色選機是一種基于光電檢測技術(shù)的高精度分選設備，主要用于農業(yè)、礦業(yè)、食品加工及工業(yè)回收領(lǐng)域，通過(guò)顏色差異實(shí)現物料（如大米、茶葉、礦石、塑料顆粒等）的自動(dòng)分選。其核心工作原理可概括為：光學(xué)成像→信號處理→分選執行。

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一、工作光路流程

1.光源系統：采用LED陣列或鹵素燈提供穩定光照，波長(cháng)覆蓋可見(jiàn)光至近紅外（400-1100 nm），針對不同物料特性選擇特定波段。  

2.物料流經(jīng)通道：顆粒物料通過(guò)振動(dòng)給料器形成單層均勻分布，高速通過(guò)檢測區域。  

3.光學(xué)成像模塊：由光學(xué)鏡片組聚焦反射/透射光，傳感器（CCD/CMOS或光電二極管）接收信號。  

4.數據處理系統：通過(guò)顏色、形狀、紋理等多維度分析，識別異色顆粒并定位坐標。  

5.噴氣分選單元：高壓氣閥根據指令精準剔除不合格顆粒。

二、光學(xué)鏡片種類(lèi)及其核心作用

色選機的光學(xué)系統由多類(lèi)鏡片協(xié)同工作，其性能直接影響檢測精度與分選效率：

1. 準直透鏡：負責將散射光源轉換為平行光束，確保檢測區域光照均勻性，準直透鏡一般要求通光孔徑≥Φ30 mm，平行度誤差≤0.5°，400-900 nm透過(guò)率≥92%，

主要用于消除邊緣光強衰減，避免因光照不均導致的誤判。

2. 窄帶濾光片：篩選特定小范圍波段光信號，增強目標物與背景的對比度，窄帶濾光片中心波長(cháng)一般根據物料特性選擇，如大米分選常用BP550 nm窄帶綠光、BP850 nm近紅外，帶寬在10±2 nm，OD≥4，可有效抑制環(huán)境雜散光干擾，提升信噪比。

（BP850窄帶濾光片）

3. 分光棱鏡：將入射光按比例分為多路，實(shí)現多光譜同步檢測（如RGB三通道分光），常見(jiàn)使用可見(jiàn)光波段50:50分光比分光棱鏡，面型精度在λ/4@633 nm，鍍膜損傷閾值≥500 mJ/cm2，支持多維度光譜分析，提升復雜場(chǎng)景分選準確率。

（分光棱鏡）

4.聚焦透鏡組：將目標物反射光精確聚焦至傳感器靶面，確保成像清晰度，性能要求畸變率≤0.1% ，MTF@50 lp/mm≥0.6，工作距離在200-500 mm可調，用于減小圖像邊緣模糊，滿(mǎn)足高速分選（≥6000次/分鐘）下的動(dòng)態(tài)成像需求。

三、光學(xué)鏡片應用指標與功能實(shí)現

1. 透過(guò)率與信噪比優(yōu)化

鏡片鍍膜需實(shí)現寬光譜低損耗，單層鏡片整體透過(guò)率需≥90%（含AR膜增透），多鏡片組系統整體透過(guò)率需≥75%，確保弱光條件下仍能捕獲有效信號。

2. 熱穩定性控制

鏡片基材選用耐溫光學(xué)玻璃（如H-K9L），熱膨脹系數≤7×10?6/℃，保證在設備連續工作（環(huán)境溫度40-60℃）時(shí)焦距漂移＜5 μm。

3. 抗污染設計  

鏡片表面鍍疏水疏油膜（接觸角≥110°），降低粉塵附著(zhù)率，減少清潔維護頻次。

4. 動(dòng)態(tài)響應匹配  

光學(xué)系統需與高速傳感器（曝光時(shí)間≤10 μs）同步，鏡片鍍膜需滿(mǎn)足瞬時(shí)強光（如LED脈沖）下的抗眩光能力，鬼像強度＜0.3%。

四、行業(yè)應用場(chǎng)景與技術(shù)趨勢

1. 農業(yè)分選：近紅外鏡片檢測水分含量差異（如霉變谷物吸收率差異達15%以上）。  

2. 塑料回收：紫外-可見(jiàn)分光鏡片識別聚合物類(lèi)型（ABS與PP在380 nm處反射率差異超30%）。  

3. 礦物分選：定制窄帶濾光片（如750±5 nm）增強礦石特征光譜識別。

未來(lái)發(fā)展方向：  

超表面鏡片（Metalens）技術(shù)實(shí)現多光譜集成與小型化  

自適應光學(xué)補償動(dòng)態(tài)振動(dòng)誤差  

光學(xué)計算成像（OCI）減少鏡片數量同時(shí)提升信噪比  

色選機光學(xué)鏡片作為光電檢測的"核心感知器官"，其透過(guò)率、光譜選擇性、熱穩定性等指標直接決定設備性能邊界。隨著(zhù)鍍膜工藝與光學(xué)設計的持續進(jìn)步，新一代鏡片將推動(dòng)色選機向更高精度（識別粒度≤0.2 mm）、更強適應性（復雜背景識別率≥99.5%）方向突破，為智能制造提供底層技術(shù)支撐。

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