本实用新型属于光谱扫描仪技术领域，尤其涉及一种三维激光拉曼光谱扫描仪。
背景技术：
拉曼光谱，是一种散射光谱。拉曼光谱分析法是基于印度科学家c.v.拉曼所发现的拉曼散射效应，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。通过对拉曼光谱的分析可以知道物质的振动转动能级情况，从而可以鉴别物质，分析物质的性质。可应用于分析物质性质、鉴别毒品、监测水果表面残留农药等。具有测量的非接触性，无损性，定性定量性、时间和空间的分辨能力。而现有的拉曼光谱技术多为普通的单点扫描。
三维激光扫描技术是近年来出现的新技术，在国内越来越引起研究领域的关注。它是利用激光测距的原理，通过记录被测物体表面大量的密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息，可快速复建出被测目标的三维模型及线、面、体等各种图件数据。随着激光技术和电子技术的发展，激光测量已经从静态的点测量发展到动态的跟踪测量和三维测量领域。
技术实现要素：
本实用新型实施例的目的在于提供一种三维激光拉曼光谱扫描仪，旨在解决背景技术中所提到的问题。
本实用新型实施例是这样实现的，一种三维激光拉曼光谱扫描仪，包括底座，所述三维激光拉曼光谱扫描仪包括；
间歇转动组件，用于使物体发生间歇性的转动；
激光组件，用于对物体进行激光扫描；
数据接收组件；所述数据接收组件根据物体反射的激光获取物体的拉曼光谱信息和点阵形式的表面三维结构信息。
优选的，所述间歇转动组件包括：
步进电机；所述步进电机设置在所述底座上；
盛物转台，用于放置物体；所述盛物转台与所述步进电机连接。
优选的，所述激光组件包括：
脉冲激光器，用于发射激光；
振镜，用于使发射的激光发生偏转。
优选的，所述数据接收组件包括：
激光测距传感器，用于根据物体反射的激光以点阵形式获取物体的表面三维结构信息；
拉曼光谱仪，用于根据物体反射的激光获取物体的拉曼光谱信息；
陷波滤波透镜，用于对所述拉曼光谱仪反射的激光进行过滤；所述陷波滤波透镜设置在所述拉曼光谱仪的一侧；
信息传输接口；用于传输物体的拉曼光谱信息和表面三维结构信息。
优选的，所述物体上任意一点到所述激光测距传感器的距离s＝ct/2，c为光速，t为激光从所述激光组件到所述激光测距传感器所经过的时间。
优选的，所述拉曼光谱实际的光谱能量值为λ＝λ'*exp(lgs*τ)，τ∈[1，2]，λ'为所述拉曼光谱仪测得的光谱能量测量值，τ为所述激光组件的光矫正系数，s为物体上任意一点到所述激光测距传感器的距离。
优选的，所述物体上任意一点的三维坐标公式为
优选的，所述三维激光拉曼光谱扫描仪还包括：
数据处理组件，用于根据所述的拉曼光谱信息和表面三维结构信息重构出物体的三维结构图和表面拉曼光谱图。
本实用新型实施例提供的一种三维激光拉曼光谱扫描仪是在转台式三维激光扫描仪基础上发展出的一种同时获取物体全表面位置信息和拉曼光谱信息的扫描仪器。所述三维激光拉曼光谱扫描仪采用非接触式测量方法，以点阵形式获取物体表面三维结构信息和拉曼光谱信息，可用于重构物体的三维结构图和表面拉曼光谱图，重构的三维拉曼光谱图可用于非均质物体的结构测量记忆定性和定量光谱检测等。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种三维激光拉曼光谱扫描仪的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的三维激光拉曼光谱扫描仪进行扫描时的空间坐标图。
附图中：1、底座；2、步进电机；3、盛物转台；4、脉冲激光器；5、振镜；6、激光测距传感器；7、拉曼光谱仪；8、陷波滤波透镜；9、信息传输接口；10、物体。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
以下结合具体实施例对本实用新型的具体实现进行详细描述。
如附图1所示，为本实用新型一个实施例提供的一种三维激光拉曼光谱扫描仪，包括底座1，所述三维激光拉曼光谱扫描仪包括；
间歇转动组件，用于使物体10发生间歇性的转动；
激光组件，用于对物体10进行激光扫描；
数据接收组件；所述数据接收组件根据物体10反射的激光获取物体10的拉曼光谱信息和点阵形式的表面三维结构信息。
在实际应用中，物体10放置于间歇转动组件上，激光组件发射出激光对物体10表面的一条经线进行上下扫描，数据接收组件接收物体10反射的激光，获得物体10表面此条经线的拉曼光谱信息和点阵形式的表面三维结构信息。而后间歇转动组件使物体10发生某一个角度的转动，扫描并获得下一条经线的拉曼光谱信息和点阵形式的表面三维结构信息，重复上述动作，直至获取物体10表面全部的拉曼光谱信息和点阵形式的表面三维结构信息。本实用新型实施例提供的一种三维激光拉曼光谱扫描仪是在转台式三维激光扫描仪基础上发展出的一种同时获取物体10全表面位置信息和拉曼光谱信息的扫描仪器。所述三维激光拉曼光谱扫描仪采用非接触式测量方法，以点阵形式获取物体10表面三维结构信息和拉曼光谱信息，可用于重构物体10的三维结构图和表面拉曼光谱图，重构的三维拉曼光谱图可用于非均质物体的结构测量记忆定性和定量光谱检测等。
如附图1所示，作为本实用新型的一种优选实施例，所述间歇转动组件包括：
步进电机2；所述步进电机2设置在所述底座1上；
盛物转台3，用于放置物体10；所述盛物转台3与所述步进电机2连接。
具体的，步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步。盛物转台3与步进电机2的电机轴相连，步进电机2每转动一个角度，就带动盛物转台3转动相同的角度，进而带动盛物转台3上的物体10转动相同的角度θ'。
如附图1所示，作为本实用新型的一种优选实施例，所述激光组件包括：
脉冲激光器4，用于发射激光；
振镜5，用于使发射的激光发生偏转。
具体的，脉冲激光器是指单个激光脉冲宽度小于0.25秒、每间隔一定时间才工作一次的激光器，它具有较大输出功率，适合于激光打标、切割、测距等。此处即使用脉冲激光器测距的功能，来获取物体10的表面三维结构信息。脉冲激光器4每次仅能获取物体10表面一个点的信息，振镜5通过电脉冲控制，以水平方向(即垂直于脉冲激光器4中轴线的方向)为偏转轴发生偏转，使脉冲激光器4发射的激光的落点沿平行于物体10转动轴的方向进行偏转，从而实现物体10每转动一个角度都能获得此角度对应的经线信息。
如附图1所示，作为本实用新型的一种优选实施例，所述数据接收组件包括：
激光测距传感器6，用于根据物体10反射的激光以点阵形式获取物体10的表面三维结构信息；
拉曼光谱仪7，用于根据物体10反射的激光获取物体10的拉曼光谱信息；
陷波滤波透镜8，用于对所述拉曼光谱仪7反射的激光进行过滤；所述陷波滤波透镜8设置在所述拉曼光谱仪7的一侧；
信息传输接口9；用于传输物体10的拉曼光谱信息和表面三维结构信息。
具体的，脉冲激光器4发射的激光经物体10反射后一部分被激光测距传感器6捕捉，以点阵形式得到物体10的表面三维结构信息；一部分激光激发的拉曼光谱被拉曼光谱仪7接收，从而形成各点的拉曼光谱信息，反射回的激光被陷波滤波透镜8过滤。激光测距传感器6和拉曼光谱仪7获得的信息可经过信息传输接口9传递给其他计算机设备进行处理。在应用中，脉冲激光器4、振镜5、拉曼光谱仪7和陷波滤波透镜8紧密排布，相互之间的距离与测量光路相差巨大，距离可以忽略不计。
如附图2所示，作为本实用新型的一种优选实施例，所述物体10上任意一点到所述激光测距传感器6的距离s＝ct/2，c为光速，t为激光从所述脉冲激光器4到所述激光测距传感器6所经过的时间。
作为本实用新型的一种优选实施例，所述拉曼光谱实际的光谱能量值为λ＝λ'*exp(lgs*τ)，τ∈[1，2]，λ'为所述拉曼光谱仪7测得的光谱能量测量值，τ为所述脉冲激光器4的光矫正系数，s为物体10上任意一点到所述激光测距传感器6的距离。
如附图2所示，作为本实用新型的一种优选实施例，所述物体10上任意一点的三维坐标公式为
最终本实用新型实施例所测得数据集格式为(r，θ，φ，λ)。
作为本实用新型的一种优选实施例，所述三维激光拉曼光谱扫描仪还包括：
数据处理组件，用于根据所述的拉曼光谱信息和表面三维结构信息重构出物体10的三维结构图和表面拉曼光谱图。
具体的，数据处理组件可以采用具有相应处理功能的计算机设备，数据处理组件通过信息传输接口9与该三维激光拉曼光谱扫描仪相连，拉曼光谱信息和表面三维结构信息通过信息传输接口9输送至数据处理组件，数据处理组件经过计算重构，形成物体10的三维结构图和表面拉曼光谱图。
综上所述，扫描时，脉冲激光器4发射激光后经过振镜5偏转照射在物体10上，激光被物体10漫反射后，一部分光被激光测距传感器6接收，通过测量激光从脉冲激光器4发出经物体10表面某点反射进入激光测距传感器6所经过的时间可计算物体10出该点到激光测距传感器6的总距离为s，s＝ct/2，t为激光从脉冲激光器4到激光测距传感器6所经过的时间，c为光速；步进电机2运行使物体10连续旋转，配合振镜5改变反射角度，完成对物体10表面的扫描；一部分激光激发的拉曼光谱被拉曼光谱仪7接收，从而形成各点的拉曼光谱信息，反射回的激光被陷波滤波透镜8过滤，最终本实用新型实施例所测得数据集格式为(r，θ，φ，λ)。最后物体10的表面三维结构信息和拉曼光谱信息可通过信息传输接口9传至计算机设备，从而计算出重构物体10的三维结构图和表面拉曼光谱图。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
1.一种三维激光拉曼光谱扫描仪，包括底座，其特征在于，所述三维激光拉曼光谱扫描仪包括；
间歇转动组件，用于使物体发生间歇性的转动；
激光组件，用于对物体进行激光扫描；
数据接收组件；所述数据接收组件根据物体反射的激光获取物体的拉曼光谱信息和点阵形式的表面三维结构信息。
2.根据权利要求1所述的一种三维激光拉曼光谱扫描仪，其特征在于，所述间歇转动组件包括：
步进电机；所述步进电机设置在所述底座上；
盛物转台，用于放置物体；所述盛物转台与所述步进电机连接。
3.根据权利要求1所述的一种三维激光拉曼光谱扫描仪，其特征在于，所述激光组件包括：
脉冲激光器，用于发射激光；
振镜，用于使发射的激光发生偏转。
4.根据权利要求1所述的一种三维激光拉曼光谱扫描仪，其特征在于，所述数据接收组件包括：
激光测距传感器，用于根据物体反射的激光以点阵形式获取物体的表面三维结构信息；
拉曼光谱仪，用于根据物体反射的激光获取物体的拉曼光谱信息；
陷波滤波透镜，用于对所述拉曼光谱仪反射的激光进行过滤；所述陷波滤波透镜设置在所述拉曼光谱仪的一侧；
信息传输接口；用于传输物体的拉曼光谱信息和表面三维结构信息。
5.根据权利要求1所述的一种三维激光拉曼光谱扫描仪，其特征在于，所述三维激光拉曼光谱扫描仪还包括：
数据处理组件，用于根据所述的拉曼光谱信息和表面三维结构信息重构出物体的三维结构图和表面拉曼光谱图。
技术总结