中的水分成正比的。同时因为水分仪是反射比的形式，测量的光束亦被受测物质的反射和吸收特性所影响。
47.还需注意，在图2所展示的近红外水分仪中，第一标准片架106位于第二标准片架
107的上方，但该图仅是本实用新型可实现的一种实施例，并不因此就限定了第一标准片架106和第二标准片架107之间的相对位置。
48.在可选的实现方式中，所述控制单元103可选用控制器，例如arm(advanced risc machines)控制器、fpga(field programmable gate array)控制器、soc(system on chip)控制器、dsp(digital signal processing)控制器或者mcu(microcontroller unit)控制器等。
49.在可选的实现方式中，所述第一驱动机构104和第二驱动机构105可选用丝杠总成或螺杆机构等可做平移运动的机械结构。结合图1和2并以丝杠总成为例，令第一驱动机构104为左丝杠总成，第二驱动机构105为右丝杠总成，第一标准片架106为左标准片架，第二标准片架为右标准片架，其中：左丝杠总成和右丝杠总成上分别设置有左标准片架和右标准片架，左标准片架和右标准片架内均嵌设有标准反射板，plc下发特征性指令信息，控制单元读取到主机内部主板获取到特征指令信息一定时间后，左丝杠总成和右丝杠总成先后在一定的时间间隔内将安装有标准反射板的左标准片架和右标准片架先后依次平移至在线近红外水分仪的近红外光束下方中心位置，全程使用电控，避免了此过程需要手动，提高了在线近红外水分仪的稳定性，从而可保证对烟丝含水率测量的准确性。
50.在一些示例中，在将所述第一标准片架106或第二标准片架107移至在线近红外水分仪的近红外光束的出射路径上后，plc上位机进行数据采集和数据分析，结束后第一驱动机构104、第二驱动机构105都复位到初始位置，方便在线近红外水分仪对烟丝样品含水率进行测量。也即，当第一驱动机构104、第二驱动机构105都复位到初始位置后，近红外光束的出射路径上就没有反射标准版了，可进行日常的烟丝水分的测定。
51.在一些示例中，所述腔体102优选为铝合金腔体，腔体102内腔的一侧设置有控制单元103，可对设备内的电气元件进行控制，腔体102的外表面嵌设有螺母109，螺母109螺纹连接有密封接线头110，通过螺母109与密封接线头110的配合使用，方便电缆穿过密封接线头110后进入腔体102内，用以对所述腔体102内部的用电设备进行供电。本实施例对于螺母和密封接线头的规格并不做限定，例如可使用pg7螺母和pg7密封接线头，该规格型号仅做示例而非限定。
52.在一些示例中，所述腔体102具体可包括第一容纳腔和第二容纳腔，为便于区分，将图1中腔体102的矩形腔称作第一容纳腔，圆形腔称作第二容纳腔。所述第一容纳腔用于容纳控制单元103、第一驱动机构104和第二驱动机构105等部件，在当第一驱动机构104或第二驱动机构105受控后平移至所述第二容纳腔内。
53.所述第一容纳腔上盖合有盖板111，盖板111可通过螺纹连接、卡合连接、卡扣连接、粘结连接等方式与第一容纳腔进行固定连接。在优选的实施方式中，所述第一容纳腔与盖板111之间设有密封垫112，通过盖板111及密封垫112可对第一容纳腔进行密封，防止粉尘等颗粒进入腔体内，进而损坏腔体内的电气元件。
54.所述第二容纳腔上设有空气清洁窗113，所述第二容纳腔与空气清洁窗113之间设有玻璃镜片114，也即玻璃镜片114位于空气清洁窗113的正下方以及第二容纳腔的正上方，且第二容纳腔的腔口、空气清洁窗113的窗口及玻璃镜片114在形状及尺寸上均相互契合(例如都呈尺寸一致的圆形)。玻璃镜片114可用于对第二容纳腔进行密封，防止外物进入，从而提高密封效果。
55.综上所述，本实用新型提供一种在线近红外水分仪稳定性自动标定装置，设置左丝杠总成、右丝杠总成、左标准片架、右标准片架和控制器，左丝杠总成和右丝杠总成能够将安装有反射板的左标准片架和右标准片架平移至在线近红外水分仪的近红外光束的出射路径上，全程通过电控实现自动化检测，避免了此过程需要手动介入。在上位机采集完数据后，左丝杠总成和右丝杠总成复位到初始位置，方便在线近红外水分仪日常正常对烟丝样品的含水率进行测量。另外，通过设置铝合金盖板和密封垫，可对铝合金腔体进行密封，防止粉尘等进入铝合金腔体，损坏铝合金腔体内的电气元件，从而影响左丝杠总成和右丝杠总成的正常运行。本实用新型通过全程使用自动化电控进行标定，提高在线近红外水分仪的稳定性，保障烟丝含水率测量的准确性，同时标定时间可根据用户需求进行设定，强化了标定活动的现场适用性。因此，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
56.上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。