【摘 要】
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传统的谷物色选机是利用可见光波段对谷物的形状和颜色进行检测分析,但对于与合格粒表面颜色差异较小的异色粒,以及透明玻璃碎片、塑料等其他杂质,可见光波段无法区分,需要用红外光才能识别其内部差异;并且传统谷物色选机主要是针对某一种或者某几种物料给定光谱范围进行筛选,而每种物料都有它特定的色选波长,具有局限性,分选效果差,成本高。光电检测系统是整个色选机的核心系统,而光学系统是其中重要的一部分,它关系到谷
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传统的谷物色选机是利用可见光波段对谷物的形状和颜色进行检测分析,但对于与合格粒表面颜色差异较小的异色粒,以及透明玻璃碎片、塑料等其他杂质,可见光波段无法区分,需要用红外光才能识别其内部差异;并且传统谷物色选机主要是针对某一种或者某几种物料给定光谱范围进行筛选,而每种物料都有它特定的色选波长,具有局限性,分选效果差,成本高。光电检测系统是整个色选机的核心系统,而光学系统是其中重要的一部分,它关系到谷物是否能在CCD光敏元上成清晰的像,从而直接影响色选机的色选精度。本文基于谷物色选检测系统总体的结构研究分析,根据谷物色选条件,通过光学系统、分光棱镜系统以及光学薄膜技术的分析研究,设计了一种新型的可见及近红外三路谷物色选镜头。三路谷物色选镜头由前组物镜和后组分光棱镜系统组成。先利用ZEMAX软件对整个光学系统进行设计,其焦距为30mm,F数为2.8,工作波段400nm～930nm,调制传递函数在奈奎斯特频率106lp/mm处大于0.3,畸变小于1%,三路光的放大倍率差小于0.0001。采用新型分光棱镜系统结构,实现蓝绿光、红光、近红外光三路的分光,该分光棱镜系统采用三片不规则棱镜组合减少光路尺寸,根据全反射原理、谷物色选机内部空间条件及CCD传感器规格设计棱镜结构,实现光路的折转,且保证了三路光的光程相等。并根据光线的传播路径设计相应的光学滤光膜,实现棱镜的分色,所研制的增透膜和分光膜在400nm～930nm满足光谱及环测要求。通过三路光的焦距和光谱响应测试分析,对所研制的三路谷物色选镜头进行了性能评价。结果表明,所研制的色选镜头三路光的放大倍率差满足设计要求,其光谱响应效果良好,具有清晰的分辨率,能够有效提高谷物色选系统的筛选效率。
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