CN105690260B - 基于位移传感技术的建筑石材连续抛磨过程在线检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于位移传感技术的建筑石材连续抛磨过程在线检测系统，包括位移检测装置、输送装置、信号收发装置、主控装置、警报装置，基于激光位移传感技术实时检测磨头的位置，结合建筑石材的结构构造、质地等特点结合，实现了对建筑石板材连续抛磨过程的破损和断裂的快速在线检测；本发明的一种基于位移传感技术的建筑石材连续抛磨过程在线检测系统，对建筑石板材连续抛磨过程进行在线检测，具有实时无损检测、准确性高、便于进行智能化控制，提高了生产效率，降低建筑石材连续抛磨过程的破损和断裂率，并避免了产品不合格造成的生产资源浪费等优点。

Description

基于位移传感技术的建筑石材连续抛磨过程在线检测系统

技术领域

本发明涉及一种建筑石材加工过程在线检测装置，特别是涉及一种基于激光位移传感技术的建筑石材连续抛磨过程在线检测系统。

背景技术

建筑石材是建材行业中重要产品之一，是现代建筑建造、装修中不可或缺的材料。在建筑石材加工行业中，连续抛磨设备对石材加工质量起着关键作用，采用传统的全自动连续抛磨设备进行抛磨时，建筑石板材在磨头高速旋转受力下常因裂缝、放置不平等引发瞬间断裂。如果未能及时处理，会导致磨机上用的磨料盘中磨料因瞬间压力过大而断裂，不仅造成磨料浪费，而且石板断裂后磨头进一步下压极易损伤输送带，产生碎石向四处飞溅，造成严重干扰后续工序。并且石板断裂后磨头进一步下压造成输送带的毁坏，而输送带的缝合非常复杂，需要额外增加工人工作量，对设备进行维修。对建筑石板材连续抛磨过程中破损和断裂的快速准确在线检测，对提高生产效率和产品良率至关重要。现有的建筑石材全自动连续抛磨设备，缺乏对建筑石板材连续抛磨过程破损和断裂的有效检测，容易造成板材断裂进而严重影响生产加工效率；针对连续抛磨设备在抛磨过程中易出现石材断裂的技术瓶颈问题，开发一套基于激光位移传感技术的在线自动化检测系统，可以将在线检测结果反馈给控制系统，为实现智能化控制提供反馈信息，将有利于提高建筑石材抛磨效率，对我国建筑石材加工设备的设计制造和石材生产加工效率的提升具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服上述在先技术的不足，提供了一种基于激光位移传感技术的建筑石材连续抛磨过程在线检测系统，利用该系统检测建筑石材抛磨过程中石材断裂的发生，具有实时检测、速度快、准确性高、精度能满足要求、可以及时反馈给控制中心便于对磨头工作状态进行智能化控制等优点。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于位移传感技术的建筑石材连续抛磨过程在线检测系统，其特点在于：本装置包括位移检测装置、输送装置、信号收发装置、主控装置、警报装置。

所述的位移检测装置，用以对高精度激光位移传感器模块与连续抛磨设备磨头的磨盘上表面距离进行实时检测，表征出各磨头的位置信息，向主控装置输出相应检测数据，该检测数据包含上述高精度激光位移传感器模块与连续抛磨设备磨头的磨盘上表面距离数据。

所述的位移检测装置是由规格相同、参数相同的M个第一高精度激光位移传感器模块和一个第二高精度激光位移传感器模块组成的。

优选的，所述的第一高精度激光位移传感器模块，M的数目范围为6～24。

所述的第一高精度激光位移传感器模块和第二高精度激光位移传感器模块，固定在输送装置上方的支撑架上，并保证每个高精度激光位移传感器处于同一平面上，保证各传感器模块探头与所述输送装置上的输送带的距离相等。

所述的支撑架固定在输送装置上方，平行于输送装置的输送带方向。

所述的第一高精度激光位移传感器模块和第二高精度激光位移传感器模块，固定在输送装置的支撑架上，并使探头方向垂直向下，保证输送装置将建筑石板材输送到磨头下方，使传感器模块探头探测方向与板材垂直。

所述的第一高精度激光位移传感器模块，固定在连续抛磨设备每个磨头的正上方，并保持激光测距点的位置正好位于磨头的磨盘上表面，并且这些所述的第一高精度激光位移传感器模块与磨头是相互分离的，不受磨头的抬升和下压而改变位置。

所述的第二高精度激光位移传感器模块固定在输送装置的前端，激光测距点的位置在没有建筑石板材时位于所述输送装置的输送带上表面，在有建筑石板材时位于该建筑石板材上表面。

所述的输送装置，用于将建筑石板材输送通过连续抛磨装置的磨头下方，主控装置控制汽缸内气压，使磨头下压到建筑石板材上表面进行抛磨，并最终使该建筑石板材以预定速度脱离并进入到下一道工序中。

所述的输送装置包括：输送机支架，输送带，以及驱动输送带以预定速度移动的驱动装置。

所述的输送带的宽度为1.0～2.0m。

所述的输送带的长度为1.5～6.0m。

输送带的输送速度控制为0～0.5m/s。

所述的信号收发装置，用于将位移检测装置采集到的相应检测数据，通过相应通信接口传输到主控装置中。

主控装置上安装了主控制系统软件，接收位移检测装置输出的距离检测数据，测量数据存储，自适应地修正判断阈值，采用预设的数据处理算法对采集的数据进行处理，并与判断阈值进行比较，判断该建筑石板材是否发生断裂。

预设的数据处理算法，包含剔除异常数据、多次检测数据求平均值。

所述的主控装置通过采集所述的第二高精度激光位移传感器模块的检测数据，对判断阈值进行自适应修正。

计算机上的主控制系统，根据计算和分析的结果，实时控制连续抛磨设备的工作状态和磨头的抬升和下压。

所述的警报装置，为蜂鸣器、喇叭或LED警报灯，用于在所述主控装置判断到建筑石板材在连续抛磨过程中发生了断裂后进行警报。

优选地，所述的警报装置分别安装在连续抛磨装置的每一个磨头的上方，当主控装置判断到建筑石板材在连续抛磨过程中某个位置发生断裂时，该磨头处的警报装置发出警报，便于工人根据警报显示的结果对该处断裂位置进行清理等操作。

本发明具有如下优点：

1、本发明基于位移传感技术的建筑石材连续抛磨过程在线检测系统，采用多台高精度激光位移传感器协同工作的方式，对连续抛磨生产线上的多个磨头位置信息进行检测，通过磨头的位移量判断石材断裂的发生，采用无损的检测方式有效降低建筑石板材破损和断裂的发生。

2、本发明采用自适应修正判断阈值的手段，对检测算法进行优化，可以保证该检测方式准确应用到不同批次、不同质量的建筑石板材连续抛磨生产线中。

3、本发明的基于位移传感技术的建筑石材连续抛磨过程在线检测系统，通过磨头工作状态的反馈控制避免建筑石板材断裂后磨头继续下压打磨，将有利于提高建筑石材抛磨效率，对我国建筑石材加工设备的设计制造和石材生产加工效率的提升具有重要意义。

附图说明

图1为本发明的基于位移传感技术的建筑石材连续抛磨过程在线检测系统装置示意图。

图2为未抛磨时磨头工作状态示意图。

图3为正常抛磨时磨头工作状态示意图。

图4为建筑石板材断裂时磨头工作状态示意图。

图5为基于高精度激光位移传感的系统程序流程图。

图6为本发明的基于位移传感技术的建筑石材连续抛磨过程能检测系统的原理框图。

其中图1中的A处表示断裂处。

1、支撑架；2、第一高精度激光位移传感器模块；3、汽缸；4、磨头；5、磨盘；6、建筑石板材；7、输送带；8、输送装置；9、输送机支架；10、警报装置；21、第二高精度激光位移传感器模块；201、支撑架；202、第一高精度激光位移传感器模块；203、磨头；204、磨盘；205、建筑石板材；206、输送带；301、支撑架；302、第一高精度激光位移传感器模块；303、磨头；304、磨盘；305、建筑石板材；306、输送带；401、支撑架；402、第一高精度激光位移传感器模块；403、磨头；404、磨盘；405、建筑石板材；406、碎石；407、输送带；408、第二高精度激光位移传感器模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明具体实施例如下：

本实施例中对经过初步切割加工的长3.0m、宽1.2m、高10cm的花岗岩石板材，采用市面上常用的16磨头全自动连续抛磨设备进行抛磨；将该在线监测系统安装在该抛磨设备上并对板材抛磨过程进行实时在线检测，获得各个磨头的工作状态，并判断抛磨过程是否发生断裂，当发生断裂时整个抛磨设备急停或者断裂处磨头智能化抬升一定高度避免损坏输送带，最终将该花岗岩石板材输送到下一道工序中。

如图1所示，一种基于位移传感技术的建筑石材连续抛磨过程在线检测系统，本装置包括位移检测装置、输送装置8、信号收发装置、主控装置、警报装置10；

所述的位移检测装置，用以对第一高精度激光位移传感器模块2与连续抛磨设备磨头4的磨盘5上表面距离进行实时检测，表征出各磨头4的位置信息，向主控装置输出相应检测数据，该检测数据包含上述第一高精度激光位移传感器模块2与连续抛磨设备磨头4的磨盘5上表面距离。

所述的位移检测装置是由规格相同、参数相同的十六个第一高精度激光位移传感器模块2和一个第二高精度激光位移传感器模块21组成的。

所述的十六个第一高精度激光位移传感器模块和所述的一个第二高精度激光位移传感器模块，固定在所述输送装置8上方的支撑架1上，并保证每个第一高精度激光位移传感器2处于同一平面上，保证各传感器模块探头与所述输送装置8上的输送带7的距离相等，都等于30cm；

所述的支撑架1固定在所述的输送装置8上方，平行于所述的输送装置8的输送带7方向；

所述的十六个第一高精度激光位移传感器模块2和所述的一个第二高精度激光位移传感器模块21，固定在所述的输送装置8的支撑架1上，并使探头方向垂直向下，保证所述的输送装置8将建筑石板材6输送到磨头4下方，使传感器模块探头探测方向与建筑石板材6垂直；

所述的十六个第一高精度激光位移传感器模块2，固定在连续抛磨设备每个磨头4的正上方，并保持激光测距点的位置正好位于磨头4的磨盘8上表面，并且这些所述的第一高精度激光位移传感器模块2与磨头4是相互分离的，不受磨头4的抬升和下压而改变位置；

所述的第二高精度激光位移传感器模块21固定在所述的输送装置8的前端，激光测距点的位置在没有建筑石板材6时位于所述输送装置8的输送带7上表面，在有建筑石板材6时位于该建筑石板材6上表面；

所述的输送装置8，用于将建筑石板材6输送通过连续抛磨装置的磨头4下方，主控装置控制汽缸3内气压，使磨头4下压到建筑石板材6上表面进行抛磨，并最终使该建筑石板材6以预定速度脱离并进入到下一道工序中。

所述的输送装置8包括：输送机支架9，输送带7，以及驱动输送带以预定速度移动的驱动装置。

所述的输送装置8的输送带7的长度为5m，宽度为2m，输送速度为0.2m/s。

所述的信号收发装置，用于将位移检测装置采集到的相应检测数据，通过相应通信接口传输到主控装置中。

所述的主控装置上安装了主控制系统软件，接收所述的位移检测装置输出的距离检测数据，测量数据存储，自适应地修正判断阈值，采用预设的数据处理算法对采集的数据进行处理，并与判断阈值进行比较，判断该建筑石板材6是否发生断裂。

所述的预设的数据处理算法，包含剔除异常数据、多次检测数据求平均值。

所述的主控装置通过采集所述的第二高精度激光位移传感器模块21的检测数据，对所述的判断阈值进行自适应修正。

所述的计算机上的主控制系统，根据计算和分析的结果，实时控制连续抛磨设备的工作状态和磨头4的抬升和下压。

所述的警报装置10，为蜂鸣器、喇叭或LED警报灯，用于在所述主控装置判断到建筑石板材6在连续抛磨过程中发生了断裂后进行警报。

所述的警报装置10分别安装在连续抛磨装置的每一个磨头4的上方，当所述的主控装置判断到建筑石板材6在连续抛磨过程中某个位置发生断裂时，该磨头4处的警报装置10发出警报，便于工人根据警报显示的结果对该处断裂位置进行清理等操作。

主控装置控制输送装置8的输送状态，输送带7将花岗岩石板材6输送到连续抛磨设备上，该建筑石板材6首先被输送到第二高精度激光位移传感器模块21正下方，第二高精度位移传感器模块21实时检测其与该未抛磨的建筑石板材6的距离，并将检测数据发送给主控装置，主控装置根据该检测数据自适应修正判断阈值；输送带7继续将该建筑石板材6向前输送，主控装置控制各磨头4下压到建筑石板材6表面进行抛磨，各第一高精度位移传感器模块2分别实时检测其与对应磨头4上磨盘5的距离，并将该检测数据发送给主控装置；主控装置采用剔除异常数据、多次检测数据求平均值算法对采集的数据进行处理，并与判断阈值进行比较，分析判断该建筑石板材6在各磨头4抛磨处是否发生断裂；当判断该建筑石板材6发生断裂时，主控装置控制连续抛磨设备急停，或者向各警报装置10发出指令发出警报，并向各磨头4发出指令，使断裂处上方的磨头4抬升一定高度，以保护输送带7不被磨头4损坏。对于未检测到断裂的建筑石板材6，主控装置控制各磨头4正常工作，抛磨完成后，输送带7将该建筑石板材6输送到下一道工序中。

基于高精度位移传感技术的建筑石材连续抛磨过程在线检测的工作原理如下：采用脉冲式激光测距方法，将各个高精度激光位移传感模块探头分别固定在每个磨头上方，即输送装置8上方的支撑架1上，各高精度激光位移传感器模块与每个磨头相互分离，并使每个高精度激光位移传感器处于同一平面上，保证各传感器模块探头与输送带的距离相等；高精度激光位移传感器模块分别测量其与各个磨头的磨盘上表面之间的实时距离；以各高精度激光位移传感器模块所在的平面作为参考平面，以其与磨盘的距离表征磨头位移信息。

如图2所示，假定建筑石板材205未抛磨时各个磨头203的磨盘204上表面到第一高精度激光位移传感器模块202的距离为h₀。

如图3所示，当该建筑石板材305被正常抛磨时，第一高精度激光位移传感器模块302到磨头303的磨盘304上表面的距离为h₁。

如图4所示，当该建筑石板材405在抛磨过程中发生断裂时，产生碎石406，磨头403会直接下压甚至到输送带407上，此时第一高精度激光位移传感器模块402与磨头403的磨盘404上表面距离为h₂，则磨头下压的距离Δh_下压＝h₂-h₁，假设预设的判断阈值为h_阈值，当Δh_下压≥h_阈值时判断该建筑石板材发生了断裂。该判断阈值h_阈值由系统软件自适应修正，由板材抛磨之前检测到的第二高精度激光位移传感器模块408与建筑石板材405的距离h_修正所反应的该建筑石板材405的厚度h_石决定。

如图5为基于高精度激光位移传感的系统程序流程图，系统通过读取建筑石板材抛磨之前第二高精度激光位移传感器模块检测到的其与板材的距离h_修正对判断阈值h_阈值进行自适应修正。各第一高精度激光位移传感器模块实时探测其与各磨头的磨盘上表面之间的距离，从而计算连续抛磨过程中磨头下压的距离Δh_下压；比较该下压距离Δh_下压与判断阈值h_阈值，当Δh_下压≥h_阈值时，主控装置判定该磨头处的建筑石板材发生了断裂，并执行报警程序，主控装置控制整个连续抛磨设备急停或者对各磨头发出指令，使断裂处的磨头抬升一定高度，降低建筑石材连续抛磨过程中的破损率，并避免磨头对输送带的损坏。

如图6所示的是本发明的基于位移传感技术的建筑石材连续抛磨过程检测系统的原理框图，用于对建筑石材连续抛磨过程缺陷和断裂进行在线自动化检测；输送装置将花岗岩、大理石和人造石英石等建筑石板材输送到连续抛磨装置的磨头下方，主控装置控制磨头下压到建筑石板材上表面进行抛磨；高精度激光位移传感模块以对探头与连续抛磨设备磨头的磨盘上表面距离进行实时检测，表征出各磨头的位置信息，并通过信号收发模块，将检测数据传入主控装置；主控装置结合花岗石、大理石与人造石英石等建筑石材的结构构造、质地等特点结合，对采集的检测数据进行处理，并与判断阈值进行比较，分析判断该建筑石板材在各磨头抛磨处是否发生断裂；当判断该建筑石板材发生断裂时，主控装置控制连续抛磨设备急停，或者控制断裂处上方的警报装置发出警报，并向各磨头发出指令，使断裂石板材上方的磨头抬升一定高度，以保护输送带不被磨头损坏。对于未检测到断裂的建筑石材，主控装置控制各磨头正常工作状态，抛磨完成后，输送带将该建筑石板材输送到下一道工序中。

本发明的一种基于位移传感技术的建筑石材连续抛磨过程在线检测系统的工作过程如下：

主控装置控制输送装置的输送状态，输送带将花岗岩、大理石或人造石等建筑石板材输送到连续抛磨设备上，该建筑石板材首先被输送到第二高精度激光位移传感器模块正下方，第二高精度位移传感器模块实时检测其与该未抛磨的建筑石板材的距离，并将检测数据发送给主控装置，主控装置根据该检测数据自适应修正判断阈值；输送带继续将该建筑石板材向前输送，主控装置控制各磨头下压到板材表面进行抛磨，各第一高精度位移传感器模块分别实时检测其与对应磨头上磨盘的距离，并将该检测数据发送给主控装置；主控装置采用预设的数据处理算法对采集的数据进行处理，并与判断阈值进行比较，分析判断该建筑石板材在各磨头抛磨处是否发生断裂；当判断该建筑石板材发生断裂时，主控装置控制连续抛磨设备急停，或者向各警报装置发出指令发出警报，并向各磨头发出指令，使断裂处上方的磨头抬升一定高度，以保护输送带不被磨头损坏。对于未检测到断裂的建筑石材，主控装置控制各磨头正常工作状态，抛磨完成后，输送带将该建筑石板材输送到下一道工序中。

基于高精度位移传感技术的建筑石材连续抛磨过程在线检测的工作原理如下：采用脉冲式激光测距方法，将各个高精度激光位移传感模块探头分别固定在每个磨头上方，即输送装置上方的支撑架上，各高精度激光位移传感器模块与每个磨头相互分离，并使每个高精度激光位移传感器处于同一平面上，保证各传感器模块探头与输送带的距离相等；高精度激光位移传感器模块分别测量其与各个磨头的磨盘上表面之间的实时距离；以各高精度激光位移传感器模块所在的平面作为参考平面，以其与磨盘的距离表征磨头位移信息，假定未抛磨时各个磨头的磨盘上表面到高精度激光位移传感器模块的距离为h₀；则当该板材被正常抛磨时，高精度激光位移传感器模块到磨头的磨盘上表面的距离为h₁；当该建筑石板材在抛磨过程中发生断裂时，磨头会直接下压甚至到传送带上，此时高精度激光位移传感器模块与磨头的磨盘上表面距离为h₂，则磨头下压的距离Δh_下压＝h₂-h₁，假设预设的判断阈值为h_阈值，当Δh_下压≥h_阈值时判断该建筑石板材发生了断裂。该判断阈值h_阈值由系统软件自适应修正，由板材抛磨之前检测到的第二高精度激光位移传感器模块与建筑石板材的距离h_修正所反应的该建筑石板材的厚度h_石决定。

一种基于位移传感技术的建筑石材连续抛磨过程在线检测系统适应性好，检测效率和准确性高，实现了对建筑石板材连续抛磨过程的破损和断裂的快速在线检测，解决了现有连续抛磨设备在抛磨过程中易出现石材断裂进而造成设备故障的技术瓶颈问题；可以及时反馈给控制中心便于对磨头工作状态进行智能化控制，提高了生产效率，降低建筑石材连续抛磨过程的破损和断裂率，并避免了产品不合格造成的生产资源浪费。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于位移传感技术的建筑石材连续抛磨过程在线检测系统，其特点在于：包括位移检测装置、输送装置、信号收发装置、主控装置、警报装置；

位移检测装置，用以对高精度激光位移传感器模块与连续抛磨设备磨头的磨盘上表面距离进行实时检测，表征出各磨头的位置信息，向主控装置输出相应检测数据，该检测数据包含上述高精度激光位移传感器模块与连续抛磨设备磨头的磨盘上表面距离数据；

位移检测装置是由规格相同、参数相同的M个第一高精度激光位移传感器模块和一个第二高精度激光位移传感器模块组成的；

M个第一高精度激光位移传感器模块和所述的一个第二高精度激光位移传感器模块，固定在所述输送装置上方的支撑架上，并保证每个高精度激光位移传感器处于同一平面上，保证各传感器模块探头与所述输送装置上的输送带的距离相等；并使探头方向垂直向下，输送装置将建筑石板材输送到磨头下方，使传感器模块探头探测方向与板材垂直；

支撑架固定在所述的输送装置上方，平行于输送装置的输送带方向；

M个第一高精度激光位移传感器模块，固定在连续抛磨设备每个磨头的正上方，并保持激光测距点的位置正好位于磨头的磨盘上表面，并且这些所述的第一高精度激光位移传感器模块与磨头是相互分离的，不受磨头的抬升和下压而改变位置；

第二高精度激光位移传感器模块固定在输送装置的前端，激光测距点的位置在没有建筑石板材时位于所述输送装置的输送带上表面，在有建筑石板材时位于该建筑石板材上表面；

输送装置，用于将建筑石板材输送通过连续抛磨装置的磨头下方，主控装置控制气缸内气压，使磨头下压到建筑石板材上表面进行抛磨，并最终使该建筑石板材以预定速度脱离并进入到下一道工序中；

输送装置包括：输送机支架，输送带，以及驱动输送带以预定速度移动的驱动装置；

信号收发装置，用于将位移检测装置采集到的相应检测数据，通过相应通信接口传输到主控装置中；

主控装置上安装了主控制系统软件，接收所述的位移检测装置输出的距离检测数据，测量数据存储，自适应地修正判断阈值，采用预设的数据处理算法对采集的数据进行处理，并与判断阈值进行比较，判断该建筑石板材是否发生断裂；

预设的数据处理算法，包含剔除异常数据、多次检测数据求平均值；

主控装置通过采集所述的第二高精度激光位移传感器模块的检测数据，对所述的判断阈值进行自适应修正；

计算机上的主控制系统，根据计算和分析的结果，实时控制连续抛磨设备的工作状态和磨头的抬升和下压；

警报装置，为蜂鸣器、喇叭或LED警报灯，用于在主控装置判断到建筑石板材在连续抛磨过程中发生了断裂后进行警报。

2.根据权利要求1所述的一种基于位移传感技术的建筑石材连续抛磨过程在线检测系统，其特征在于，警报装置分别安装在连续抛磨装置的每一个磨头的上方，当主控装置判断到建筑石板材在连续抛磨过程中某个位置发生断裂时，该磨头处的警报装置发出警报，便于工人根据警报显示的结果对断裂位置进行清理操作。

3.根据权利要求1所述的一种基于位移传感技术的建筑石材连续抛磨过程在线检测系统，其特征在于，第一高精度激光位移传感器模块，M的数目范围为6～24。

4.根据权利要求1所述的一种基于位移传感技术的建筑石材连续抛磨过程在线检测系统，其特征在于，输送带的宽度为1.0～2.0m。

5.根据权利要求1所述的一种基于位移传感技术的建筑石材连续抛磨过程在线检测系统，其特征在于，输送带的输送速度控制为0～0.5m/s。