阅读说明：本技术 便携式近红外粮食分析仪的进料装置及其安装使用方法 (Feeding device of portable near-infrared grain analyzer and installation and use method thereof ) 是由 高洪智 魏艺 丁海泉 刘振尧 于 2019-11-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开的便携式近红外粮食分析仪的进料装置,包括支撑板、叶轮、叶片、叶轮轴、叶轮仓、检测仓、漏斗、电机、卸料抽屉；其中,支撑板上设置有叶轮仓,叶轮仓中间设置有叶轮,叶轮周围均匀设置有叶片,叶轮轴与叶轮固定,电机通过叶轮轴带动叶轮转动；漏斗与检测仓作为一个整体,设置在叶轮仓的上方；支撑板在叶轮仓所在区域开有一卸料口,卸料口正下方设置有卸料抽屉。本发明可以实现不卡料且能对各种不同大小、形状的粮食颗粒进行自动分次测量,实现粮食检测仪的小型化和轻量化。(The invention discloses a feeding device of a portable near-infrared grain analyzer, which comprises a supporting plate, an impeller, blades, an impeller shaft, an impeller bin, a detection bin, a hopper, a motor and a discharging drawer, wherein the impeller is arranged on the supporting plate; the impeller bin is arranged on the supporting plate, the impeller is arranged in the middle of the impeller bin, blades are uniformly arranged around the impeller, the impeller shaft is fixed with the impeller, and the motor drives the impeller to rotate through the impeller shaft; the hopper and the detection bin are integrated and arranged above the impeller bin; the supporting plate is provided with a discharge opening in the area of the impeller bin, and a discharge drawer is arranged right below the discharge opening. The grain detector can realize automatic fractional measurement of grain particles with different sizes and shapes without blocking the material, and realizes miniaturization and light weight of the grain detector.)

便携式近红外粮食分析仪的进料装置及其安装使用方法

技术领域

本发明涉及近红外光谱分析仪，特别涉及便携式近红外粮食分析仪的进料装置及其安装使用方法。

背景技术

近红外(NIR)光谱检测技术是近年来发展较为迅速的一种高新分析测试技术,与传统分析技术相比，近红外光谱分析仪具有无损检测、分析效率高、分析速度快、分析成本低、重现性好等独特优势。

近红外分析主要是利用被测物对固定波长近红外光的吸收特性来进行各种物质含量的分析，同时由于检测速度快、对样品无损的特点，生产现场也成为了近红外产品经常出现的场所。目前小麦、水稻、大豆等粮食作物在出售时，主要根据其内部营养成分的含量来定价，而其主要数据来源的方式仍然为抽样送实验室进行化学检验，效率低下，周期长。

近年来近红外技术在民用领域实现了广泛应用，实现了检测的快捷无损检测，但更多的使用环境是工厂内部或实验检测室内，由于其体积较大，重量较重，在粮食收购现场使用较为不方便。而其除了光学电路等零部件之外，主要体积和重量被自动进料装置所占据。

为此，寻求一种体积小，重量轻，且适用于各种不同粮食农作物的近红外仪器使用的进料装置具有重要的研究价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供便携式近红外粮食分析仪的进料装置，该装置体积小，适用性强，同时带有自清理功能的测试仪器进料结构，可以实现不卡料且能对各种不同大小、形状的粮食颗粒进行自动分次测量，实现粮食检测仪的小型化和轻量化。

本发明的另一目的在于提供便携式近红外粮食分析仪的进料装置的安装使用方法，通过特定的安装方式实现快速更换和需求变更的功能。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

便携式近红外粮食分析仪的进料装置，包括支撑板、叶轮、叶片、叶轮轴、叶轮仓、检测仓、漏斗、电机、卸料抽屉；其中，支撑板上设置有叶轮仓，叶轮仓中间设置有叶轮，叶轮周围均匀设置有叶片，叶轮轴与叶轮固定，电机通过叶轮轴带动叶轮转动；漏斗与检测仓作为一个整体，设置在叶轮仓的上方；支撑板在叶轮仓所在区域开有一卸料口，卸料口正下方设置有卸料抽屉。

漏斗位于上方，主要用来装载待检测样品；检测仓位于漏斗正下方，样品检测光路通过检测仓两侧的检测窗穿过样品来实现检测；再下方为叶轮和叶轮仓，也是进料装置的主要部分，用来控制样品的分次下料，从而控制样品在检测仓的分次检测；卸料抽屉位于整个结构的最下方，用于收集检测完成的样品，方便回收。

所述叶轮上设置有一个以上的U形卡槽，U形卡槽用于放置叶片；所述叶片中间段的长度、宽度分别等于U形卡槽的长度、深度，叶片中间段的宽度小于叶片两端的宽度。因为叶片中间段的长度、宽度分别等于U形卡槽的长度、深度，所以在安装的时候，叶片中间段刚好与U形卡槽相匹配；同时叶片中间段的宽度小于叶片两端的宽度，所以在叶片中间段安装到U形卡槽之后，叶片两端卡在叶轮外表面，具有限位作用。

所述进料装置中，叶轮采用开模注塑加工，设计为U形卡槽，可以将叶片的安装数量减半，1片叶片可以安装为2片，减少安装复杂程度。

所述U形卡槽内设置有限位片，叶片对应位置上设置有限位开口。限位片、限位开口的设计进一步加强了叶片与叶轮之间的限位作用。

所述限位片为定位凸起，所述限位开口为U形定位槽。叶片上方开有U形定位槽，用于叶片与叶轮的定位使用，保证安装精度的同时，可以防止方向安装错误。叶片安装槽底部设有定位凸起，与叶片U形槽配合，用来定位叶片位置。

上述叶片与叶轮为可拆卸安装方式，可拆卸安装还可通过螺丝安装；除了可拆卸安装，所述叶片与叶轮还可以一体成型。

所述叶片采用TPU材料制成。TPU材料制成的叶片能够提供很好的耐磨性和抗变形性能，可以保证叶片长时间使用不会造成较为严重的磨损和变形，从而保证密封性。叶片还可以为其他软质材料制成，此处只列出TPU材料这个优选项。

所述叶片的数量设置为偶数，能够根据不同颗粒度设置不同数量。颗粒较小(如小米、油菜籽)的可以设置为12齿至16齿，对样品的通过量实现精确控制；颗粒较大(如玉米、大豆)的可以设置为8齿至6齿，保证样品的不重复测量，保证采样的代表性。

所述便携式近红外粮食分析仪的进料装置，还包括霍尔传感器，叶轮底部对应叶片安装有磁铁。霍尔传感器以及磁铁用于底部霍尔传感器确定每次转动位置，保证每次转动角度与叶片数量匹配，保证每次下料的均等。此时电机采用普通电机即可，也能较好地实现知晓叶轮每次转动角度的目的，且有效利用了叶轮所占的空间。此处根据叶轮底部磁铁设计使用直流减速电机及霍尔传感器定位，主要适用于大扭矩大半径的叶轮结构，适合测量大颗粒样品。此时电机采用直流减速电机即可。

电机方案也可根据需求不同安装不同电机：例如，电机可选用步进电机，通过步数控制转动角度，以实现样品多次检测，主要适用于小半径小扭矩的叶轮结构，同时采用步进电机能够直接知晓叶轮每次转动角度。

叶轮下方卸料口宽度与叶轮仓台阶一下区域宽度一致，保证叶轮扫过叶轮仓后，可以将样品和残留灰尘一起扫出，实现一定的自清理功能。

所述叶轮轴位于叶轮中间内部，为机械加工零件。因叶轮为注塑材料，因此转轴位置强度不够，叶轮轴提供联轴器安装功能之外通过法兰安装方式与叶轮安装，保证安装强度和安装精度，同时使叶轮更方便拆卸。

所述装置中的叶轮仓，与支撑板直接配合组成密封空间，用于传送样品。支撑板上方用于安装光路相关零部件及电气零件，来实现仪器的检测功能。

所述叶轮仓底部设置有与叶轮形状相匹配的凸起台阶。凸起台阶与叶轮配合对外部灰尘起到一定的密封作用。

所述检测仓正下方的位置与卸料口位置能够根据需要改变相对位置，检测仓正下方的位置与卸料口之间间隔为D，D＝N*d，N为正整数，d为检测仓下方开口的宽度。

所述检测仓正下方的位置与卸料口位置采用180度对称位置。

本发明的另一目的通过以下的技术方案实现：

便携式近红外粮食分析仪的进料装置的安装使用方法，包含以下顺序的步骤：

(1)首先安装叶轮仓与电机，使电机轴向上伸入叶轮仓中心；

(2)将叶轮轴滑动至电机轴根部，并拧紧侧方紧固螺丝，保证高度的同时提供足够的扭矩；

(3)将叶片U形定位槽向内卡入叶轮的U形卡槽内，使外安装平面平齐，保证卡入定位槽内，所有叶片操作方式相同，再将磁铁安装至对应的磁铁安装孔，敲入紧固；

(4)将安装完成的叶轮模块套入叶轮轴，并在上方用螺丝紧固；

(5)将安装好的整个叶轮仓模块从底部安装至支撑板定位孔，即可完成该模块的组装；

(6)更换叶轮只需从底部拆下叶轮仓模块后，取出叶轮，再将叶片拔出更换即可。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明因为采用了软材料叶轮，并配合圆形叶轮仓使用，完全解决了该类仪器的卡料现象。

2、本发明可以根据实际测试需求，进行不同叶片数量及不同旋转半径的灵活配置，使仪器的通用性和便携性进一步加强。

3、本发明实现了叶轮的快速更换，非专业工作人员也可完成叶片等易损件的更换操作。

4、本发明的电机选配灵活，可根据不同需求选择不同电机，实现对样品的精确控制。

5、本发明的叶轮送料结构能够在只加一次粮食样品的情况下，对样品进行多份等分的方式检测，能够极大地提高粮食检测的均匀性，得到更准确的检测结果；同时由于采用了软材料过度式挡片，能够适用很多种颗粒度不同的样品，同时具备卡料自动检测功能，更好的保护光谱仪电机、联轴器、波轮等结构件，延长使用寿命。

6、本发明在卸料抽屉部分加入了位置传感器，能够防止未装抽屉卸料导致样品进入仪器内部的情况。

附图说明

图1为本发明所述便携式近红外粮食分析仪的进料装置的结构示意图。

图2为本发明所述便携式近红外粮食分析仪的进料装置的剖视图。

图3为图1所示进料装置的叶轮的结构示意图。

图4为图1所示进料装置的叶片的结构示意图。

其中，附图标记含义如下：

1-漏斗；2-检测仓；3-支撑板；4-叶轮仓；5-叶轮；6-卸料抽屉；7-叶片；8-叶轮轴；9-电机；10-U形卡槽；11-U形定位槽、12-磁铁。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1-4，便携式近红外粮食分析仪的进料装置，包括支撑板、叶轮、叶片、叶轮轴、叶轮仓、检测仓、漏斗、电机、卸料抽屉；其中，支撑板上设置有叶轮仓，叶轮仓中间设置有叶轮，叶轮周围均匀设置有叶片，叶轮轴与叶轮固定，电机通过叶轮轴带动叶轮转动；漏斗与检测仓作为一个整体，设置在叶轮仓的上方；支撑板在叶轮仓所在区域开有一卸料口，卸料口正下方设置有卸料抽屉。

漏斗位于上方，主要用来装载待检测样品；检测仓位于漏斗正下方，样品检测光路通过检测仓两侧的检测窗穿过样品来实现检测；再下方为叶轮和叶轮仓，也是进料装置的主要部分，用来控制样品的分次下料，从而控制样品在检测仓的分次检测；卸料抽屉位于整个结构的最下方，用于收集检测完成的样品，方便回收。

所述叶轮上设置有一个以上的U形卡槽，U形卡槽用于放置叶片；所述叶片中间段的长度、宽度分别等于U形卡槽的长度、深度，叶片中间段的宽度小于叶片两端的宽度。因为叶片中间段的长度、宽度分别等于U形卡槽的长度、深度，所以在安装的时候，叶片中间段刚好与U形卡槽相匹配；同时叶片中间段的宽度小于叶片两端的宽度，所以在叶片中间段安装到U形卡槽之后，叶片两端卡在叶轮外表面，具有限位作用。

所述进料装置中，叶轮采用开模注塑加工，设计为U形卡槽，可以将叶片的安装数量减半，1片叶片可以安装为2片，减少安装复杂程度。

所述U形卡槽内设置有限位片，叶片对应位置上设置有限位开口。限位片、限位开口的设计进一步加强了叶片与叶轮之间的限位作用。

所述限位片为定位凸起，所述限位开口为U形定位槽。叶片上方开有U形定位槽，用于叶片与叶轮的定位使用，保证安装精度的同时，可以防止方向安装错误。叶片安装槽底部设有定位凸起，与叶片U形槽配合，用来定位叶片位置。

上述叶片与叶轮为可拆卸安装方式，可拆卸安装还可通过螺丝安装；除了可拆卸安装，所述叶片与叶轮还可以一体成型。

所述叶片采用TPU材料制成。TPU材料制成的叶片能够提供很好的耐磨性和抗变形性能，可以保证叶片长时间使用不会造成较为严重的磨损和变形，从而保证密封性。叶片还可以为其他软质材料制成，此处只列出TPU材料这个优选项。

所述叶片的数量设置为偶数，能够根据不同颗粒度设置不同数量。颗粒较小(如小米、油菜籽)的可以设置为12齿至16齿，对样品的通过量实现精确控制；颗粒较大(如玉米、大豆)的可以设置为8齿至6齿，保证样品的不重复测量，保证采样的代表性。

所述便携式近红外粮食分析仪的进料装置，还包括霍尔传感器，叶轮底部对应叶片安装有磁铁。用于底部霍尔传感器确定每次转动位置，保证每次转动角度与叶片数量匹配，保证每次下料的均等。此时电机采用普通电机即可，也能较好地实现知晓叶轮每次转动角度的目的，且有效利用了叶轮所占的空间。

叶轮仓底部安装有电机，电机方案可根据需求不同安装不同电机；其中可根据叶轮底部磁铁设计使用直流减速电机及霍尔传感器定位，主要适用于大扭矩大半径的叶轮结构，适合测量大颗粒样品。电机也可选用步进电机，通过步数控制转动角度，以实现样品多次检测，主要适用于小半径小扭矩的叶轮结构。叶轮下方卸料口宽度与叶轮仓台阶一下区域宽度一致，保证叶轮扫过叶轮仓后，可以将样品和残留灰尘一起扫出，实现一定的自清理功能。

所述叶轮轴位于叶轮中间内部，为机械加工零件。因叶轮为注塑材料，因此转轴位置强度不够，叶轮轴提供联轴器安装功能之外通过法兰安装方式与叶轮安装，保证安装强度和安装精度，同时使叶轮更方便拆卸。

所述装置中的叶轮仓，与支撑板直接配合组成密封空间，用于传送样品。支撑板上方用于安装光路相关零部件及电气零件，来实现仪器的检测功能。

所述叶轮仓底部设置有与叶轮形状相匹配的凸起台阶。凸起台阶与叶轮配合对外部灰尘起到一定的密封作用。

所述检测仓正下方的位置与卸料口位置采用180度对称位置。所述检测仓正下方的位置与卸料口位置还可以根据需要改变相对位置，检测仓正下方的位置与卸料口之间间隔为D，D＝N*d，N为正整数，d为检测仓下方开口的宽度。

便携式近红外粮食分析仪的进料装置的安装使用方法，包含以下顺序的步骤：

(1)首先安装叶轮仓与电机，使电机轴向上伸入叶轮仓中心；

(2)将叶轮轴滑动至电机轴根部，并拧紧侧方紧固螺丝，保证高度的同时提供足够的扭矩；

(3)将叶片U形定位槽向内卡入叶轮的U形卡槽内，使外安装平面平齐，保证卡入定位槽内，所有叶片操作方式相同，再将磁铁安装至对应的磁铁安装孔，敲入紧固；

(4)将安装完成的叶轮模块套入叶轮轴，并在上方用螺丝紧固；

(5)将安装好的整个叶轮仓模块从底部安装至支撑板定位孔，即可完成该模块的组装；

(6)更换叶轮只需从底部拆下叶轮仓模块后，取出叶轮，再将叶片拔出更换即可。

具体地，参见图1，本实施例所述一种用于便携式近红外粮食分析仪的自动进料装置，漏斗1位于最上方，检测仓2位于漏斗下方，其两侧有两个检测窗用于样品检测。检测仓2固定在主支撑板3上，叶轮仓4安装在主支撑板3下方。叶片7安装在叶轮5的卡槽内，叶轮轴8安装在叶轮5的中心，用4颗螺丝固定，卸料抽屉6位于叶轮仓4下方。当样品装入漏斗1后，在重力的作用下，会落入检测仓2及叶轮仓4中，这时光谱仪检测光路通过检测窗对样品进行第一次检测并记录检测光谱。

在完成第一次检测之后，叶轮6由电机9带动旋转固定的角度，将部分样品由叶轮仓4上方带入内部，漏斗内样品在重力作用下落入新的叶轮间隙，从而实现检测光路内的样品更换，这时进行第二次样品检测并记录检测光谱。当叶轮仓4内样品被叶轮7送至卸料口后，落入卸料抽屉6。

重复上述步骤，在样品全部检测完成后，叶轮7会连续转动将整个检测机构内的所有样品送入卸料抽屉6中，同时提醒用户检测已完成，先将卸料抽屉6中的样品清理干净后更换下一个样品进行检测。

叶片7可实现快速更换，其操作步骤为：

先将卸料抽屉6取出，从仪器底部将固定叶轮仓4的四颗螺丝拆下，即可去下叶轮仓模块，将叶轮5上方四颗螺丝拆掉即可取出叶轮模块，直接将叶轮5卡槽内的叶轮7取出更换即可，方便快捷；同时可以在内部自清洁功能不够时，采用以上拆除方法进行人工清理。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。