CN105044374B - 在线自动水分测定系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在线自动水分测定系统，其具有一个密闭空间，所述密闭空间被隔离装置分隔为来料区与测定区，在所述来料区内设有取样装置与弃料装置，在测定区内设有取盘装置、测定装置与机械手装置。本发明能够与制样系统在线对接自动取得规定质量的样品；利用现有的水分测定仪，自动取放样品，自动称量样品质量；可进行平行检测，自动输出数据分析及结果并上传制样系统；集成度高；测定过程无交叉污染；测定过程无人为因素影响，样品还可备查。

Description

在线自动水分测定系统

技术领域

本发明涉及制样领域中使用的水分测定仪。

背景技术

水分测定仪是制样领域常用的设备，包含称重，干燥，数据计算等功能，通过称重，干燥，质量变化计算可精确测量样品的水分。

但是，现有水分测定过程存在下述问题：

(1)需人工将制样取得的样品放入仪器中进行检测；

(2)检测数据不能追溯；

(3)检测过程易受人为因素影响。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种在线自动水分测定系统，解决现有技术中存在的上述问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种在线自动水分测定系统，其特征在于：具有密闭的测定区，在测定区内设有取盘装置、测定装置与机械手装置，在测定区外设有取样装置。

所述的在线自动水分测定系统，其中：所述取样装置包括皮带输送机、缩分机与下料装置，所述缩分机架设在所述皮带输送机上，所述下料装置连接在皮带输送机一侧，并与所述缩分机对齐。

所述的在线自动水分测定系统，其中：所述皮带输送机具有输送箱，减速电机驱动输送皮带在所述输送箱内循环转动，在输送箱的两端之间设有至少一个“门”字形的缩分下料口；

称X-Z平面为水平面，Y轴为铅垂方向的假想轴，所述皮带输送机的输送皮带的送料方向为Z轴方向；所述缩分机具有X轴安装架、Y轴安装架与切割斗安装架，所述Y轴安装架能够被X轴电机驱动沿X轴方向移动，所述切割斗安装架能够被Y轴电机驱动沿Y轴方向移动，所述切割斗安装架安装有至少一个切割斗，所述至少一个切割斗的数目与所述缩分下料口的数目一致，并对应于所述缩分下料口的位置设置，所述切割斗下表面开放，与下表面邻接并位于X轴方向上的一侧表面为开放面；

所述下料装置具有至少一个溜管，所述至少一个溜管的数目和间距均与所述缩分下料口的数目和间距一致，每个溜管朝X轴方向均开设有一个接料口，每个接料口分别与一个所述缩分下料口的一侧对接固定，每个溜管下部出口的下方还设有一个样盘托架；所述溜管还连接有振动电机。

所述的在线自动水分测定系统，其中：所述切割斗上与所述开放面相对的一侧表面上固定有毛刷，所述毛刷底面超出所述切割斗底面一定长度。

所述的在线自动水分测定系统，其中：还包括隔离装置，所述隔离装置将一个密闭空间分隔为来料区与所述测定区，在所述来料区内设有弃料装置以及所述取样装置；所述隔离装置包括隔板与隔离门，所述隔板将来料区与测定区隔断，所述隔板上开设有通道，所述隔离门安装在隔板上，能够控制所述通道的启闭。

所述的在线自动水分测定系统，其中：所述隔离门包括安装在隔板上的隔离滑道以及通过滑动轴承能够在隔离滑道上滑动的门板，固定在隔板上的隔离电机通过丝杆螺母驱动所述门板沿隔离滑道往复移动，能够使门板遮挡住所述通道或者不再遮挡所述通道。

所述的在线自动水分测定系统，其中：所述取盘装置包括取盘滑道以及能够在取盘滑道上滑动的移动平台，取盘电机能够驱动所述移动平台在取盘滑道上往复滑动，所述移动平台下方安装有真空吸盘和接近开关，所述取盘装置还包括设置在支架下方的存盘台；

所述取盘装置设有至少一套，其数目和间距均与所述缩分下料口的数目和间距一致。

所述的在线自动水分测定系统，其中：所述测定装置是在水分测定仪一侧设有开关盖装置，其中：

所述水分测定仪设有可打开的盖，盖上设有红外加热盘，水分测定仪内设有盘架，盘架下设有称重传感器；

所述开关盖装置具有连接着所述盖的捏指，所述捏指安装在旋转臂上，旋转臂与臂座通过旋转轴连接，所述旋转轴与所述盖的枢轴重合，旋转臂还通过旋转螺母连接丝杆步进电机，丝杆步进电机的座通过铰链与底座连接。

所述的在线自动水分测定系统，其中：所述机械手装置包括X轴滑台、Y轴滑台以及至少一个机械爪，Y轴滑台通过Y轴连接件能够被X轴滑台驱动作X轴方向位移，所述机械爪通过X轴连接件能够被Y轴滑台驱动作Y轴方向位移，所述机械爪的开合能够抓取样盘或者松开样盘；所述机械爪的数目和间距均与所述缩分下料口的数目和间距一致；

所述机械爪设有与X轴连接件连接的平台，平台上设有两条平行的Z向滑轨，其中一条Z向滑轨通过滑动轴承安装有前齿条，另一条Z向滑轨通过滑动轴承安装有后齿条，所述前齿条与后齿条的相对面通过齿轮啮合连接，所述齿轮连接在直流电机上，前齿条上固定有左夹臂，后齿条上固定有右夹臂。

所述的在线自动水分测定系统，其中：所述弃料装置是安装于样盘托架下方的弃料盒，其开口朝上。

与现有技术相比较，本发明具有的有益效果是：本发明能够与制样系统在线对接自动取得规定质量的样品；利用现有的水分测定仪，自动取放样品，自动称量样品质量；可进行平行检测，自动输出数据分析及结果并上传制样系统；集成度高；测定过程无交叉污染；测定过程无人为因素影响，样品还可备查。

附图说明

图1是本发明提供的在线自动水分测定系统的整体结构示意图；

图2是取样装置的整体结构示意图；

图3是皮带输送机的结构示意图；

图4、图5是缩分机的结构示意图；

图6是切割斗的结构示意图；

图7是下料装置的结构示意图；

图8是弃料装置的结构示意图

图9隔离装置的结构示意图；

图10是隔离门的结构示意图；

图11是取盘装置的结构示意图；

图12是测定装置的结构示意图；

图13是水分测定仪的结构示意图；

图14是开关盖装置的结构示意图；

图15是机械手装置的结构示意图；

图16是机械爪的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供的在线自动水分测定系统，用于在线通过缩分取得用于测定的规定质量的样品，并进行水分自动测定，其整体结构如图1所示，具有一个密闭空间，所述密闭空间M被隔离装置3分隔为来料区A与测定区B，在所述来料区A内设有取样装置1与弃料装置2，在测定区B内设有取盘装置4、测定装置5与机械手装置6；所述取样装置、弃料装置2、隔离装置3、取盘装置4、测定装置5以及机械手装置均连接到密闭空间M外的控制装置7(所述控制装置7能够实现各装置的驱动、数据计算、收集、存储、通信及整个系统的协调，但并非本申请的重点，在此不予赘述)。

本发明使用的时候，取样装置1取得规定质量的样品，取样过程中产生的废样由弃料装置2接收，机械手装置6从取盘装置4处取得样盘，并将样品置于测定装置5处称重；隔离装置3打开，使得机械手装置6能够用所述样盘承接取样装置1所取得的样品，之后隔离装置3关闭；机械手装置6将承接有样品的样盘再转送到测定装置5处，以测量样品中的水分含量；测量完毕的样品由弃料装置2接收并弃置。一般情况下，所述在线自动水分测定系统设置有两组测定装置5，可平行测定，保证测定精度。

其中，所述取样装置1的结构如图2所示，包括皮带输送机11、缩分机12与下料装置13，所述缩分机12架设在所述皮带输送机11上，所述下料装置13连接在皮带输送机11的送料表面一侧，并与所述缩分机12对齐。

具体来说，所述皮带输送机11的结构如图3所示，是在输送箱118内设有主动滚筒114与被动滚筒115，输送皮带113绕设在主动滚筒114与被动滚筒115之间，减速电机112驱动所述主动滚筒114转动，所述输送箱118对应于输送皮带113一端上方设有入料口111，对应于输送皮带113的另一端下方设有下料口117，另外，在输送箱118的两端之间设有两个“门”字形缺口，称为缩分下料口116。

所述缩分机12的具体结构，则如图4、图5所示，为了表述方便，在本实施例中引入三维直角坐标系X-Y-Z，其中X-Z平面为水平面，Y轴为铅垂方向的假想轴，并将所述皮带输送机11的输送皮带113的送料方向设为Z轴方向，如此，所述缩分机12具有X轴安装架1212，在所述X轴安装架1212上沿X轴方向设有X轴滑道124，一个Y轴安装架129通过X轴滑动轴承125在所述X轴滑道124上自由滑动，在所述X轴安装架1212上还设有X轴丝杆1213，所述X轴丝杆1213由X轴电机122驱动旋转，所述Y轴安装架129上固定的X轴螺母1211与所述X轴丝杆1213螺接，在X轴丝杆1213旋转时，所述Y轴安装架129被所述X轴螺母1211带动沿X轴方向移动；在所述Y轴安装架129上还设有Y轴滑道123和Y轴丝杆1214，一个切割斗安装架128通过Y轴滑动轴承126与所述Y轴滑道123滑动连接，所述切割斗安装架128上固定的Y轴螺母1210与所述Y轴丝杆1214螺接，所述Y轴丝杆1214与Y轴电机121连接，使所述Y轴电机121能够驱动所述切割斗安装架128沿Y轴方向移动。

此外，结合图5、图6所示，所述切割斗安装架128安装有两个切割斗127，所述两个切割斗127对应于两个所述缩分下料口116设置，所述切割斗127下表面开放，与下表面邻接并位于X轴方向上的一侧表面为开放面1271，与所述开放面1271相对的一侧表面上固定有毛刷1272，所述毛刷1272底面超出所述切割斗1271底面一定长度，所述毛刷1272能够将输送皮带113上的样品沿着切割路径刮扫干净，而不损伤输送皮带113，能够实现全断面切割，保证切割样料所得的样品的代表性。

所述下料装置13的结构，则如图7所示，具有两个溜管131，所述两个溜管131朝X轴方向均开设有接料口135，两个所述接料口135分别与两个所述缩分下料口116的一侧对接固定，每个所述溜管131下部出口的下方还设有一个样盘托架133；所述溜管131上还连接有振动电机132，用于将附着于溜管131上的样品振落。在本实施例中，所述两个溜管131之间用安装架134连接起来，所述振动电机132安装在所述安装架134上。

所述取样装置1工作的时候，输送皮带113将样品从入料口111一端向下料口117一端沿Z轴输送，需要取样时，所述缩分机12开始工作，所述切割斗127位于对齐输送箱118上的缩分下料口116的位置，Y轴电机121带动切割斗安装架128下降，而且所述毛刷1272与输送皮带113的上表面平齐，接下来X轴电机工作，使切割斗127上的毛刷1272沿X轴方向刷过输送皮带113上表面，将样品扫入所述下料装置13的接料口135中(行业内称为“缩分”)，之后，切割斗127及其毛刷1272沿Y轴升高后沿X轴反向移动，以越过输送皮带113，准备下一次的取样。进入下料装置13中的样品沿溜管131下落至样盘托架133上的样盘中。此时，振动电机132开始工作，尽量使所有样品都落入样盘，包括大部分粘附在下料斗上的样品，振动电机132还可通过振动将样盘上的样品摊平，样品摊平可使样品在测定装置5烘干时更加快速均匀，偏差小。样盘被取走后，振动电机132继续工作，将附着在溜管131上的样品振落入弃料装置2，以免影响下一次的测量结果。

如图8所示，所述弃料装置2主要包括一个安装于样盘托架133下方的弃料盒21，其开口朝上，用于承接溜管131上振落的样品；此外，经过所述测定装置5测量之后的样品，也由所述机械手装置6移动并倾倒至所述弃料盒21中。

如图9所示，是所述隔离装置3的结构示意图，其包括隔板31与隔离门32，所述隔板31将来料区A与测定区B隔断，其开设有通道311，所述隔离门32安装在隔板31上，能够控制所述通道311的启闭。

如图10所示，所述隔离门32包括安装在隔板31上的隔离滑道324以及通过滑动轴承323能够在隔离滑道324上滑动的门板322，固定在隔板31上的隔离电机321通过丝杆螺母325驱动所述门板322沿隔离滑道324往复移动，能够使门板322遮挡住所述通道311或者不再遮挡所述通道311。

所述取盘装置4的结构，则如图11所示，包括取盘滑道45以及通过滑动轴承46能够在取盘滑道45上滑动的移动平台48，取盘电机42通过丝杆螺母43驱动所述移动平台48在取盘滑道45上往复滑动，所述移动平台48下方固定有支架49，在所述支架49上安装有真空吸盘44和接近开关47，所述取盘装置4还包括设置在支架49下方的存盘台41。对应于本实施例中的两个溜管131开设的两个接料口135，所述取盘装置4也设有两套，两套取盘装置4之间的距离与两个接料口135之间的距离相等。

工作的时候，所述存盘台41上叠放有多个样盘，取盘电机42开始转动，通过丝杆螺母43带动移动平台48通过滑动轴承45在取盘滑道46上向下移动，移动平台48带动支架49向下移动，当接近开关47感应到样盘平面后，取盘电机42停止转动，此时真空吸盘44已经将样盘吸住，然后取盘电机42反向转动，移动平台48上升，将最上方的样盘带出存盘台41，以利于机械手装置5夹取。

所述测定装置5的结构如图12所示，是在水分测定仪51一侧设有开关盖装置52，其中：

所述水分测定仪51的结构如图13所示，设有可打开的盖511，盖511上设有红外加热盘512，水分测定仪内设有盘架513，盘架下设有称重传感器514。水分测定仪使用单片机515控制，单片机515设有通信接口516。工作的时候，水分测定仪51打开盖511，机械手装置6先从取盘装置4处取得样盘，再将空样盘放置在盘架513上，称重传感器514置零，然后机械手装置6将所述空样盘伸出至采样装置1下方，添加样品，再次将添加了样品的样盘放置在盘架513上，称重传感器514称重，将盖511关闭，单片机515控制红外加热盘512工作，使样品干燥，当称重传感器514检测样品质量不发生变化时，单片机515控制红外加热盘512停止工作。将样品干燥前质量数据与干燥后质量数据进行计算，得出水分测定值。通过通信接口516将数据传送出去。

所述开关盖装置52的结构如图14所示，用于实现水分测定仪51自动启闭功能，连接着所述盖511的捏指526安装在旋转臂524上，旋转臂524与臂座525通过旋转轴528连接，所述旋转轴528与所述盖511的枢轴重合，旋转臂524还通过旋转螺母523连接丝杆步进电机521，丝杆步进电机521的座522通过铰链529与底座527连接。工作的时候，丝杆步进电机521带动旋转螺母523移动，从而旋转臂524以捏指526带动盖511完成开关动作，由于丝杆步进电机座522可绕铰链529旋转，丝杆步进电机521与旋转臂521可绕旋转螺母523转动，可消除角度变化带来的干涉问题，因此上述开关动作可顺利完成。

所述机械手装置6的结构如图15所示，包括X轴滑台62、Y轴滑台61以及机械爪63，Y轴滑台61通过Y轴连接件64能够被X轴滑台62驱动作X轴方向位移，所述机械爪63通过X轴连接件65能够被Y轴滑台61驱动作Y轴方向位移，所述机械爪63的开合能够抓取样盘或者松开样盘。对应于本实施例中的两个溜管131开设的两个接料口135，所述机械爪63也设有两个，并且两个机械爪之间的距离与两个接料口135之间的距离相等。

所述机械爪63的结构如图16所示，设有与X轴连接件65连接的平台631，平台631上设有两条平行的Z向滑轨636，其中一条Z向滑轨636通过滑动轴承637安装有前齿条635，另一条Z向滑轨636通过滑动轴承637安装有后齿条632，所述前齿条635与后齿条632的相对面通过齿轮634啮合连接，所述齿轮634连接在直流电机633上，前齿条635上固定有左夹臂638，后齿条632上固定有右夹臂639。工作的时候，直流电机633旋转，带动齿轮634旋转，齿轮634带动前齿条635与后齿条632反向移动，则左夹臂638与右夹臂639则相反移动，实现左夹臂638与右夹臂639合拢与张开功能，满足样盘的取放要求。

上述实施例中，设有两个缩分下料口116，因此对应地，设有两个溜管131、两个接料口135、两套取盘装置4、两套测定装置5、两个机械爪63，因此可以同时地、平行地进行两组水分测定工作，提高了测定精度。而实际上，本领域技术人员在此实施例的基础上，还可以轻易想到，只设置一套、或者设置三套以上的平行测定机构，这些变形的实施例也应当属于本发明的保护范围之内。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种在线自动水分测定系统，其特征在于：具有密闭的测定区，在测定区内设有取盘装置、测定装置与机械手装置，在测定区外设有取样装置；所述取样装置包括皮带输送机、缩分机与下料装置，所述缩分机架设在所述皮带输送机上，所述下料装置连接在皮带输送机一侧，并与所述缩分机对齐；所述皮带输送机具有输送箱，减速电机驱动输送皮带在所述输送箱内循环转动，在输送箱的两端之间设有至少一个“门”字形的缩分下料口；

称X-Z平面为水平面，Y轴为铅垂方向的假想轴，所述皮带输送机的输送皮带的送料方向为Z轴方向；所述缩分机具有X轴安装架、Y轴安装架与切割斗安装架，所述Y轴安装架能够被X轴电机驱动沿X轴方向移动，所述切割斗安装架能够被Y轴电机驱动沿Y轴方向移动，所述切割斗安装架安装有至少一个切割斗，所述至少一个切割斗的数目与所述缩分下料口的数目一致，并对应于所述缩分下料口的位置设置，所述切割斗下表面开放，与下表面邻接并位于X轴方向上的一侧表面为开放面；

所述下料装置具有至少一个溜管，所述至少一个溜管的数目和间距均与所述缩分下料口的数目和间距一致，每个溜管朝X轴方向均开设有一个接料口，每个接料口分别与一个所述缩分下料口的一侧对接固定，每个溜管下部出口的下方还设有一个样盘托架；所述溜管还连接有振动电机。

2.根据权利要求1所述的在线自动水分测定系统，其特征在于：所述切割斗上与所述开放面相对的一侧表面上固定有毛刷，所述毛刷底面超出所述切割斗底面一定长度。

3.根据权利要求1所述的在线自动水分测定系统，其特征在于：还包括隔离装置，所述隔离装置将一个密闭空间分隔为来料区与所述测定区，在所述来料区内设有弃料装置以及所述取样装置；

所述隔离装置包括隔板与隔离门，所述隔板将来料区与测定区隔断，所述隔板上开设有通道，所述隔离门安装在隔板上，能够控制所述通道的启闭。

4.根据权利要求3所述的在线自动水分测定系统，其特征在于：所述隔离门包括安装在隔板上的隔离滑道以及通过滑动轴承能够在隔离滑道上滑动的门板，固定在隔板上的隔离电机通过丝杆螺母驱动所述门板沿隔离滑道往复移动，能够使门板遮挡住所述通道或者不再遮挡所述通道。

5.根据权利要求1所述的在线自动水分测定系统，其特征在于：所述取盘装置包括取盘滑道以及能够在取盘滑道上滑动的移动平台，取盘电机能够驱动所述移动平台在取盘滑道上往复滑动，所述移动平台下方安装有真空吸盘和接近开关，所述取盘装置还包括设置在支架下方的存盘台；

所述取盘装置设有至少一套，其数目和间距均与所述缩分下料口的数目和间距一致。

6.根据权利要求1所述的在线自动水分测定系统，其特征在于：所述测定装置是在水分测定仪一侧设有开关盖装置，其中：

所述水分测定仪设有可打开的盖，盖上设有红外加热盘，水分测定仪内设有盘架，盘架下设有称重传感器；

所述开关盖装置具有连接着所述盖的捏指，所述捏指安装在旋转臂上，旋转臂与臂座通过旋转轴连接，所述旋转轴与所述盖的枢轴重合，旋转臂还通过旋转螺母连接丝杆步进电机，丝杆步进电机的座通过铰链与底座连接。

7.根据权利要求1所述的在线自动水分测定系统，其特征在于：所述机械手装置包括X轴滑台、Y轴滑台以及至少一个机械爪，Y轴滑台通过Y轴连接件能够被X轴滑台驱动作X轴方向位移，所述机械爪通过X轴连接件能够被Y轴滑台驱动作Y轴方向位移，所述机械爪的开合能够抓取样盘或者松开样盘；所述机械爪的数目和间距均与所述缩分下料口的数目和间距一致；

所述机械爪设有与X轴连接件连接的平台，平台上设有两条平行的Z向滑轨，其中一条Z向滑轨通过滑动轴承安装有前齿条，另一条Z向滑轨通过滑动轴承安装有后齿条，所述前齿条与后齿条的相对面通过齿轮啮合连接，所述齿轮连接在直流电机上，前齿条上固定有左夹臂，后齿条上固定有右夹臂。

8.根据权利要求3所述的在线自动水分测定系统，其特征在于：所述弃料装置是安装于样盘托架下方的弃料盒，其开口朝上。