CN103551252B - 一种高压静电分选设备的电场空间的定位装置和定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高压静电分选设备的电场空间的定位装置和定位方法。该定位装置包括平台、支架、竖向移动滑杆和横向移动滑杆，在竖向移动滑杆和横向移动滑杆上分别设置有数量相等的第一激光发生器和第二激光发生器，通过所述第一激光发生器和第二激光发生器所发激光束的垂直交叉即可对实现电场空间的精确定位。任意改变支架、竖向移动滑杆或横向移动滑杆的位置，就能确定一组空间点的位置，与原来每次只能确定一个空间点的位置相比，本发明定位装置可大大缩短操作人员的定位操作时间，提高定位的工作效率。而且，本发明定位装置结构简单，成本低，通用性强，可以定位不同大小的高压静电场空间。

Description

一种高压静电分选设备的电场空间的定位装置和定位方法

技术领域

本发明涉及一种空间定位装置，具体地说是一种高压静电分选设备的电场空间的定位装置和定位方法。

背景技术

对于电极所形成的三维静电场一般都可采用理论推导和实验模拟这两种方法来加以确定，但对于不规则电极来说，采用理论推导的方法难度很大，通常是以实验模拟的方法来加以确定。

高压静电分选设备是利用物料在高压电场内电性的差异来达到分选目的的一种机械设备。高压静电分选设备中的高压静电场，除非一些特例，大都不能推导出高压静电场的数学模型，因此多是采用实验模拟的方法来确定其空间静电场的分布情况。

由于高压静电分选设备中的静电场是分布在电晕极与转辊之间放电所形成的空间范围之内的，因此，在测量其静电场时，首先要确定每个测量点的三维空间坐标位置。而现有电场空间定位的方法是采用步进电机驱动相应的机械装置进行定位的。通常是采用三个步进电机驱动探针移位，在一定的范围内对探针的针尖部所处的三维坐标量（分别以变量r、p和z表示）进行精确定位。其中变量r和变量z是用步进电机带动丝杠使探针水平运动所确定的位置参数，变量p是用步进电机带动蜗轮蜗杆使探针转动所确定的位置参数。三个步进电机配合动作，即可实现三维的柱面坐标。采用这种装置和方法来确定高压静电场空间点的位置，由于装置中使用的很多部件均为金属构件，对高压静电场的电荷分布必然产生一定的影响，因此必然会导致测量结果与电场的真实值之间存在较大的误差，同时这种定位系统成本高，结构复杂，通用性不强，并且只能实现单点定位，操作步骤繁琐，工作效率低下。

发明内容

本发明的目的之一就是提供一种高压静电分选设备的电场空间的定位装置，以解决现有高压静电场定位系统因存在电场干扰导致测量误差大以及操作繁琐和工效低下的问题。

本发明的目的之二就是提供一种高压静电分选设备的电场空间的定位方法，以实现对高压静电场的非接触式精确定位和测量。

本发明的目的之一是这样实现的：一种高压静电分选设备的电场空间的定位装置，包括：

平台，其形状为长方体板状，上面设有平行的第一滑轨和第二滑轨，在所述第一滑轨上镶嵌有第一钢尺，在所述第二滑轨上镶嵌有第二钢尺，所述第一钢尺与所述第二钢尺平行，且两者的零刻度线和最大刻度线均分别对齐，两者的最小刻度相同；

支架，其形状为长方体框架结构，所述支架设置在所述平台上，所述支架可沿平台上的所述第一滑轨和所述第二滑轨进行滑动；在所述支架顶面相对的两条棱上分别设置有水平的第三钢尺和第四钢尺，所述第三钢尺和所述第四钢尺平行，且两者的零刻度线和最大刻度线均分别对齐，两者的最小刻度相同，所述第三钢尺与所述第一钢尺垂直；在所述支架侧面相对的两条棱上分别设置有竖直的第五钢尺和第六钢尺，所述第五钢尺与所述第六钢尺平行，且两者的零刻度线和最大刻度线均分别对齐，两者的最小刻度相同，且所述第五钢尺与所述第一钢尺和所述第三钢尺均垂直；

竖向移动滑杆，设置在所述支架上带有所述第五钢尺和所述第六钢尺的侧面，且所述竖向移动滑杆的两端分别活动连接所述第五钢尺和所述第六钢尺，所述竖向移动滑杆可沿所述第五钢尺和所述第六钢尺上下滑动，所述竖向移动滑杆与所述第一钢尺平行；在所述竖向移动滑杆上均匀设置有若干第一激光发生器，由所述第一激光发生器所发的激光束垂直于所述竖向移动滑杆的表面，且平行于所述平台表面，并朝向所述支架内部；以及

横向移动滑杆，设置在所述支架的顶面，且所述横向移动滑杆的两端分别活动连接所述第三钢尺和所述第四钢尺，所述横向移动滑杆可沿所述第三钢尺和所述第四钢尺水平滑动；在所述横向移动滑杆上均匀设置有若干与所述第一激光发生器等数量、且一一对应的第二激光发生器，由所述第二激光发生器所发的激光束垂直于所述横向移动滑杆的表面，且垂直于所述平台表面，并朝向所述支架内部，所述第二激光发生器所发的激光束和与其一一对应的所述第一激光发生器所发的激光束在所述支架内部垂直交叉。

所述第一钢尺、所述第二钢尺、所述第三钢尺、所述第四钢尺、所述第五钢尺和所述第六钢尺的最小刻度均相同，其最小刻度均为1mm。

所述竖向移动滑杆上的相邻第一激光发生器之间的间距为1mm。

本发明定位装置包括平台、支架、竖向移动滑杆和横向移动滑杆，在竖向移动滑杆和横向移动滑杆上分别设置有数量相等的第一激光发生器和第二激光发生器，通过所述第一激光发生器和第二激光发生器所发激光束的垂直交叉即可确定一个三维空间的位置坐标点，从而实现对电场空间的精确定位。任意改变支架、竖向移动滑杆或横向移动滑杆的位置，就能确定一组空间点的位置，与原来每次只能确定一个空间点的位置相比，本发明定位装置可大大缩短操作人员的定位操作时间，提高定位的工作效率。

本发明定位装置采用激光光束交叉的方法来实现对空间点位置的定位，这种定位方式属于非接触式定位装置，不会对高压静电场产生任何干扰，因而也就避免了电场测量误差的产生。本发明定位装置结构比较简单，成本低，通用性强，可以定位不同大小的高压静电场空间。

本发明的目的之二是这样实现的：一种高压静电分选设备的电场空间的定位方法，包括以下步骤：

a、通过移动平台将定位装置置于高压静电分选设备的电场空间中；

b、滑动所述平台上的支架使所述支架的两底端分别与所述平台上的第一钢尺和第二钢尺的零刻度线对齐，滑动竖向移动滑杆使其两端分别与所述支架上的第五钢尺和第六钢尺的零刻度线对齐，滑动横向移动滑杆使其两端分别与所述支架上的第三钢尺和第四钢尺的零刻度线分别对齐；

c、开启竖向移动滑杆上的第一激光发生器和横向移动滑杆上的第二激光发生器，由所述第一激光发生器和所述第二激光发生器所发的激光束垂直交叉所定位的一组点记为初始组点，所述初始组点的坐标分别为（0，0，0）、（1，0，0）、（2，0，0）……（N，0，0），其中N+1为所述第一激光发生器的个数；

d、滑动所述竖向移动滑杆使其向上移动1mm，此时由所述第一激光发生器和所述第二激光发生器所发的激光束垂直交叉所定位的一组点记为第二组点，所述第二组点的坐标为所述初始组点的坐标中的z轴坐标增加1mm所得；

e、滑动所述横向移动滑杆使其向前移动1mm，此时由所述第一激光发生器和所述第二激光发生器所发的激光束垂直交叉所定位的一组点记为第三组点，所述第三组点的坐标为所述第二组点的坐标中的y轴坐标增加1mm所得；

f、滑动所述平台上的支架使其向前移动（N+1）mm，此时由所述第一激光发生器和所述第二激光发生器所发的激光束垂直交叉所定位的一组点记为第四组点，所述第四组点的坐标为所述第三组点的坐标中的x轴坐标增加（N+1）mm所得；

g、重复步骤d、e、f，可实现对高压静电分选设备的电场空间中的所有点进行定位。

本发明采用激光光束交叉的方法来实现高压静电场空间点的定位，由于激光光束对高压静电分选设备的电场影响几乎为零，因此后续测量空间电场分布更准确。本发明的定位精度为1mm×1mm×1mm；在不用关闭高压电源的情况下，每一次确定的空间点的位置数量与竖向移动滑杆（或横向移动滑杆）上面的激光发生器的个数一样为N个，相当于在线批量定位，可以大幅度提高空间定位的效率。

本发明使竖向移动滑杆（或横向移动滑杆）每滑动1mm，横向移动滑杆（或竖向移动滑杆）不动，又会定位出新的N个点的空间位置，位置确定好之后，再利用电场强度测量仪测量这些激光光束交叉点的电场强度，实现通过实验模拟方法确定空间静电场分布情况的目的。

附图说明

图1是用在高压静电分选设备中的本发明电场空间定位装置的结构示意图。

图2是图1所示电场空间定位装置的俯视图。

图3是图1所示电场空间定位装置的右视图。

具体实施方式

实施例1：高压静电分选设备的电场空间的定位装置。

如图1~图3所示，本发明包括平台1、支架2、竖向移动滑杆3和横向移动滑杆4，支架2可在平台1上滑动，竖向移动滑杆3可在支架2的侧面上下滑动，横向移动滑杆4可在支架2的顶面水平滑动。

平台1为长方体板状结构，平台1上设有平行的第一滑轨110和第二滑轨111，在第一滑轨110上镶嵌有第一钢尺120，在第二滑轨111上镶嵌有第二钢尺121；第一钢尺120和第二钢尺121平行，两者为同一种规格的尺子，它们的最小刻度为1mm；第一钢尺120的零刻度线和第二钢尺121的零刻度线对齐（即两个刻度线处于同一直线上），第一钢尺120的最大刻度线和第二钢尺121的最大刻度线对齐。

支架2为长方体框架结构，例如可以由12条棱围成的中空结构。支架2底面的棱210设置在平台1的第一滑轨110和第二滑轨111上，从而使得支架2可沿第一滑轨110和第二滑轨111进行移动。

在支架2顶面相对的两条棱（与第一钢尺120垂直）上分别设置有水平的第三钢尺222和第四钢尺223，第三钢尺222与平台1上的第一钢尺120垂直；第三钢尺222和第四钢尺223为同一种规格的尺子，它们的最小刻度为1mm；第三钢尺222和第四钢尺223平行，且两者的零刻度线对齐，两者的最大刻度线对齐。

在支架2侧面（延伸到平台1上的第一钢尺120和第二钢尺121外）相对的两条棱上分别设置有竖直的第五钢尺220和第六钢尺221；第五钢尺220和第六钢尺221平行，且它们为同一种规格的尺子，它们的最小刻度为1mm；第五钢尺220和第六钢尺221的零刻度线对齐，第五钢尺220和第六钢尺221的最大刻度线对齐；第五钢尺220与第一钢尺120和第三钢尺222均垂直。

竖向移动滑杆3设置在支架2上带有第五钢尺220和第六钢尺221的侧面，且竖向移动滑杆3的两端分别活动连接第五钢尺220和第六钢尺221，例如竖向移动滑杆3的两端可以分别活动卡接在第五钢尺220和第六钢尺221所在的侧棱上，从而使得竖向移动滑杆3可沿支架2的侧棱上下滑动。竖向移动滑杆3为一个横杆，其与平台1上的第一钢尺120平行。

在竖向移动滑杆3上均匀设置有N+1个第一激光发生器，图中第一激光发生器按顺序分别标示为340、341、342、343、344、345、……、34N，相邻第一激光发生器之间的间距为1mm。第一激光发生器所发的激光束垂直于竖向移动滑杆3的表面，且平行于平台1表面，并朝向支架2内部。

横向移动滑杆4设置在支架2的顶面，且横向移动滑杆4的两端分别活动连接第三钢尺222和第四钢尺223，例如横向移动滑杆4的两端可以分别活动卡接在第三钢尺222和第四钢尺223所在的棱上，从而使得横向移动滑杆4可沿支架2顶面的棱（第三钢尺222和第四钢尺223所在的棱）水平滑动。横向移动滑杆4为一个横杆，其与平台1上的第一钢尺120平行。

在横向移动滑杆4上均匀设置有N+1个第二激光发生器，图中第二激光发生器按顺序分别标示为440、441、442、443、444、445、……、44N，第二激光发生器与第一激光发生器分别一一对应，相邻第二激光发生器之间的间距为1mm。第二激光发生器所发的激光束垂直于横向移动滑杆4的表面，且垂直于平台1表面，并朝向支架2内部。

由于第二激光发生器与第一激光发生器一一对应，因此，第二激光发生器440所发的激光束与第一激光发生器340所发的激光束在支架2内部垂直交叉于一点，第二激光发生器441所发的激光束与第一激光发生器341所发的激光束在支架2内部垂直交叉于一点，依此类推，即每一个第二激光发生器所发的激光束和与其相对应的第一激光发生器所发的激光束在支架2内部均垂直交叉于一点，从而可实现对支架2内部一组点的定位。

通过上下移动竖向移动滑杆3，可实现对另一组点的定位，例如，使竖向移动滑杆3上移1mm，则所定位的一组点的坐标在原先定位的一组点的基础上使z轴坐标均增加1mm即可。使支架2向前移动1mm，所定位点的坐标是在原先定位的一组点的基础上使x轴坐标均增加1mm即可。使横向移动滑杆4向前移动1mm，所定位点的坐标是在原先定位的一组点的基础上使y轴坐标均增加1mm即可。因此，通过移动支架2、竖向移动滑杆3和横向移动滑杆4，可实现对高压静电分选设备的电场空间的任意点的定位。

实施例2：高压静电分选设备的电场空间的定位方法。

该定位方法所采用的定位装置如实施例1中所描述，具体定位步骤如下：

首先移动平台1使定位装置置于高压静电分选设备的电场空间中，一般安装在高压静电分选设备的放电极和转辊外。

接着定位电场空间的坐标原点，即：滑动平台1上的支架2，使支架2底部的棱210与平台1上的第一钢尺120零刻度线和第二钢尺121的零刻度线分别对齐；滑动竖向移动滑杆3使其一端与支架2上的第五钢尺220的零刻度线对齐，使其另一端与支架2上的第六钢尺221的零刻度线对齐；滑动横向移动滑杆4使其一端与支架2上的第三钢尺222的零刻度线对齐，使其另一端与支架2上的第四钢尺223的零刻度线对齐。

开启竖向移动滑杆3上的第一激光发生器和横向移动滑杆4上的第二激光发生器，第一激光发生器340所发的激光束和第二激光发生器440所发的激光束垂直交叉的点记为坐标原点，该坐标原点的坐标为（0，0，0），依此类推，第一激光发生器341所发的激光束和第二激光发生器441所发的激光束垂直交叉点的坐标为（1，0，0），第一激光发生器342所发的激光束和第二激光发生器442所发的激光束垂直交叉点的坐标为（2，0，0），……，第一激光发生器34N所发的激光束和第二激光发生器44N所发的激光束垂直交叉点的坐标为（N，0，0）。包含坐标原点的这一组点记为初始组点。

在初始组点的基础上，滑动竖向移动滑杆3使其向上移动1mm，即：使竖向移动滑杆3的一端与支架2上的第五钢尺220的1mm刻度线对齐，使其另一端与支架2上的第六钢尺221的1mm刻度线对齐；此时由第一激光发生器所发的激光束和由第二激光发生器所发的激光束垂直交叉所定位的一组点记为第二组点，该第二组点的坐标为初始组点的坐标中的z轴坐标增加1mm所得，即为：（0，0，1）、（1，0，1），（2，0，1），……，（N，0，1）。

在第二组点的基础上，滑动横向移动滑杆4使其向前移动1mm，即：使横向移动滑杆4的一端与支架2上的第三钢尺222的1mm刻度线对齐，使其另一端与支架2上的第四钢尺223的1mm刻度线对齐；此时由第一激光发生器所发的激光束和由第二激光发生器所发的激光束垂直交叉所定位的一组点记为第三组点，该第三组点的坐标为第二组点的坐标中的y轴坐标增加1mm所得，即为：（0，1，1）、（1，1，1），（2，1，1），……，（N，1，1）。

在第三组点的基础上，滑动支架2向前移动（N+1）mm（因为若移动1mm或2mm等会出现重复定位），即：使支架2底部的棱210与平台1上的第一钢尺120的（N+1）mm刻度线和第二钢尺121的（N+1）mm刻度线分别对齐；此时第一激光发生器所发的激光束和由第二激光发生器所发的激光束垂直交叉所定位的一组点记为第四组点，该第四组点的坐标为第三组点的坐标中的x轴坐标增加（N+1）mm所得，即为：（N+1，1，1）、（N+2，1，1），（N+3，1，1），……，（2N+1，1，1）。

在第四组点的基础上，通过上移或下移竖向移动滑杆3，可实现对电场空间另一组点的定位；通过前移或后移横向移动滑杆4，可实现对电场空间又一组点的定位；通过移动支架2，可实现对电场空间再一组点的定位。依此类推，通过移动竖向移动滑杆3、横向移动滑杆4和支架2，可实现对高压静电分选设备中的电场空间的任意点的定位（前提应满足支架2的高度不小于电场空间的z轴坐标的最大值）。

Claims (4)

1.一种高压静电分选设备的电场空间的定位装置，其特征是，包括：

平台，其形状为长方体板状，上面设有平行的第一滑轨和第二滑轨，在所述第一滑轨上镶嵌有第一钢尺，在所述第二滑轨上镶嵌有第二钢尺，所述第一钢尺与所述第二钢尺平行，且两者的零刻度线和最大刻度线均分别对齐，两者的最小刻度相同；

支架，其形状为长方体框架结构，所述支架设置在所述平台上，所述支架可沿平台上的所述第一滑轨和所述第二滑轨进行滑动；在所述支架顶面相对的两条棱上分别设置有水平的第三钢尺和第四钢尺，所述第三钢尺和所述第四钢尺平行，且两者的零刻度线和最大刻度线均分别对齐，两者的最小刻度相同，所述第三钢尺与所述第一钢尺垂直；在所述支架侧面相对的两条棱上分别设置有竖直的第五钢尺和第六钢尺，所述第五钢尺与所述第六钢尺平行，且两者的零刻度线和最大刻度线均分别对齐，两者的最小刻度相同，且所述第五钢尺与所述第一钢尺和所述第三钢尺均垂直；

竖向移动滑杆，设置在所述支架上带有所述第五钢尺和所述第六钢尺的侧面，且所述竖向移动滑杆的两端分别活动连接所述第五钢尺和所述第六钢尺，所述竖向移动滑杆可沿所述第五钢尺和所述第六钢尺上下滑动，所述竖向移动滑杆与所述第一钢尺平行；在所述竖向移动滑杆上均匀设置有若干第一激光发生器，由所述第一激光发生器所发的激光束垂直于所述竖向移动滑杆的表面，且平行于所述平台表面，并朝向所述支架内部；以及

横向移动滑杆，设置在所述支架的顶面，且所述横向移动滑杆的两端分别活动连接所述第三钢尺和所述第四钢尺，所述横向移动滑杆可沿所述第三钢尺和所述第四钢尺水平滑动；在所述横向移动滑杆上均匀设置有若干与所述第一激光发生器等数量、且一一对应的第二激光发生器，由所述第二激光发生器所发的激光束垂直于所述横向移动滑杆的表面，且垂直于所述平台表面，并朝向所述支架内部，所述第二激光发生器所发的激光束和与其一一对应的所述第一激光发生器所发的激光束在所述支架内部垂直交叉。

2.根据权利要求1所述的高压静电分选设备的电场空间的定位装置，其特征是，所述第一钢尺、所述第二钢尺、所述第三钢尺、所述第四钢尺、所述第五钢尺和所述第六钢尺的最小刻度均相同，其最小刻度均为1mm。

3.根据权利要求2所述的高压静电分选设备的电场空间的定位装置，其特征是，所述竖向移动滑杆上的相邻第一激光发生器之间的间距为1mm。

4.一种高压静电分选设备的电场空间的定位方法，其特征是，包括以下步骤：

a、通过移动平台将定位装置置于高压静电分选设备的电场空间中；

所述定位装置包括平台、支架、竖向移动滑杆和横向移动滑杆；

所述平台的形状为长方体板状，其上面设有平行的第一滑轨和第二滑轨，在所述第一滑轨上镶嵌有第一钢尺，在所述第二滑轨上镶嵌有第二钢尺，所述第一钢尺与所述第二钢尺平行，且两者的零刻度线和最大刻度线均分别对齐，两者的最小刻度相同；

所述支架的形状为长方体框架结构，所述支架设置在所述平台上，所述支架可沿平台上的所述第一滑轨和所述第二滑轨进行滑动；在所述支架顶面相对的两条棱上分别设置有水平的第三钢尺和第四钢尺，所述第三钢尺和所述第四钢尺平行，且两者的零刻度线和最大刻度线均分别对齐，两者的最小刻度相同，所述第三钢尺与所述第一钢尺垂直；在所述支架侧面相对的两条棱上分别设置有竖直的第五钢尺和第六钢尺，所述第五钢尺与所述第六钢尺平行，且两者的零刻度线和最大刻度线均分别对齐，两者的最小刻度相同，且所述第五钢尺与所述第一钢尺和所述第三钢尺均垂直；

所述竖向移动滑杆设置在所述支架上带有所述第五钢尺和所述第六钢尺的侧面，且所述竖向移动滑杆的两端分别活动连接所述第五钢尺和所述第六钢尺，所述竖向移动滑杆可沿所述第五钢尺和所述第六钢尺上下滑动，所述竖向移动滑杆与所述第一钢尺平行；在所述竖向移动滑杆上均匀设置有若干第一激光发生器，由所述第一激光发生器所发的激光束垂直于所述竖向移动滑杆的表面，且平行于所述平台表面，并朝向所述支架内部；

所述横向移动滑杆设置在所述支架的顶面，且所述横向移动滑杆的两端分别活动连接所述第三钢尺和所述第四钢尺，所述横向移动滑杆可沿所述第三钢尺和所述第四钢尺水平滑动；在所述横向移动滑杆上均匀设置有若干与所述第一激光发生器等数量、且一一对应的第二激光发生器，由所述第二激光发生器所发的激光束垂直于所述横向移动滑杆的表面，且垂直于所述平台表面，并朝向所述支架内部，所述第二激光发生器所发的激光束和与其一一对应的所述第一激光发生器所发的激光束在所述支架内部垂直交叉；

b、滑动所述平台上的支架使所述支架的两底端分别与所述平台上的第一钢尺和第二钢尺的零刻度线对齐，滑动竖向移动滑杆使其两端分别与所述支架上的第五钢尺和第六钢尺的零刻度线对齐，滑动横向移动滑杆使其两端分别与所述支架上的第三钢尺和第四钢尺的零刻度线分别对齐；

c、开启竖向移动滑杆上的第一激光发生器和横向移动滑杆上的第二激光发生器，由所述第一激光发生器和所述第二激光发生器所发的激光束垂直交叉所定位的一组点记为初始组点，所述初始组点的坐标分别为（0，0，0）、（1，0，0）、（2，0，0）……（N，0，0），其中N+1为所述第一激光发生器的个数；

d、滑动所述竖向移动滑杆使其向上移动1mm，此时由所述第一激光发生器和所述第二激光发生器所发的激光束垂直交叉所定位的一组点记为第二组点，所述第二组点的坐标为所述初始组点的坐标中的z轴坐标增加1mm所得；

e、滑动所述横向移动滑杆使其向前移动1mm，此时由所述第一激光发生器和所述第二激光发生器所发的激光束垂直交叉所定位的一组点记为第三组点，所述第三组点的坐标为所述第二组点的坐标中的y轴坐标增加1mm所得；

f、滑动所述平台上的支架使其向前移动（N+1）mm，此时由所述第一激光发生器和所述第二激光发生器所发的激光束垂直交叉所定位的一组点记为第四组点，所述第四组点的坐标为所述第三组点的坐标中的x轴坐标增加（N+1）mm所得；

g、重复步骤d、e、f，可实现对高压静电分选设备的电场空间中的所有点进行定位。