金屬尺寸形狀檢測裝置和方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術提供了一種金屬尺寸形狀檢測裝置和方法，通過由底座與門型主體構建一個空間，空間上設有電磁線圈，使空間內具有均勻的磁場，同時通過三軸磁力計檢測空間內的磁場。當有金屬通過該空間時，空間內的磁通量會發(fā)生改變。通過將檢測云圖和初始云圖進行比較，計算出砂石骨料中金屬的尺寸和形狀。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及自動識別
，特別涉及了一種基于磁場云圖重構，探測引起磁場內部金屬物體大小的裝置和方法。
技術介紹
在沙石骨料生產中，金屬探測設備主要負責檢查破碎機進料輸送帶金屬雜質，一般來說，較小的金屬雜質不影響破碎機工作，生產中并不一定需要清除，而較大的金屬雜質如果進入破碎機會造成設備的損壞。這就需要金屬探測設備使用前要采用不同大小的金屬塊進行測試，校正，其過程主要靠操作人員的經驗，具有較大的隨意性。由于現(xiàn)有技術中缺乏此類檢測砂石骨料或其他原料中金屬大小形狀的裝置，金屬大小形狀的檢測問題亟待解決。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的目的在于提供一種用于檢測砂石骨料中金屬尺寸形狀的裝置，使得在砂石骨料進入粉碎機之前先通過該檢測裝置檢測，當金屬的尺寸形狀超過預設值的范圍時，能夠發(fā)出警報，提醒用戶不要將相應的砂石骨料放進粉碎機中，以防損壞粉碎機。為實現(xiàn)以上目的，本專利技術提供一種金屬尺寸形狀檢測裝置，包括底座和門型主體，所述底座與門型主體結合形成前后相通透的空間；底座與門型主體上相對平行的其中兩面分別設有電磁線圈，相對平行的另外兩面分別設有三軸磁力計，非金屬傳送帶的運輸層貫穿空間；控制單元分別與電磁線圈、三軸磁力計、非金屬傳送帶的動力部以及外部上位機相連接，控制單元用于控制電磁線圈在空間范圍內產生均勻磁場；接收三軸磁力計檢測到的磁場信號；控制非金屬傳送帶的傳動；將檢測到的磁場信號反饋給外部上位機。作為優(yōu)選的，空間的邊框與非金屬傳送帶之間設有用于檢測非金屬傳送帶傳送速率的速度檢測裝置。作為優(yōu)選的，還包括報警單元；若通過空間的砂石骨料中含有金屬的尺寸大于預設值，則控制單元控制報警單元發(fā)出報警。作為優(yōu)選的，還包括機械臂；若通過空間的砂石骨料中含有金屬的尺寸大于預設值，則控制單元控制機械臂將對應砂石骨料移出非金屬傳送帶。作為優(yōu)選的，三軸磁力計的數(shù)量為N個；N大于等于2；三軸磁力計在空間上均勻分布。本專利技術還提供了一種金屬尺寸形狀檢測裝置，包括以下步驟：S0、準備上述任意一項的金屬尺寸形狀檢測裝置；S1、初始化金屬尺寸形狀檢測裝置，得到初始云圖；S2、將砂石骨料置于非金屬傳送帶上，控制非金屬傳送帶傳動，使砂石骨料從空間穿過，若砂石骨料中含有金屬，進入步驟S3，否則重復步驟S2；S3、三軸磁力計檢測變化后的磁通量數(shù)據(jù)，并發(fā)送給控制單元，控制單元將磁通量數(shù)據(jù)反饋給外部上位機，外部上位機根據(jù)磁通量數(shù)據(jù)構建檢測云圖；S4、對比檢測云圖和初始云圖，確定金屬尺寸形狀；S5、重復步驟S2至S4，直至檢測完所有砂石骨料。作為優(yōu)選的，步驟S1具體為：S1.1、對三軸磁力計初始化，并控制電磁線圈在空間內產生靜態(tài)平行均勻磁場；S1.2、根據(jù)三軸磁力計將空間內分割成若干個大小相等的子空間區(qū)域；S1.3、以三軸磁力計為基點，推算出各個空間磁通量分布特征；S1.4、整合每個子空間區(qū)域的分布特征，形成設備空間內磁場云圖。作為優(yōu)選的，在步驟S1.2中，劃分的子空間區(qū)域數(shù)量在6N至8N之間，N為三軸磁力計的數(shù)量。作為優(yōu)選的，在步驟S1.3中，通過磁體模擬法推算出各個空間磁通量分布特征。作為優(yōu)選的，在步驟S3中，含有金屬的砂石骨料經過空間時，建立2N次采樣數(shù)據(jù)，其中N為三軸磁力計的數(shù)量。作為優(yōu)選的，在步驟S3中，將2N次采樣數(shù)據(jù)轉變?yōu)槿舾蓚€三軸磁力計在不同空間位置采樣的數(shù)據(jù)。本專利技術提供的金屬尺寸形狀檢測裝置，采用了磁體模擬法與壓縮采樣技術，實現(xiàn)現(xiàn)場設備空間內的磁場云圖構建。當有金屬顆粒經過空間，會對空間內的磁場產生擾動，通過對此刻的磁場云圖與之前初始云圖比對，通過磁力線分布差異，計算出金屬顆粒的大小與形態(tài)，再與預先設定金屬顆粒報警的大小閾值比對，即可得到檢測到的最終結果。本檢測裝置還具有結構簡單的特點，可以根據(jù)不同尺寸的傳送帶分別定制不同尺寸的檢測框架。同時，該框架還可以設計為可拆卸式的，使得本專利技術的應用場景更廣。附圖說明圖1為本專利技術中一實施方式的結構示意圖。圖2為本專利技術中一實施方式的電子器件連接示意圖。具體實施方式為使本專利技術的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本專利技術的各實施方式進行詳細的闡述。如圖1所示，本專利技術提供的金屬尺寸形狀檢測裝置由底座9與門型主體10
組合成前后相通透的空間11，皮帶機(非金屬傳送帶的一種)的運送帶8穿過該空間11。在底座上安裝了測速傳感器1(速率檢測裝置的一種)用于測量皮帶傳動速度。空間11的左右兩側安裝若干個三軸磁力計，分別在2，3，6，7等位置，上下方安裝可控電磁線圈4，12，產生平行均勻磁場，也可以將三軸磁力計設于空間11的上下方，左右兩側安裝可控電磁線圈。電子部分由控制單元，傳感模塊，電源模塊、電磁控制模塊及通訊模塊組成。較佳的，在本專利技術中，多個三軸磁力計在該空間11上均勻分布。傳感模塊由N個三軸磁力計組成，通過SPI總線與控制單元相連接，三軸磁力計用于檢測空間內XYZ三個方向軸上磁通量的大小及方向。控制單元由高性能的DSP組成，電磁控制模塊由IGBT和線圈組成，DSP通過PWM IO口直接控制IGBT模組，需要時使線圈通過大電流，使空間內部產生平行均勻磁場。測速傳感器連接到DSP的時序捕捉端口，通過測量信號改變時間測量皮帶機運送帶的速度。通訊模塊由信號輸出與RS485模組組成，DSP分別采用GPIO與UART端口與之相連。信號輸出采用繼電器方式對外產生數(shù)字量信號，RS485接口采用數(shù)字通訊方式與外部系統(tǒng)相連接，使用戶通過上位機軟件實現(xiàn)對設備參數(shù)的設置，包括金屬異物的尺寸，報警方式等。此外，在本裝置中還可以配有一個機械臂，當裝置檢測到砂石骨料中包含的金屬大小、形狀超過預設值，在控制報警單元發(fā)出警報的同時，還可以控制機械臂將對應的砂石骨料從傳送帶上取下，以防誤將該砂石骨料加入粉碎機中，導致粉碎機故障。整個設備工作流程如下，首先啟動設備，DSP首先對各個三軸磁力計進行初始化，啟動PWM控制IGBT使設備上下方的電磁線圈激勵出一個穩(wěn)定的靜態(tài)平行均勻磁場。DSP采集對三軸磁力計數(shù)據(jù)，形成該點的磁力線特征，采用壓縮采樣的方法將空間11內的空間分割成多個大小相等的空間區(qū)域，具體的，建立電場云圖y1y2...yM=φ1,1φ1,2...φ1,Nφ2,1φ2,2...φ2,N.........φM,1φM,2...φM,Nx1x2...xN]]>式中，φM,N為第M網絡中的三軸磁力計測量到的位于第N網絡中模擬磁通量值。較佳的，有N個三軸磁力計可以分割成6N至8N個子空間區(qū)域。以各個三軸磁力計基點采用磁體模擬法推算出其余各個空間磁通量分布特征。最后，將每個空間整合起來形成設備空間內磁場云圖，設備在運行時實時地對設備空間內的磁場云圖進行重建，并實時地與初始化時建立的磁場云圖進行。在此過程中，需要確保空間內沒有任何金屬異物，否則會對后續(xù)運行過程中探測準確率造成誤差。當發(fā)現(xiàn)金屬異物大小超過限定閾值時，信號輸出接口將會輸出通斷數(shù)量信號初始化完成后，啟動皮帶輸送機。由于運送帶是非金屬物質，在運動的過程中不會對設備空間內的磁場產生任何的影響。當運送帶上金屬異物進過設備空間時，空間內的磁場將受到金屬異物影響而發(fā)生改變。這時設備重建的空間內磁場云圖將發(fā)生改變，設本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種金屬尺寸形狀檢測裝置，其特征在于，包括底座和門型主體，所述底座與門型主體結合形成前后相通透的空間；所述底座與門型主體上相對平行的其中兩面分別設有電磁線圈，相對平行的另外兩面分別設有三軸磁力計，非金屬傳送帶的運輸層貫穿所述空間；控制單元分別與所述電磁線圈、三軸磁力計、非金屬傳送帶的動力部以及外部上位機相連接，所述控制單元用于控制所述電磁線圈在所述空間范圍內產生均勻磁場；接收所述三軸磁力計檢測到的磁場信號；控制所述非金屬傳送帶的傳動；將檢測到的所述磁場信號反饋給外部上位機。

【技術特征摘要】
1.一種金屬尺寸形狀檢測裝置，其特征在于，包括底座和門型主體，所述底座與門型主體結合形成前后相通透的空間；所述底座與門型主體上相對平行的其中兩面分別設有電磁線圈，相對平行的另外兩面分別設有三軸磁力計，非金屬傳送帶的運輸層貫穿所述空間；控制單元分別與所述電磁線圈、三軸磁力計、非金屬傳送帶的動力部以及外部上位機相連接，所述控制單元用于控制所述電磁線圈在所述空間范圍內產生均勻磁場；接收所述三軸磁力計檢測到的磁場信號；控制所述非金屬傳送帶的傳動；將檢測到的所述磁場信號反饋給外部上位機。2.根據(jù)權利要求1所述的金屬尺寸形狀檢測裝置，其特征在于，所述空間的邊框與所述非金屬傳送帶之間設有用于檢測所述非金屬傳送帶傳送速率的速度檢測裝置。3.根據(jù)權利要求1所述的金屬尺寸形狀檢測裝置，其特征在于，還包括報警單元；若通過所述空間的砂石骨料中含有金屬的尺寸大于預設值，則所述控制單元控制所述報警單元發(fā)出報警。4.根據(jù)權利要求1所述的金屬尺寸形狀檢測裝置，其特征在于，還包括機械臂；若通過所述空間的砂石骨料中含有金屬的尺寸大于預設值，則所述控制單元控制所述機械臂將對應砂石骨料移出所述非金屬傳送帶。5.根據(jù)權利要求1所述的金屬尺寸形狀檢測裝置，其特征在于，所述三軸磁力計的數(shù)量為N個；所述N大于等于2；所述三軸磁力計在所述空間上均勻分布。6.一種金屬尺寸形狀檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：S0、準備權利要求1至5中任意一項所述的金屬尺寸形狀檢測裝置；S1、初始化所...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：董斌，黃東波，李琨晟，李超，趙文龍，徐梓涵，黎志，孫齊輝，
申請(專利權)人：上海云統(tǒng)信息科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：上海;31