黃曲霉毒素在線檢測裝置及采用該裝置的物料分選設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本專利申請技術方案屬于食品加工技術領域，尤其是檢測霉變物料中的黃曲霉毒素的分選裝置。
【背景技術】
[0002]黃曲霉毒素(Aflatxoni，AF)是一種劇毒的強致癌分子真菌毒素，是迄今發現的各種真菌毒素中化學結構最穩定的一種。1993年黃曲霉毒素被世界衛生組織的癌癥研究機構劃定為已知最強致癌化學物質之一，其毒性比氰化鉀大10倍，比砒霜大68倍。研究表明，黃曲霉毒素最易污染花生、玉米、棉籽、禽蛋、肉、奶及奶制品等。因此，檢測并剔除出黃曲霉污染食品可大大減小黃曲霉毒素對人體的危害，具有重要的現實意義。
[0003]目前已有的黃曲霉毒素分選裝置專利基于以下方式實施:
[0004]EP2270475A1 ‘automated system for detecting aflatoxin in food，(檢測食品中黃曲霉毒素的自動化系統)中采用高靈敏度高分辨率光譜檢測裝置(超光譜儀)獲取物料熒光圖像，能夠有效識別黃曲霉污染顆粒，并對破皮物料的識別有了很大的提升，能夠做到準確的識別，但超光譜裝置價格十分昂貴(2倍)，且輸出數據量大，數據冗余，在線識別時難以做到快速，導致產量低，無法滿足實際需求。
[0005]中國專利申請CN103234945A公開了一種黃曲霉毒素檢測及分選裝置，方案中采用365nm紫外燈或者紫外LED作為照明光源，采用TDI傳感器來提高微弱熒光信號的探測能力，對物料中的黃曲霉毒素進行檢測及分選，但采用該種結構有其較大的缺陷，TDI傳感器的信號增強是通過多行疊加得到的，見專利的附圖3，當物料出現翻滾等情況時，每行需要相加的信號并不是來源于物料的同一個部位，得到的圖像信號將不準確，因此，檢測精度低。
【發明內容】
[0006]本發明所要解決的技術問題在于針對現有黃曲霉毒素分選設備熒光信號弱，下料過程中翻滾等導致的識別率變差及所選熒光波長特征性不強的問題，提供一種檢測精度高的黃曲霉毒素檢測及分選裝置。
[0007]本發明采用以下技術方案解決上述技術問題的:一種黃曲霉毒素在線檢測裝置，包括分布于物料軌跡的兩側的復數個光源發射及信號接收集成單元和上位機，每個光源發射及信號接收集成單元包括照明系統以及光源信號接收單元，照明系統包括紫外光源以及反射紫外光源從而產生一條沿物料垂直方向的線光源的旋轉反射鏡，信號接收集成單元接收同一物料表面同一位置的反射入射光的多個熒光波長的信號，并將其轉換成電信號，通過上位機選取其中的任意三路信號合成一幅彩色圖像。
[0008]經過研究及實驗驗證，發現固體物料表面黃曲霉毒素發出的熒光信號太弱，傳統的CCD探測器由于信噪比不夠高而難以做到在線檢測，導致識別率降低，而高靈敏度的TDI傳感器是由多行疊加來增強信號的，當物料翻滾時，TDI傳感器任意一行看到的信號和其它行看到的信號不是從物料同一個部位發出的熒光，即最終得到的信號是物料多個部位疊加的結果，如此會導致信號混亂，識別也會變差；另外由于TDI傳感器現有產品的限制，常規的是基于三基色響應的傳感器，要定制檢測特定波段的傳感器價格將非常昂貴，基于這一研究得出的結論，本申請人進一步研究得出，所述的光信號接收裝置中的傳感器為高靈敏度單點光電探測器。
[0009]作為優化的技術方案，所述復數個光源發射及信號接收集成單元可以對稱或不對稱的分布于物料軌跡的兩側，也即物料軌跡的兩側的光源發射及信號接收集成單元的數量可以相等，也可以不相等。
[0010]作為第一種具體的方案，所述的光信號接收裝置為采用單個成像透鏡對物料上的一點產生的熒光成像聚焦，經過多個分光濾光片分光后被分成多個波段的光信號，到達對應的多個光電探測器的接收區域，在光電探測器的前端加特征熒光波段濾光片，得到多路熒光波長的信號，通過上位機任意選取三路信號合成一幅彩色圖像。
[0011]作為第一種實施方案的優選方式，所述的分光濾光片為二向色鏡或半透半反濾光片或立方體分光棱鏡。
[0012]作為第二種具體的方案，所述的光信號接收裝置為采用多個分光濾光片先分光，然后采用多個成像鏡頭收光，產生的熒光直接被多個位于不同位置的成像鏡頭接收，成像鏡頭的像面放置在光電探測器的光敏面上，在成像鏡頭和光敏面之間放置特征熒光波段濾光片，得到物料面同一位置的多個特征波長的信號，通過上位機任意選取三路信號可以合成一幅彩色圖像。
[0013]作為第三種具體的方案，所述的光信號接收裝置為直接采用多個成像鏡頭收光，產生的熒光直接被多個位于不同位置的成像鏡頭接收，成像鏡頭的像面放置在光電探測器的光敏面上，在成像鏡頭和光敏面之間放置特征熒光波段濾光片，得到物料面同一位置的多個特征波長的信號，通過上位機任意選取三路信號可以合成一幅彩色圖像。
[0014]作為上述幾個實施方案的優選方式，所述的單點光電探測器為光電倍增管或者雪崩管。
[0015]作為上述幾個實施方案的進一步優化，所述的背景裝置放置在照明系統和光接收裝置的外面，為特殊結構制作背景裝置，避免了背景熒光的干擾，且連續清灰不易破壞表面顏色。
[0016]進一步的，所述的特殊結構的背景裝置為截面圓形結構，中心為烤漆金屬桿，烤漆金屬桿外套有高分子材料管。
[0017]進一步的，，所述的高分子材料管比烤漆金屬桿短，兩者通過兩端膠粘或者螺孔固定。
[0018]本發明還提供一種應用上述任一方案的物料分選設備，包括下料裝置、物料輸送單元、所述黃曲霉毒素在線檢測裝置、剔除裝置，物料自下料裝置進入物料輸送單元后，被輸送到相同結構的光源發射及信號接收集成單元的檢測區域，上位機控制剔除裝置將含有黃曲霉毒素的物料剔除。
[0019]本發明的有益效果是:能夠在線獲取物料的彩色熒光圖片，通過設置合適的黃曲霉毒素熒光特征濾光片，方便的區分出發藍色、綠色、黃色熒光的黃曲霉污染物料，提高了黃曲霉毒素污染物料的在線識別率。光源可以采用紫外激光器或經過準直的紫外LED ;熒光探測器采用高靈敏度的單點光電探測器，可以是光電倍增管或雪崩管，能夠有效的檢測到物料表面的微弱熒光信號，每個被測物料點只被單點光電探測器探測一次，不存在信號疊加，當物料出現翻滾時，單點光電探測器仍然能瞬時探測到物料點的熒光，消除了物料翻滾、跳料等的影響。從而可以有效的區分黃曲霉污染物料與正常物料。可廣泛應用于糧食加工領域，具有重要的現實意義和廣泛的應用前景。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明黃曲霉毒素檢測裝置的第一種實施方式原理圖；
[0021]圖2為第一種實施例的光信號激發和收集裝置結構原理圖；
[0022]圖3為本發明的線光源產生原理圖；
[0023]圖4為本發明黃曲霉毒素檢測裝置的第二種實施方式原理圖；
[0024]圖5為本發明實施例二的一種光信號收集裝置結構圖；
[0025]圖6為圖5的一種光信號收集裝置中的限光孔結構圖；
[0026]圖7為本發明黃曲霉毒素檢測裝置的第三種實施方式原理圖。
圖8為實施例中的背景裝置的一種具體結構圖。
[0027]圖中主要部件名稱:1:紫外光源；2:帶孔反射鏡；3:旋轉反射鏡；4:物料；6:下料裝置；7:物料輸送單元；8:光電探測器的外殼；9:光電探測器感光元件；11?17:分光濾光片；31?34、90?96:特征熒光波段濾光片；21?24、81?86:單點光電探測器；51?52:光源發射及信號接收集成單元；71?72:照明系統；100:限光孔；110:光電探測器的感光區域；131?137:成像鏡頭；141?146:背景裝置。
【具體實施方式】
[0028]以下結合附圖對本發明進行詳細的描述。
[0029]第一實施例
[0030]請參照圖1，本實施例的黃曲霉毒素在線檢測裝置包括對稱或不對稱的分布于物料4軌跡的兩側的兩個光源發射及信號接收集成單元51、52。物料4自下料裝置6進入物料輸送單元7后被輸送到相同結構的光源發射及信號接收集成單元51、52的檢測區域。
[0031]請同時參閱圖2所示，每個光源發射及信號接收集成單元包括紫外光源1、帶孔反射鏡2、旋轉反射鏡3、成像鏡頭4、分光濾光片11、12、13、單點光電探測器21、22、23。
[0032]每組光源發射及信號接收集成單元中的紫外光源I和單點光電探測器21、22、23分別對立設置在物料4的軌跡的兩側。
[0033]根據本發明的基本原理，所述紫外光源I通常為點光源，如本實施例中給出的紫外激光器，紫外激光器的波長可以選擇范圍在350?380nm之間的任意值，更優的，通常選擇355nm紫外激光器。
[0034]上述的所述紫外光源I還可以是經過準直光路準直的大功率的紫外LED，功率可以選擇3W以上。
[0035]所述紫外光源I發出的準直點光源穿過帶孔反射鏡2的中心孔，到達旋轉反射鏡3的反射面上，反射面將入射光反射到物料4的面上，隨著旋轉反射鏡3的轉動，入射光將反射到物料面120的不同的點上，如圖3所示，當旋轉反射鏡3的指定點位于位置a時，反射光的路徑為a’，當旋轉反射鏡3的指定點位于位置b時，反射光的路徑為b’，當旋轉反射鏡3的指定點位于位置c時，反射光的路徑為c’。連續的轉動將在物料4所處的物料面120上形成一條一定寬度的掃描線。
[0036]針對不同的掃描頻率要求，可以選用不同面數和轉速的旋轉反射鏡，例如在本發明的所有示例中都采用的是六面反射鏡。
[0037]上述的反射鏡還可以是其它多面反射鏡，如10面反射鏡或12面反射鏡。
[0038]上述的反射鏡掃描速度通常大于10000轉/分鐘。
[0039]物料4表面產生的熒光信號部分被旋轉反射鏡3表面反射，到達帶孔反射鏡2的反射面，再次反射進入成像鏡頭137，在成像鏡頭137的上方光路上設置分光濾光片11、12、13，經過分光濾光片11反射的光被單點光電探測器21接收，經過分光濾光片11透射的光進入分光濾光片12，被分光濾光片12反射的光進入分光濾光片13，經過分光濾光片13反