[发明专利]基于光谱分析技术的金属成分检测方法及装置

摘要

本发明涉及一种基于光谱分析技术的金属成分检测方法及装置，其中采用金属成分检测装置，所述装置包括取样机器人、吹风设备、脉冲激光器、光谱探测设备、光谱分析设备和控制设备，所述脉冲激光器的超短脉冲输出端与样品室相对，其所述脉冲激光器的超短脉冲输出端对准光谱探测设备中的光谱收集透镜组，所述吹风设备的出风口对准所述样品室，所述样品室包括托盘和所述托盘上方的透明外罩，所述取样机器人包括第一机械手臂和第二机械手臂。采用该种方法及装置，实现了采用激光进行非接触式金属成分分析，采用取样机器人实现自动化过程，不必人工参与，采用超短脉冲激光，具有更好的光谱特性，结构简单，应用方便，适用于大规模推广应用。

主权项

一种基于光谱分析技术的金属成分检测方法，其特征在于，采用金属成分检测装置，所述装置包括取样机器人、吹风设备、脉冲激光器、光谱探测设备、光谱分析设备和控制设备，所述脉冲激光器的超短脉冲输出端与样品室相对，所述脉冲激光器的超短脉冲输出端对准光谱探测设备中的光谱收集透镜组，所述吹风设备的出风口对准所述样品室，所述样品室包括托盘和所述托盘上方的透明外罩，所述取样机器人包括第一机械手臂和第二机械手臂，所述的方法包括以下步骤：采集已知成分组成的校正金属样本，所述取样机器人的第一机械手臂将所述样品室的透明外罩提升至预设高度，通过所述取样机器人的第二机械手臂将所述校正金属样本放置于样品室，所述取样机器人的第一机械手臂将所述样品室的透明外罩放置回原位；所述控制设备控制所述脉冲激光器向所述样本室发射短波脉冲激光；所述控制设备控制所述光谱探测设备采集经所述光路系统后的光谱，并将校正金属样本的光谱数据发送至所述光谱分析设备；采用所述光谱分析设备对所述校正金属样本的光谱数据进行降噪处理；所述光谱分析设备基于所述校正金属样本的光谱数据用化学计量学软件进行建模，得到金属成分测定模型；所述取样机器人的第一机械手臂将所述样品室的透明外罩提升至预设高度，通过所述取样机器人的第二机械手臂将所述校正金属样本取出；开启所述吹风设备，吹去所述托盘表面的残留物；采集待测定的检测金属样本，并通过所述取样机器人的第二机械手臂将所述检测金属样本放置于样品室，所述取样机器人的第一机械手臂将所述样品室的透明外罩放置回原位；所述控制设备控制所述脉冲脉冲激光器向所述样本室发射短波脉冲激光；所述控制设备控制所述光谱探测设备采集经光路系统后的光谱，并将光谱数据发送至所述光谱分析设备；采用所述光谱分析设备对所述检测金属样本的光谱数据进行降噪处理；所述光谱分析设备采用所述金属成分测定模型和所述检测金属样本的光谱数据，分析得到所述检测金属样本的成分分析数据；所述控制设备获取所述光谱分析设备的分析数据，判断分析数据是否异常；如果分析结果异常，则停止金属成分检测，并进行报警；如果分析结果正常，所述控制设备控制所述取样机器人的第一机械手臂将所述透明外罩提升至预设高度，所述取样机器人的第二机械手臂将所述样品室中的检测金属样品取出，采用所述吹风设备清理所述托盘之后，采用所述取样机器人的第二机械手臂在所述托盘中放置新的检测金属样本；采用所述光谱分析设备对所述校正金属样本的光谱数据根据如下算法进行降噪处理：(Savitzky‑Golay平滑，平滑窗口数为21)+归一化+(Savitzky‑Golay一阶微分，窗口数为17，多项式次数为3)；采用所述光谱分析设备对所述检测金属样本的光谱数据根据如下算法进行降噪处理：(Savitzky‑Golay平滑，平滑窗口数为21)+归一化+(Savitzky‑Golay一阶微分，窗口数为17，多项式次数为3)；所述取样机器人还包括第三机械手臂，所述第三机械手臂的表面环绕设置有擦洗毛刷，所述取样机器人的第一机械手臂将所述透明外罩提升至预设高度时，且所述托盘中没有金属样品时，所述取样机器人的第三手臂对所述托盘进行擦洗。