CN111398119B - 一种透气性检测机器人系统及烧结过程控制方法、系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种透气性检测机器人系统及烧结过程控制方法、系统，控制机器人系统对第一检测样本和第二检测样本进行水分含量检测、粒度组成检测和堆密度检测，并计算混合料的堆密度变化率。根据混合料的堆密度变化率和对应的预设系数调整策略调整混合料的透气性修正系数，并计算混合料的透气性和透气性变化率。控制烧结过程智能控制模型选择与混合料的透气性变化率对应的目标控制策略，以及，在烧结过程的当前工艺参数不满足需求时，调整烧结过程的工艺参数。可见，本发明提供的方法及系统，可实现混合料透气性的检测，以透气性为基准调整烧结过程的工艺参数，调整精度更高，避免烧结过程出现过烧现象，以保证烧结制品的质量。

Description

一种透气性检测机器人系统及烧结过程控制方法、系统

技术领域

本申请涉及烧结工艺检测领域，尤其涉及一种透气性检测机器人系统及烧结过程控制方法、系统。

背景技术

在冶金烧结领域，烧结混合料的透气性对烧结工艺生产至关重要，混合料具有良好的透气性可以避免出现过烧现象。可见，在烧结过程中，保证混合料的透气性在合适的范围内，可以提高烧结制品的质量。

烧结混合料通常由混合机对烧结物料进行混合制粒过程得到，混合制粒是烧结工艺中的核心工艺过程，直接决定混合料的透气性，影响烧结的生产过程。在烧结过程使用的设备为烧结台车，烧结过程的工艺参数即为烧结台车的工艺参数，包括：料层厚度、车轮运行速度和进风量。

透气性的好坏影响烧结终点的稳定，透气性过好，烧结终点超前；透气性差，烧结终点滞后，而烧结过程的工艺参数也影响透气性的好坏。可见，为保证混合料的透气性，需对烧结过程的工艺参数进行调整，以保证烧结终点的稳定。因此，如何以透气性为中心对烧结过程的工艺参数进行调整，成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种透气性检测机器人系统及烧结过程控制方法、系统，以解决现有的方法无法以透气性为中心对烧结过程的工艺参数进行精准调整的问题。

第一方面，本申请提供了一种基于透气性检测机器人系统的烧结过程控制方法，包括以下步骤：

控制机器人系统对第一检测样本和第二检测样本进行水分含量检测、粒度组成检测和堆密度检测，确定第一检测样本的水分含量和堆密度，以及，第二检测样本的粒度组成和堆密度；所述第一检测样本和第二检测样本是指烧结物料经过混合机进行混合制粒后得到的混合料；

基于所述第一检测样本的堆密度和第二检测样本的堆密度，确定混合料的堆密度，以及，计算混合料的堆密度变化率；

在所述第一检测样本的水分含量位于预置水分阈值范围内的情况下，根据所述混合料的堆密度变化率，按照对应的预设系数调整策略调整混合料的透气性修正系数；

基于调整后的所述混合料的透气性修正系数和第二检测样本的粒度组成，计算所述混合料的透气性，以及，计算所述混合料的透气性变化率；

控制烧结过程智能控制模型在预设控制模型策略中，选择与所述混合料的透气性变化率对应的目标控制策略，以及，在烧结过程的当前工艺参数不满足需求时，调整烧结过程的工艺参数。

进一步地，所述第一检测样本盛装在第一接样杯中，所述第二检测样本盛装在第二接样杯中；以及，控制机器人系统对第一检测样本和第二检测样本进行堆密度检测，包括：

控制所述机器人系统中的称重装置对所述第一接样杯中的第一检测样本进行称重，以及，对所述第二接样杯中的第二检测样本进行称重，得到第一检测样本初始净重W₁₀和第二检测样本初始净重W₂₀；

获取所述第一接样杯的体积V₁和所述第二接样杯的体积V₂；

根据所述第一接样杯的体积V₁和第一检测样本初始净重W₁₀，按照式p1＝W₁₀/V₁，确定第一检测样本的堆密度p1；

根据所述第二接样杯的体积V₂和第二检测样本初始净重W₂₀，按照式p2＝W₂₀/V₂，确定第二检测样本的堆密度p2。

进一步地，所述基于第一检测样本的堆密度和第二检测样本的堆密度，确定混合料的堆密度，包括：

按照式Px＝K1×p1+(1-K1)×p2，计算混合料的堆密度；

式中，Px为混合料的堆密度，p1为第一检测样本的堆密度，p2为第二检测样本的堆密度，K1为系数，取值范围为0.4-0.6。

进一步地，所述计算混合料的堆密度变化率，包括：

获取第一检测时长内，所述机器人系统检测的至少一个混合料的堆密度；

根据每个检测过程对应的混合料的堆密度Px_i，按照式

计算第一检测时长内混合料的平均堆密度Px0；n为在第一检测时长内的检测次数；

根据所述混合料的平均堆密度和当前检测过程对应的混合料的堆密度Px_i，按照式λ＝(Px_i—Px0)/Px0，计算混合料的堆密度变化率λ。

进一步地，所述根据混合料的堆密度变化率，按照对应的预设系数调整策略调整混合料的透气性修正系数，包括：

判断所述混合料的堆密度变化率是否满足修正触发值；

如果所述混合料的堆密度变化率大于修正触发值，则确定第一预设系数调整策略，以及，基于所述第一预设系数调整策略调整混合料的透气性修正系数；

如果所述混合料的堆密度变化率小于修正触发值，则确定第二预设系数调整策略，以及，基于所述第二预设系数调整策略调整混合料的透气性修正系数。

进一步地，所述基于调整后的混合料的透气性修正系数和第二检测样本的粒度组成，计算所述混合料的透气性，包括：

基于调整后的混合料的透气性修正系数b₀、b₁、b₂、b₃和b₄，以及，第二检测样本的粒度组成(ω₁、ω₂、ω₃、ω₄)，按照式P＝b₀+[b_1*ω₁+b_2*ω₂+b_3*ω₃+b_4*ω₄]×100，计算所述混合料的透气性P；

其中，ω₁为第二检测样本中粒度<3mm的粒度组成比例，ω₂为第二检测样本中粒度在3mm-5mm的粒度组成比例，ω₃为第二检测样本中粒度在5mm-8mm的粒度组成比例，ω₄为第二检测样本中粒度>8mm的粒度组成比例；b₀为调整后的第一透气性修正系数，b₁为调整后的第二透气性修正系数，b₂为调整后的第三透气性修正系数，b₃为调整后的第四透气性修正系数，b₄为调整后的第五透气性修正系数。

进一步地，所述计算混合料的透气性变化率，包括：

获取第二检测时长内，所述机器人系统检测的至少一个混合料的透气性；

在至少一个检测过程对应的混合料的透气性中，选取混合料的粒度组成和水分含量均符合取值要求对应的透气性为有效透气性；

根据每个检测过程对应的有效透气性P_j，按照式

计算有效透气性平均值P₀；m为在第二检测时长内，且符合混合料的粒度组成和水分含量取值要求对应的检测次数；

根据所述有效透气性平均值和当前检测过程对应的混合料的透气性P_j，按照式β＝(P_j—P₀)/P₀，计算混合料的透气性变化率β。

进一步地，所述在预设控制模型策略中，选择与所述混合料的透气性变化率对应的目标控制策略，以及，在烧结过程的当前工艺参数不满足需求时，调整烧结过程的工艺参数，包括：

判断所述混合料的透气性变化率是否满足调整阈值范围；

如果所述混合料的透气性变化率大于或等于调整阈值范围上限值，则获取烧结过程的当前工艺参数，所述工艺参数包括烧结过程中烧结台车的料层厚度、车轮运行速度和进风量；

如果所述烧结台车的当前料层厚度小于预设料层厚度最大值，则在预设控制模型策略中，选择第一目标控制策略；以及，基于所述第一目标控制策略，增加烧结过程的当前料层厚度，控制烧结过程的当前车轮运行速度和当前进风量不变；

或者，如果所述烧结台车的当前料层厚度等于预设料层厚度最大值，以及，当前车轮运行速度小于预设车轮运行速度最大值，则在预设控制模型策略中，选择第二目标控制策略；以及，基于所述第二目标控制策略，增加烧结过程的当前车轮运行速度，控制烧结过程的当前进风量不变；

或者，如果所述烧结台车的当前料层厚度等于预设料层厚度最大值，当前车轮运行速度等于预设车轮运行速度最大值，以及，当前进风量大于预设进风量最小值，则在预设控制模型策略中，选择第三目标控制策略；以及，基于所述第三目标控制策略，减少烧结过程的当前进风量。

进一步地，所述在预设控制模型策略中，选择与所述混合料的透气性变化率对应的目标控制策略，以及，在烧结过程的当前工艺参数不满足需求时，调整烧结过程的工艺参数，还包括：

如果所述混合料的透气性变化率位于调整阈值范围内，则在预设控制模型策略中，选择第四目标控制策略；

基于所述第四目标控制策略，控制烧结过程的当前料层厚度和当前车轮运行速度不变，以及，按照烧透终点预报模型调整烧结过程的当前进风量。

进一步地，所述在预设控制模型策略中，选择与所述混合料的透气性变化率对应的目标控制策略，以及，在烧结过程的当前工艺参数不满足需求时，调整烧结过程的工艺参数，还包括：

如果所述混合料的透气性变化率小于或等于调整阈值范围下限值，则在所述烧结台车的当前进风量小于预设进风量最大值时，在预设控制模型策略中，选择第五目标控制策略；以及，基于所述第五目标控制策略，增加烧结过程的当前进风量，控制烧结过程的当前料层厚度和当前车轮运行速度不变；

或者，在所述烧结台车的当前料层厚度大于预设料层厚度最小值，当前进风量等于预设进风量最大值时，则在预设控制模型策略中，选择第六目标控制策略；以及，基于所述第六目标控制策略，减少烧结过程的当前料层厚度，控制烧结过程的当前车轮运行速度不变；

或者，在所述烧结台车的当前料层厚度等于预设料层厚度最小值，当前进风量等于预设进风量最大值时，以及，当前车轮运行速度大于预设车轮运行速度最小值时，在预设控制模型策略中，选择第七目标控制策略；以及，基于所述第七目标控制策略，减少烧结过程的当前车轮运行速度。

进一步地，所述控制机器人系统对第一检测样本进行水分含量检测，包括：

所述机器人系统包括机械臂、称重装置和微波干燥装置；

控制所述机械臂分别将第一接样杯和装有第一检测样本的第一接样杯放置在称重装置上进行称重，获得第一接样杯的空杯重量和第一检测样本初始重量；

控制机械臂将称重后的第一接样杯中的第一检测样本倒入微波干燥装置中进行烘干处理，烘干处理后经过称重得到第一检测样本烘干后重量；

基于所述第一检测样本初始重量和空杯重量，计算第一检测样本初始净重；

基于所述第一检测样本初始重量和第一检测样本烘干后重量，按照式M₁＝(W₁₀-W_dry)/W₁₀，计算第一检测样本的水分含量；

式中，M₁为第一检测样本的水分含量，W₁₀为第一检测样本初始净重，W_dry为第一检测样本烘干后重量。

进一步地，所述控制机械臂将称重后的第一接样杯的第一检测样本倒入微波干燥装置中进行烘干处理，烘干处理后经过称重得到第一检测样本烘干后重量，包括：

控制机械臂将称重后的第一接样杯中的第一检测样本放入微波干燥装置中的称重台上，进行烘干处理；

在干燥过程中，获取所述称重台称量的第一检测样本的实时重量；以及，根据所述第一检测样本初始重量，得到第一检测样本的重量变化量；

如果所述第一检测样本的重量变化量大于或等于5％，停止烘干处理；

控制机械臂将所述第一检测样本旋转180°，对旋转后的第一检测样本继续进行烘干处理；

在所述第一检测样本的重量变化量为0时，获取所述称重台称量的第一检测样本烘干后重量。

进一步地，控制机器人系统对第二检测样本进行粒度组成检测，包括：

所述机器人系统包括机械臂、称重装置、液氮定型装置和筛分装置；

控制机械臂将装有第二检测样本的第二接样杯放置在称重装置上进行称重，获得第二检测样本初始重量；

控制机械臂将装有第二检测样本的第二接样杯放入液氮定型装置中进行液氮定型处理；

控制机械臂将定型后的第二检测样本倒入筛分装置中进行筛分，得到不同粒度的检测样本；

利用所述称重装置称取多个不同粒度的检测样本的重量，根据不同粒度的检测样本的重量，计算第二检测样本的粒度组成。

进一步地，所述控制机械臂将装有第二检测样本的第二接样杯放入液氮定型装置中进行液氮定型处理，包括：

控制机械臂将第二接样杯中的第二检测样本倒入液氮定型装置的物料盘中，以及，将盛装第二检测样本的物料盘放置在与物料提升机构连接的支撑盘上；

控制所述物料提升机构驱动所述支撑盘下降到液氮定型罐中，使所述物料盘中的第二检测样本浸入液氮定型罐内的液氮中，进行液氮定型处理；

在达到液氮定型时间后，控制所述物料提升机构驱动支撑盘上升，使盛装第二检测样本的物料盘上升到液氮定型罐外。

进一步地，还包括：

控制机械臂夹取物料盘将定型后的第二检测样本倒入筛分装置进行筛分，由所述称重装置对当前物料盘进行称重，得到空物料盘质量；

获取物料盘的空盘质量，以及，基于所述空盘质量和空物料盘质量的比例关系，确定所述液氮定型装置对第二检测样本进行定型处理时的定型时间控制指标；

以所述定型时间控制指标调整液氮定型装置对第二检测样本进行下一次定型处理时的定型时间。

进一步地，所述基于空盘质量和空物料盘质量的比例关系，确定所述液氮定型装置对第二检测样本进行定型处理时的定型时间控制指标，包括：

计算所述空盘质量和空物料盘质量的比率；

如果所述比率位于第一参数范围内，则确定当前定型处理结果为过分定型，以及，确定所述液氮定型装置对第二检测样本进行定型处理时的第一定型时间控制指标；

如果所述比率位于第二参数范围内，则确定当前定型处理结果为过分定型，以及，确定所述液氮定型装置对第二检测样本进行定型处理时的第二定型时间控制指标；

如果所述比率位于第三参数范围内，则确定当前定型处理结果为系统误差，以及，确定所述液氮定型装置对第二检测样本进行定型处理时的第三定型时间控制指标。

进一步地，还包括：

控制机械臂将盛装有第二检测样本的物料盘放置在称重装置上，利用所述称重装置对盛装有第二检测样本的物料盘进行称重，得到物料盘总质量；

获取物料盘的空盘质量，以及，基于所述空盘质量和所述物料盘总质量，确定物料净重；

在所述筛分装置完成筛分过程后，由所述称重装置对筛分后的不同粒度的检测样本进行称重，得到筛分后物料净重；

基于所述空盘质量、物料净重、空物料盘质量和筛分后物料净重的比例关系，确定所述液氮定型装置对第二检测样本进行定型处理时的定型时间控制指标。

进一步地，所述基于空盘质量、物料净重、空物料盘质量和筛分后物料净重的比例关系，确定所述液氮定型装置对第二检测样本进行定型处理时的定型时间控制指标，包括：

基于所述空盘质量、物料净重和空物料盘质量，确定定型后物料净重；

计算所述筛分后物料净重与定型后物料净重的比值；

如果所述比值位于第四参数范围内，确定当前定型处理结果为过分不足，以及，确定所述液氮定型装置对第二检测样本进行定型处理时的第四定型时间控制指标；

如果所述比值位于第五参数范围内，确定当前定型处理结果为过分不足，以及，确定所述液氮定型装置对第二检测样本进行定型处理时的第五定型时间控制指标；

如果所述比值位于第六参数范围内，确定当前定型处理结果为过分不足，以及，确定所述液氮定型装置对第二检测样本进行定型处理时的第六定型时间控制指标。

进一步地，所述盛装第二检测样本的物料盘上升到液氮定型罐外之后，还包括：

在液氮定型装置的物料盘离开液氮定型罐后，获取液位检测传感器检测的液氮定型罐的当前液氮液位值；

若所述当前液氮液位值小于理想液位区间最低值，检测筛分装置的启动状态；

在所述筛分装置处于未启动状态时，则控制液氮补液罐开启，对所述液氮定型罐进行补液操作。

进一步地，还包括：

在进行补液操作过程中，判断所述当前液氮液位值是否达到理想液位区间最高值；

如果所述当前液氮液位值达到理想液位区间最高值，则控制液氮补液罐关闭，停止补液操作。

进一步地，还包括：

如果所述当前液氮液位值未达到理想液位区间最高值，则统计所述液氮补液罐的开启时长；

如果所述开启时长超过时间阈值，则控制液氮补液罐关闭，停止补液操作。

进一步地，所述控制机械臂将定型后的第二检测样本倒入筛分装置中进行筛分，得到不同粒度的检测样本，包括：

控制机械臂将定型后的第二检测样本倒入筛分装置的进料斗内，所述进料斗连接上层筛网；所述筛分机内置3层筛网，筛网孔径从上往下依次是8mm，5mm，3mm；

开启所述筛分装置，按照预设筛分时间对所述第二检测样本进行筛分，得到粒度<3mm的检测样本、粒度在3-5mm之间的检测样本、粒度在5-8mm之间的检测样本，以及，粒度>8mm的检测样本。

进一步地，所述利用称重装置称取多个不同粒度的检测样本的重量，根据不同粒度的检测样本的重量，计算第二检测样本的粒度组成，包括：

利用所述称重装置分别称取多个不同粒度的检测样本的重量，得到粒度<3mm的检测样本总重量W_t1、粒度在3-5mm之间的检测样本总重量W_t2、粒度在5-8mm之间的检测样本总重量W_t3，以及，粒度>8mm的检测样本总重量W_t4；所述盛料盘位于孔径为3mm的筛网的下方，用于接收粒度<3mm的混合料样本；

获取所述盛料盘重量、孔径为3mm的筛网重量、孔径为5mm的筛网重量、孔径为8mm的筛网重量和第二接样杯的空杯重量；所述盛料盘位于孔径为3mm的筛网的下方，用于接收粒度<3mm的混合料样本；

基于所述盛料盘重量W_k1，以及式W_m1＝W_t1-W_k1，确定粒度<3mm的检测样本的重量W_m1；基于所述孔径为3mm的筛网重量W_k2，以及式W_m2＝W_t2-W_k2，确定粒度在3-5mm之间的检测样本的重量W_m2；根据孔径为5mm的筛网重量W_k3，以及式W_m3＝W_t3-W_k3，确定粒度在5-8mm之间的检测样本的重量W_m3，以及，根据孔径为8mm的筛网重量W_k4，以及式W_m4＝W_t4-W_k4，确定粒度>8mm的检测样本的重量W_m4；

基于所述第二检测样本初始重量和空杯重量，计算第二检测样本初始净重W₂₀；

按照式

确定<3mm的粒度组成比例ω₁；按照式

确定3mm-5mm的粒度组成比例ω₂；按照式

确定5mm-8mm的粒度组成比例ω₃；按照式

确定>8mm的粒度组成比例ω₄；

确定第二检测样本的粒度组成(ω₁、ω₂、ω₃、ω₄)。

进一步地，所述控制机器人系统对第一检测样本和第二检测样本进行水分含量检测、粒度组成检测和堆密度检测之前，还包括：

控制机器人系统中的一体化取样装置抓取皮带机上输送的混合料，并进入溜槽内；所述混合料是指烧结物料经过混合机混合后得到的物料；

控制设置在所述溜槽出料口的放料开关开启，使所述溜槽内的混合料进入位于溜槽底部的第一接样杯中；

在所述第一接样杯中装满混合料时，控制所述放料开关关闭；所述第一接样杯中的混合料为第一检测样本；

控制机械臂将装满混合料的第一接样杯放置在称重装置上，以及，夹取第二接样杯并放置在溜槽底部；

开启放料开关，使所述溜槽内的混合料进入位于溜槽底部的第二接样杯中；所述第二接样杯中的混合料为第二检测样本。

进一步地，还包括：

判断所述第一检测样本的水分含量是否超过水分诊断阈值，以及，所述第二检测样本中的第三预置粒度范围对应的粒度组成是否超过粒度组成诊断阈值；

如果所述第一检测样本的水分含量超过水分诊断阈值，或者，所述第三预置粒度范围对应的粒度组成未超过粒度组成诊断阈值，则确定当前水分和粒度组成检测过程异常，将检测数据丢弃。

进一步地，还包括：

获取机器人系统检测的指定次检测过程对应的第一检测样本的水分含量，以及前一次检测过程对应的第一检测样本的水分含量；

计算两次检测过程的第一检测样本的水分含量的变化率；

如果所述变化率超过变化阈值，则确定当前水分检测过程异常，将检测数据丢弃。

第二方面，本申请还提供一种透气性检测机器人系统，包括：第一接样杯、第二接样杯、控制柜、以及分别与所述控制柜连接的机械臂、一体化取样装置、溜槽、称重装置、微波干燥装置、液氮定型装置和筛分装置；

所述控制柜用于根据工艺控制系统的控制信号产生相应的装置控制指令，所述装置控制指令用于控制所述机械臂、一体化取样装置、溜槽、称重装置、微波干燥装置、液氮定型装置和筛分装置动作；所述第一接样杯用于盛装第一检测样本，第二接样杯用于盛装第二检测样本；

所述一体化取样装置设置在皮带机的一侧，所述一体化取样装置的出料口设有溜槽，所述一体化取样装置用于抓取皮带机上输送的混合料并进入溜槽内；所述溜槽的底部设置第一接样杯或第二接样杯；所述溜槽的出料口设置放料开关，所述放料开关在开启时用于实现溜槽内的混合料装入第一接样杯或第二接样杯；

所述称重装置用于对第一接样杯和第二接样杯进行称重；所述微波干燥装置用于对第一检测样本进行烘干处理；所述液氮定型装置用于对第二检测样本进行液氮定型处理；所述筛分装置用于对第二检测样本进行筛分，得到不同粒度的检测样本；

所述控制柜用于根据检测数据确定第一检测样本的水分含量、第二检测样本的粒度组成、混合料的堆密度和透气性。

进一步地，还包括皮带机，所述皮带机连接所述混合机和机器人系统，所述皮带机用于输送混合机经过混合制粒得到的混合料；所述皮带机倾斜设置，所述皮带机的连接所述机器人系统的一端高于连接混合机一端2-2.5米。

进一步地，所述微波干燥装置包括：干燥箱，设置在干燥箱内的称重台，设置在称重台上的微波干燥容器，和设置在干燥箱上的干燥箱炉门；所述干燥箱内设置微波源，用于进行烘干处理；所述微波干燥容器用于盛装第一检测样本；所述称重台用于对微波干燥容器内的第一检测样本进行称重。

进一步地，所述液氮定型装置包括：液氮定型罐、物料盘、支撑盘和物料提升机构；其中，

所述支撑盘通过连接杆与所述物料提升机构连接，所述物料提升机构用于驱动所述支撑盘上下移动；所述液氮定型罐位于所述物料提升机构的一侧；

盛装有混合料的所述物料盘放置在支撑盘上，且位于所述液氮定型罐的上方，定型时，通过所述物料提升机构将所述物料盘下降到液氮定型罐内；

所述液氮定型罐内盛装有液氮，所述物料盘上设有漏液孔，所述漏液孔用于提高所述物料盘中的混合料与液氮的接触面积；

所述支撑盘的底部设有倒流孔，在定型完毕后，所述倒流孔用于将所述物料盘内的液氮倒流回液氮定型罐内。

进一步地，所述液氮定型装置还包括：液氮补液罐和设置在所述液氮定型罐内的液位检测传感器；所述液位检测传感器用于检测液氮定型罐内液氮的实时液位值，在所述实时液位值低于理想液位区间最低值时，所述液氮补液罐通过补液管道与液氮定型罐连通，以对所述液氮定型罐进行补液操作；所述补液管道上设有液用电磁阀，所述液用电磁阀用于控制所述液氮补液罐在补液时的开启和关闭。

第三方面，本申请还提供了一种基于透气性检测机器人系统的烧结过程控制系统，包括：工艺控制系统，以及，与所述工艺控制系统通信连接的烧结台车、烧结过程智能控制模型和第二方面所述的机器人系统；所述烧结台车用于在烧结过程对混合料进行烧结成型处理，得到烧结制品，所述烧结过程的工艺参数是指烧结台车的工艺参数；

所述工艺控制系统用于产生控制信号，并发送至所述机器人系统和所述烧结过程智能控制模型，以使所述机器人系统和所述烧结过程智能控制模型响应控制信号；

所述机器人系统用于根据工艺控制系统的控制信号对第一检测样本和第二检测样本进行水分含量检测、粒度组成检测和堆密度检测，确定第一检测样本的水分含量和堆密度，以及，第二检测样本的粒度组成和堆密度；所述第一检测样本和第二检测样本是指烧结物料经过混合机进行混合制粒后得到的混合料；

根据工艺控制系统的控制信号在所述第一检测样本的水分含量位于预置水分阈值范围内的情况下，根据所述混合料的堆密度变化率，按照对应的预设系数调整策略调整混合料的透气性修正系数；

基于调整后的所述混合料的透气性修正系数和第二检测样本的粒度组成，计算所述混合料的透气性，以及，计算所述混合料的透气性变化率；

所述烧结过程智能控制模型用于在预设控制模型策略中，选择与所述混合料的透气性变化率对应的目标控制策略，以及，在烧结过程的当前工艺参数不满足需求时，调整烧结过程的工艺参数。

由以上技术方案可知，本发明实施例提供了一种透气性检测机器人系统及烧结过程控制方法、系统，控制机器人系统对第一检测样本和第二检测样本进行水分含量检测、粒度组成检测和堆密度检测，确定第一检测样本的水分含量和堆密度，以及，第二检测样本的粒度组成和堆密度；根据两个检测样本的堆密度计算混合料的堆密度变化率。根据混合料的堆密度变化率和对应的预设系数调整策略调整混合料的透气性修正系数，并计算混合料的透气性和透气性变化率。控制烧结过程智能控制模型在预设控制模型策略中，选择与混合料的透气性变化率对应的目标控制策略，以及，在烧结过程的当前工艺参数不满足需求时，调整烧结过程的工艺参数。可见，本发明提供的方法及系统，可根据机器人检测的混合料的水分含量、粒度组成参数和堆密度，实现混合料透气性的检测，并可以透气性为基准单独调整烧结过程中某一出现异常的工艺参数，无需对烧结过程中的所有工艺参数进行同步调节，实现烧结过程的工艺参数的微调，调整精度更高，避免烧结过程出现过烧现象，以保证烧结制品的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的基于透气性检测机器人系统的烧结过程控制系统的结构框图；

图2为本发明实施例提供的基于透气性检测机器人系统的烧结过程控制系统的控制图；

图3为本发明实施例提供的皮带机的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的机器人系统的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的机器人系统的俯视框图；

图6为本发明实施例提供的一体化取样装置的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的接料状态示意图；

图8为本发明实施例提供的微波干燥装置的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的液氮定型装置的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的液氮定型装置的俯视图；

图11为本发明实施例提供的支撑杆的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的液氮定型装置处于定型状态的示意图；

图13为本发明实施例提供的物料盘的俯视图；

图14为本发明实施例提供的物料盘的立体图；

图15为本发明实施例提供的基于透气性检测机器人系统的烧结过程控制方法的流程图；

图16为本发明实施例提供的对第一检测样本进行水分含量检测的方法流程图；

图17为本发明实施例提供的对第二检测样本进行粒度组成检测的方法流程图；

图18为本发明实施例提供的进行液氮定型处理的方法流程图；

图19为本发明实施例提供的进行液氮定型时间控制的方法流程图；

图20为本发明实施例提供的确定定型时间控制指标的方法的流程图；

图21为本发明实施例提供的进行液氮定型时间控制的另一方法流程图；

图22为本发明实施例提供的确定定型时间控制指标的方法的另一流程图；

图23为本发明实施例提供的对液氮定型装置进行补液的方法流程图；

图24为本发明实施例提供的对第一检测样本和第二检测样本进行堆密度检测的方法流程图；

图25为本发明实施例提供的计算混合料的堆密度变化率的方法流程图；

图26为本发明实施例提供的透气性修正系数的取值表；

图27为本发明实施例提供的调整混合料的透气性修正系数的方法流程图；

图28为本发明实施例提供的调整混合料的透气性修正系数的策略图；

图29为本发明实施例提供的计算混合料的透气性变化率的方法流程图；

图30为本发明实施例提供的调整烧结过程的工艺参数的控制策略图。

具体实施方式

图1为本发明实施例提供的基于透气性检测机器人系统的烧结过程控制系统的结构框图；图2为本发明实施例提供的基于透气性检测机器人系统的烧结过程控制系统的控制图。参见图1和图2，本发明实施例提供的一种基于透气性检测机器人系统的烧结过程控制系统，用于根据混合料的水分含量、粒度组成参数和堆密度，实现混合料透气性的检测，以及时调整烧结工序中烧结台车对混合料进行烧结成型时的工艺参数，包括：烧结过程中烧结台车的料层厚度、车轮运行速度和进风量，使得经过调整工艺参数后的烧结台车能够制备出透气性好的烧结制品，避免出现过烧现象。

透气性是指固体料层允许气体通过的难易程度。透气性是烧结过程控制的关键，而混合料的堆密度、水分含量和粒度组成是体现烧结台车中料层透气性的关键参数。因此，在对烧结台车在烧结过程中的工艺参数进行调整时，可先对混合料进行堆密度、水分含量和粒度组成的检测，再根据检测结果确定混合料的透气性，进而实现烧结台车的工艺参数的调节。为此，该控制过程可由基于透气性检测机器人系统的烧结过程控制系统实现。

该控制系统包括：工艺控制系统1，以及，分别与工艺控制系统1通信连接的混合机2、皮带机3、机器人系统4、烧结台车6和烧结过程智能控制模型5。工艺控制系统1为烧结工艺过程的总控制器，可配置在计算机内，用于对烧结工艺过程中的各设备或装置进行控制；工艺控制系统1用于产生控制信号，并发送至机器人系统4和烧结过程智能控制模型5，以使机器人系统4和烧结过程智能控制模型5响应控制信号。混合机2用于对烧结物料进行混合制粒处理，得到混合料；皮带机3连接混合机2和机器人系统4，皮带机3用于输送混合机2经过混合制粒得到的混合料；机器人系统4即为水分含量、粒度组成和堆密度检测机器人，用于根据工艺控制系统1的控制信号检测混合料的水分含量、粒度组成和堆密度；烧结过程智能控制模型5为软件系统，可配置在计算机内，用于根据机器人系统4检测得到的混合料的水分含量、粒度组成和堆密度对烧结台车6中处于烧结状态的混合料的透气性进行计算，并利用透气性变化率对烧结过程中的工艺参数进行调整；烧结台车6用于在烧结过程对混合料进行烧结成型处理，得到烧结制品，烧结过程的工艺参数是指烧结台车的工艺参数。

图3为本发明实施例提供的皮带机的结构示意图。参见图3，本实施例中，皮带机3倾斜设置，皮带机3的连接机器人系统4的一端高于连接混合机2一端2-2.5米。将皮带机3倾斜设置，可以便于在皮带机3抓取混合料时，一体化取样装置41抓取到的混合料能够自然流下来，进入机器人系统4中设置的取样杯内。

图4为本发明实施例提供的机器人系统的结构示意图；图5为本发明实施例提供的机器人系统的俯视框图。参见图4和图5，机器人系统4包括第一接样杯、第二接样杯、控制柜40、以及分别与控制柜40连接的一体化取样装置41、机械臂42、称重装置43、微波干燥装置44、液氮定型装置45、筛分装置46和弃料装置47，可以同时实现混合料的水分含量和粒度组成的检测。

控制柜40为机器人系统4的控制系统，用于根据工艺控制系统1的控制信号产生相应的装置控制指令，装置控制指令用于控制一体化取样装置41、机械臂42、称重装置43、微波干燥装置44、液氮定型装置45、筛分装置46和弃料装置47动作。第一接样杯用于盛装第一检测样本，第二接样杯用于盛装第二检测样本，第一检测样本和第二检测样本为混合机2进行混合制粒得到的混合料；在一些实施例中，第一检测样本用于进行水分含量检测，第二检测样本用于进行粒度组成检测。

图6为本发明实施例提供的一体化取样装置的结构示意图；图7为本发明实施例提供的接料状态示意图。参见图6和图7，一体化取样装置41设置在皮带机3的一侧，一体化取样装置41由皮带机3上运输的混合料进行取样，取样位置为横截面取样，横截面取样可以保证取样具有代表性。

一体化取样装置41的出料口设有溜槽411，一体化取样装置41用于抓取皮带机3上输送的混合料并进入溜槽411内；溜槽411的底部设置第一接样杯或第二接样杯，溜槽411的出料口设置放料开关412，放料开关412在开启时用于实现溜槽内的混合料装入第一接样杯或第二接样杯。

溜槽411的出料口下方放置接样杯(第一接样杯或第二接样杯)，一体化取样装置41在皮带机3上抓取混合料并流进溜槽411内。放料开关412与控制柜40通信连接，在需要将接料杯中装满混合料时，控制柜40控制放料开关412开启，使得溜槽411内的混合料进入第一接样杯，得到第一检测样本。接样杯为定体积两杯，且两个接样杯的体积相同，而在其他实施例中，两个接样杯的体积也可不同，本实施例不做具体限定。

为获得两杯检测样本，溜槽411内的混合料分别先后装满第一接样杯和第二接样杯。为此，在完成第一接样杯装满混合料后，控制柜40再控制放料开关412关闭，并由机械臂42移走装满混合料的第一接样杯，而后将第二接样杯放置在溜槽411的出料口下方。此时，由控制柜40再次控制放料开关412开启，使溜槽411内的混合料流进第二接样杯，得到第二检测样本。第一检测样本和第二检测样本的重量约为2.5～3kg。

机械臂42根据控制柜40的控制指令动作，用于实现检测样本的移动，例如，机械臂42夹取装满第一检测样本的第一接样杯移动至称重装置43进行称重，移动至微波干燥装置44进行微波干燥；机械臂42夹取装满第二检测样本的第二接样杯移动至称重装置43进行称重，移动至液氮定型装置45处进行液氮定型，移动至筛分装置46处进行粒度分级；机械臂42夹取检测后的第一接样杯和第二接样杯移动至弃料装置47，以将第一检测样本和第二检测样本倒入弃料装置47，进行废料回收。

为便于机械臂42的动作，可将机械臂42设置在机器人系统4中各装置所在区域的中间位置。机械臂42与控制柜40利用Profinet通讯总线进行信息交换，或者通过IO端口进行数据交互。

称重装置43用于对第一接样杯和第二接样杯进行称重。称重装置43可采用称重传感器，对盛装第一检测样本的第一接样杯进行称重，得到第一检测样本初始重量；对经过烘干处理的第一检测样本进行称重，得到第一检测样本烘干后重量。对盛装第二检测样本的第二接样杯进行称重，得到第二检测样本初始重量；对经过筛分处理后的各粒级混合料进行操作，得到多个不同粒度的检测样本的重量。同时，称重装置43还可对空的接样杯进行称重，获得空杯重量。在检测过程中，任何需要获得重量值的检测样本或容器，均可在称重装置43上进行称重。

图8为本发明实施例提供的微波干燥装置的结构示意图。微波干燥装置44用于根据控制柜40的控制指令对第一检测样本进行烘干处理，以进行水分检测。本实施例中采用一次厚料干燥的方法，可以将微波干燥装置缩小到1m*1m的范围内。参见图8，微波干燥装置44包括：干燥箱441，设置在干燥箱441内的称重台442，设置在称重台442上的微波干燥容器443，和设置在干燥箱441上的干燥箱炉门444；干燥箱441内设置微波源445，用于进行烘干处理。微波干燥容器443用于盛装第一检测样本；称重台442用于对微波干燥容器443内的第一检测样本进行称重。

在对第一检测样本进行微波干燥时，由机械臂42夹取第一接样杯移动至微波干燥装置44处，将第一接样杯内的第一检测样本倒入微波干燥容器443。称重台442内设有称重传感器，由称重台442内的称重传感器实时对第一检测样本进行称重，可以明确第一检测样本在烘干过程中的重量变化。

干燥箱炉门444用于实现混合料样本的放入和取出，在进行微波干燥时，干燥箱炉门为关闭状态，以保证微波腔体的紧密性。干燥箱炉门444的开启和关闭由控制柜40进行控制。微波干燥时，控制柜40控制微波源445开启实现微波干燥，

干燥箱441用于检测样本的微波干燥，混合料检测样本放置在微波干燥容器443中，控制柜40启动微波干燥装置44，接通微波源445，实现微波干燥。

本实施例采用两次烘干的方法，根据烧结混合料的水分特性一般为7-15％，在将水分干燥掉5％的时候，停止微波装置，进行物料翻转，再进行干燥，直到水分干燥完毕。该方法可以实现较高物料的赶快干燥5-6mm，一次性干燥的量可以增加一倍，从而可以大大降低设备的占地面积，提高设备整体的稳定性。

图9为本发明实施例提供的液氮定型装置的结构示意图；图10为本发明实施例提供的液氮定型装置的俯视图。液氮定型装置45用于对第二检测样本进行液氮定型处理，增加混合料的强度，使其在分级筛分过程中不易被震碎、破坏，从而实现烧结混合粒度的准确检测。参见图9和图10，液氮定型装置45包括：液氮定型罐451、物料盘452、支撑盘453和物料提升机构454。液氮定型罐451用于对第二检测样本进行定型操作，物料盘452用于盛装第二检测样本，支撑盘453用于放置物料盘452，物料提升机构454可实现上下移动，用于使混合料进入液氮定型罐451中进行定型，定型后再取出。

为使第二检测样本能够进入到液氮定型罐451中进行定型操作，支撑盘453通过连接杆与物料提升机构454连接，物料提升机构454用于驱动支撑盘453上下移动。本实施例中，物料提升机构454包括：电机4541、联轴器4542、丝杠4543、滑轨4544和固定座4549。

固定座4549位于液氮定型罐451的一侧，用于支撑驱动机构。电机4541设置在固定座4549的上部，电机4541的输出端与联轴器4542的一端连接，联轴器4542的另一端与丝杠4543的一端连接，联轴器4542沿固定座4549的侧壁设置。滑轨4544设置在固定座4549的侧壁且靠近液氮定型罐451，支撑杆穿过滑轨4544，以利用滑轨4544定位支撑杆的位置，使得支撑杆在上下移动时能够保持稳定，不左右摆动。

支撑杆的一端与丝杠4543连接，支撑杆的另一端与支撑盘453连接，支撑杆起到连接支撑盘453与物料提升机构454的作用。控制柜40控制电机4541启动，电机4541转动并通过联轴器4542带动丝杠4543转动。支撑杆与丝杠4543可通过螺纹连接，丝杠4543转动带动支撑杆沿丝杠4543上下方向上升或下降移动，例如，电机4541驱动丝杠4543正向旋转，则支撑杆下降；电机4541驱动丝杠4543逆向旋转，则支撑杆上升。

图11为本发明实施例提供的支撑杆的结构示意图。参见图11，支撑杆包括滑轨连接块4545、竖杆4547和丝杠轴套4548。竖杆4547的一端垂直连接支撑盘453，竖杆4547的另一端垂直连接滑轨连接块4545的一端，竖杆4547与丝杠4543或滑轨4544平行。滑轨连接块4545的中部套设在滑轨4544上，使得滑轨4544能够限制滑轨连接块4545的左右摆动。滑轨连接块4545的另一端设有丝杠轴套4548，丝杠轴套4548与丝杠4543连接。

丝杠轴套4548内设有与丝杠4543外表面相适配的螺纹，丝杠4543自身旋转，与丝杠轴套4548配合，可带动滑轨连接块4545沿滑轨4544做上升或下降的动作。滑轨连接块4545的上下移动，带动竖杆4547的上下移动，进而带动支撑盘453的上下移动。

在利用液氮定型罐451对第二检测样本进行液氮定型处理时，支撑盘453上放置盛装有第二检测样本的物料盘452。液氮定型罐451位于物料提升机构454的一侧，且位于支撑盘453的下方，使得支撑盘453在物料提升机构454的带动下，能够径直下降到液氮定型罐451内，第二检测样本与液氮定型罐451内的液氮充分接触，进行液氮定型处理。

再次参见图9，液氮定型罐451包括罐体4511和罐盖4512，罐体4511内盛装有液氮，罐盖4512位于罐体4511的罐口处，且与罐体4511的一端连接。罐盖4512与罐体4511可通过自动开盖铰链连接，自动开盖铰链通过驱动装置与控制柜40连接，驱动装置用于根据控制柜40的信号控制自动开盖铰链的开启和关闭。

在利用液氮定型罐451进行液氮定型处理时，控制柜40控制自动开盖铰链动作，使得罐盖4512开启，如图9所示未定型状态。同时，驱动电机4541启动，电机4541转动并通过联轴器4542带动丝杠4543转动。丝杠4543通过丝杠轴套4548带动滑轨连接块4545和竖杆4547向下移动，进而支撑盘453向下移动。而盛装有第二检测样本的物料盘452放置在支撑盘453上，且位于液氮定型罐451的上方，定型时，通过物料提升机构454将物料盘452下降到液氮定型罐451内，如图12所示的液氮定型装置处于定型状态的示意图。

液氮定型罐451内盛装有液氮，支撑盘453上的物料盘452内盛装的第二检测样本与液氮接触，进行液氮定型处理，增加混合料的硬度和强度，避免后续在筛分过程中出现破碎的现象。第二检测样本无需浸入液氮中过深，液氮的液面刚刚高于第二检测样本的上表面即可，避免第二检测样本浸入液氮过深，反应过于激烈，无法准确控制定型时间，易出现定型不足或过分定型的情况。

在定型时，液氮定型罐451的罐盖4512需开启，若罐盖311长期开启，易使罐体4511内的液氮气化。因此，为保证液氮定型罐451在进行定型操作时，罐体4511内的液氮不会气化，本实施例中，在支撑杆上设有与支撑盘453位置相对的端盖4546，端盖4546固定在竖杆4547上，且与支撑盘453平行。端盖4546的尺寸与罐体4511的罐口形状尺寸相同，使得物料提升机构454将物料盘452下降到液氮定型罐451内时，端盖4546能够覆盖在液氮定型罐451的罐口，使在进行液氮定型时，罐体4511与端盖4546形成封闭空间，避免液氮气化。

为避免定型时，支撑盘453浸入到液氮中过深，使得第二检测样本与液氮反应过于激烈，本实施例中，设定支撑盘453与端盖4546之间的距离以满足第二检测样本能够刚浸入到液氮中即可，即支撑盘453在物料提升机构454的驱动下下降到液氮中时，端盖4546能够盖在罐体4511的罐口处，且支撑盘453上的物料盘452盛装的第二检测样本刚刚浸入到液氮中。

为保证液氮定型罐451对第二检测样本进行液氮定型时，液氮能够与第二检测样本充分接触，本实施例提供的装置，在物料盘452上设有漏液孔4521，漏液孔4521用于提高物料盘452中的第二检测样本与液氮的接触面积。

图13为本发明实施例提供的物料盘的俯视图；图14为本发明实施例提供的物料盘的立体图。参见图13和图14，在物料盘452的底部和各侧面均设置数个漏液孔4521，物料盘452在浸入液氮中时，液氮可通过漏液孔4521进入到物料盘452的内部空间，以与第二检测样本充分接触。同时，在完成液氮定型时，物料盘452离开液氮时，通过漏液孔4521可将物料盘452中残留的液氮回流至液氮定型罐中，起到节约液氮的作用，并减少液氮气化产生的环境污染问题。

在混合料粒度检测系统中，机械臂42将第二接样杯中的第二检测样本倒入物料盘452上后，物料盘452放置在支撑座48上。由机械臂42夹取盛装第二检测样本的物料盘452移动至液氮定型装置处，并放置在支撑盘453上。为便于机械臂42的夹持，在物料盘452的一侧设置夹耳4522，夹耳4522用于实现夹取。为使机械臂42夹持夹耳4522将物料盘452稳定地放置在支撑盘453上，本实施例中，在物料盘452的一侧底部边缘设置定位块4523，定位块4523用于实现物料盘452与支撑盘453的固定。定位块4523可为凸起形态，同时在支撑盘453的对应位置设置凹槽，将定位块4523嵌入到凹槽中，实现物料盘452的定位，使物料盘452与支撑盘453的稳定连接。

为了进一步地加快液氮的回流，再次参见图11，本实施例中，在支撑盘453的底部设有倒流孔4531，在定型完毕后，倒流孔4531用于将物料盘452内的液氮倒流回液氮定型罐451内。混合料定型完毕后，物料提升机构454带动支撑盘453向上移动，离开液氮，支撑盘453底部设置的数个倒流孔4531可使盘内残留的液氮倒流回液氮定型罐451中，减少液氮挥发，降低液氮对环境的影响。

液氮定型罐451在进行多次液氮定型操作后，罐体4511内的液氮回逐渐减少，为保证定型操作的顺利进行，在液氮不足时，对液氮定型罐451进行补液。为此，本实施例提供的装置，还包括：液氮补液罐455。液氮补液罐455通过补液管道456与液氮定型罐451连通，补液管道456上设有液用电磁阀457，液用电磁阀457用于控制液氮补液罐455在补液时的开启和关闭。

在液氮定型罐451需要补充液氮时，控制柜40向液用电磁阀457发送控制指令，使得液用电磁阀457开启，液氮补液罐455中的液氮在重力作用下经过补液管道456流入液氮定型罐451。

为使液氮补液罐455仅在重力作用即可实现液氮向液氮定型罐451的补充，无需其他外力，本实施例提供的装置，还包括：支撑座459。液氮补液罐455放置在支撑座459上，使液氮补液罐455的底部高于液氮定型罐451的上表面。补液管道456的一端与液氮补液罐455的底部连通，另一端与液氮定型罐451的底部连通，出液口高于进液口，使得处于高处的液氮补液罐455中的液氮在自身重力下流入液氮定型罐451，实现液氮的补充。

液氮定型罐451中的补液过程触发时机和关闭补液的液位检测传感器458进行检测，液位检测传感器458设置在液氮定型罐451内，且位于液氮定型罐451的在理想区间高值对应液位的侧壁上，利用超声波检测方法，用于检测液氮定型罐451内液氮的实时液位值。

在液位检测传感器458将检测到的实时液位值发送至控制柜40后，由控制柜40判断出实时液位值低于理想区间低值，此时控制柜40生成控制指令发送至液用电磁阀457，开启液用电磁阀457，使得液氮补液罐455内的液氮在自身重力下经过补液管道456流入液氮定型罐451，实现液氮的补充。

在补充液氮的过程中，液位检测传感器458持续检测当前液位值并发送至控制柜40，在控制柜40判断当前液位值达到理想区间高值时，再次生成控制指令至液用电磁阀457，关闭液用电磁阀457，停止液氮定型罐451的液氮的补充。

第二检测样本完成液氮定型后，由机械臂42夹取物料盘452先移动至称重装置43处进行称重，再移动至筛分装置46，将物料盘452内经过液氮定型后的第二检测样本倒入筛分装置46中。筛分装置46用于根据控制柜40的控制指令对第二检测样本进行筛分，得到不同粒度的检测样本，实现粒度组成的检测。

筛分装置46可选用振动筛分机，振动筛分机由进料斗、隔板、气缸、底座、伺服电机、减速器、支撑杆等部件组成，筛分机采用直线往返运动，其速度可调。筛分装置46内设有多个筛网，根据使用需求，筛网的孔径可分别为3mm，5mm和8mm，放置顺序由上至下分别为8mm、5mm、3mm。

筛网由底座和支撑杆固定，筛网之间可通过隔板隔开，避免在筛分时，当前筛网中的物料落入其他筛网中，影响筛分效果。第二检测样本由进料斗进入大孔径的筛网，如8mm的筛网。在进行筛分时，由伺服电机、减速器和气缸驱动筛网晃动，以使得小粒度的混合料能够沿不同孔径的筛网向下掉落。筛分结束后，8mm孔径的筛网中盛装的是粒度大于8mm的混合料样本，5mm孔径的筛网中盛装的是粒度为5～8mm的混合料样本，3mm孔径的筛网中盛装的是粒度为3～5mm的混合料样本，而粒度小于3mm的混合料样本则通过孔径为3mm的筛网落入位于该筛网下方的盛料盘中，随即完成一次分级筛分过程。

第二检测样本完成粒度分级后，由机械臂42夹取相应的筛网或盛料盘移动至称重装置43进行称重，得到不同粒度的检测样本的重量。控制柜40获取到每次称重装置43进行称重时的重量值，用于根据检测到的重量数据确定第一检测样本的水分含量、第二检测样本的粒度组成和混合料的堆密度。

机器人系统4完成混合料的水分含量、粒度组成和堆密度检测后，由工艺控制系统1将检测值发送至烧结过程智能控制模型5，或者，烧结过程智能控制模型5通过工艺控制系统1获取机器人系统4检测的混合料的水分含量、粒度组成和堆密度。烧结过程智能控制模型5用于根据工艺控制系统1的控制信号，获取机器人系统4检测的第一检测样本的水分含量、第二检测样本的粒度组成和堆密度，以及基于预设控制模型策略调整烧结工序中烧结台车6对混合料进行烧结成型时的工艺参数，例如烧结过程中烧结台车6的料层厚度、车轮运行速度和进风量，使得经过调整工艺参数后的烧结台车6能够制备出透气性好的烧结制品，避免出现过烧现象。

而为提高资源的回收再利用，可将经过水分、粒度组成和堆密度检测的废弃物料重新投放在皮带机3上，以继续使用。为此，本实施例利用弃料装置47进行物料回收。弃料装置47可采用弃料斗提机，弃料斗提机用于接收弃料皮带排出的废弃物料，包括完成水分含量和堆密度检测的第一检测样本以及完成粒度组成和堆密度检测的第二检测样本，并将废弃物料提升至输送烧结混合料的皮带机3中。

可见，本发明实施例提供的基于透气性检测机器人系统的烧结过程控制系统，将整个控制系统工作流程分为混合料粒度组成、水分、堆密度和透气性检测流程以及烧结过程工艺参数的控制流程。其中，混合料粒度组成、水分、堆密度和透气性检测流程由水分、粒度组成、堆密度和透气性检测机器人(机器人系统4)实现，可以同时进行混合料的粒度组成检测、水分含量检测、堆密度和透气性检测，互不干扰，提高检测效率。烧结过程工艺参数的控制流程由烧结过程智能控制模型5实现，烧结过程智能控制模型5根据机器人系统的检测结果，利用透气性变化率对烧结过程中的工艺参数进行调整，使得经过调整工艺参数后的烧结台车能够制备出透气性好的烧结制品，避免出现过烧现象。

为进一步说明本发明实施例提供的基于透气性检测机器人系统的烧结过程控制系统的执行过程及所能取得的有益效果，本发明实施例还提供了一种基于透气性检测机器人系统的烧结过程控制方法，应用于前述实施例提供的基于透气性检测机器人系统的烧结过程控制系统中，由工艺控制系统执行总控制。

本发明实施例提供的一种基于透气性检测机器人系统的烧结过程控制方法，先进行混合料的水分含量、粒度组成、堆密度和透气性的检测，再依据混合料的透气性进行烧结台车在烧结过程中的工艺参数调整。在进行各参数的检测之前，需先获取检测样本，具体地，获取检测样本的步骤包括：

步骤01、控制一体化取样装置抓取皮带机上输送的混合料，并进入溜槽内；混合料是指烧结物料经过混合机混合后得到的物料。

烧结物料在混合机2内进行混合制粒，混好的混合料由皮带机3输送到后序工序。在机器人系统4对混合料进行水分含量和粒度组成检测时，由一体化取样装置41在皮带机3上进行横截面取料。实现此过程时，由工艺控制系统1控制机器人系统4启动，由机器人系统4中的控制柜40根据接收到的工艺控制系统1的控制指令，控制一体化取样装置41在皮带机3上抓取混合料，并流进位于一体化取样装置41下方的溜槽411内。

由于本实施例提供的方法，可同时进行水分含量和粒度组成的检测，因此，需要获得两个检测样本。为保证检测样本的物料量，溜槽411内的混合料的量要大于或等于两个检测样本所需的料量。

步骤02、控制设置在溜槽出料口的放料开关开启，使溜槽内的混合料进入位于溜槽底部的第一接样杯中。

溜槽411的下方放置接料杯，在向接料杯内住满混合料时，控制柜40发送开启指令至设置在溜槽411出料口的放料开关412，控制放料开关412开启，使得溜槽411内的混合料进入第一接料杯中。

步骤03、在第一接样杯中装满混合料时，控制放料开关关闭；第一接样杯中的混合料为第一检测样本。

由于接料杯的体积固定，因此，每注入接料杯的混合料量可以确定。控制柜40在控制溜槽411流下相应量的混合料后，发送关闭指令至放料开关412，停止溜槽411向第一接料杯的注料操作，此时，第一接料杯装满混合料，即为第一检测样本。

步骤04、控制机械臂将装满混合料的第一接样杯放置在称重装置上，以及，夹取第二接样杯并放置在溜槽底部。

第一接料杯装满混合料后，控制柜40控制机械臂42动作，将第一接样杯移走，放置在称重装置进行称重，同时，再将第二接样杯放置在溜槽411的出料口。

步骤05、开启放料开关，使溜槽内的混合料进入位于溜槽底部的第二接样杯中；第二接样杯中的混合料为第二检测样本。

控制柜40接收到机械臂42的完成动作信号，再次发送开启指令至放料开关412，控制放料开关412开启，使溜槽411内的混合料流进第二接样杯中，在完成注料操作后，关闭放料开关412。此时，第二接样杯装满混合料，即为第二检测样本。

图15为本发明实施例提供的基于透气性检测机器人系统的烧结过程控制方法的流程图。在获得两个检测样本后，本发明实施例提供的控制系统，先由工艺控制系统1控制机器人系统4，同时对两个检测样本分别进行水分含量和粒度组成的检测，并分别对两个检测样本的堆密度和透气性进行检测。再由工艺控制系统1控制烧结过程智能控制模型根据机器人系统4检测的混合料的透气性，对烧结过程中烧结台车的工艺参数进行调整。为此，参见图15，本发明实施例提供的基于透气性检测机器人系统的烧结过程控制方法，包括以下步骤：

S1、控制机器人系统对第一检测样本和第二检测样本进行水分含量检测、粒度组成检测和堆密度检测，确定第一检测样本的水分含量和堆密度，以及，第二检测样本的粒度组成和堆密度；第一检测样本和第二检测样本是指烧结物料经过混合机进行混合制粒后得到的混合料。

机器人系统4在接收到工艺控制系统1的控制信号后，执行对第一检测样本和第二检测样本的水分含量检测、粒度组成检测和堆密度检测的过程，确定第一检测样本的水分含量和堆密度，以及，第二检测样本的粒度组成和堆密度。

图16为本发明实施例提供的对第一检测样本进行水分含量检测的方法流程图。参见图16，工艺控制系统1按照下述步骤控制机器人系统对第一检测样本进行水分含量检测：

S111、控制机械臂分别将第一接样杯和装有第一检测样本的第一接样杯放置在称重装置上进行称重，获得第一接样杯的空杯重量和第一检测样本初始重量。

在进行水分含量检测时，利用的设备是机器人系统4中的机械臂42、称重装置43和微波干燥装置44。在控制设备动作时，可由工艺控制系统1向机器人系统4中的控制柜40发送控制信号，再由控制柜40控制机械臂42先将空的第一接样杯放置在称重装置上进行称重，获得第一接样杯的空杯重量；再将装有第一检测样本的第一接样杯放置在称重装置上进行称重，获得第一检测样本初始重量。

在将第一接样杯装满混合料后，机械臂42将第一接样杯移动至称重装置43处进行称重，得到的第一检测样本初始重量是指第一接样杯和第一检测样本的总重量。

S112、控制机械臂将称重后的第一接样杯中的第一检测样本倒入微波干燥装置中进行烘干处理，烘干处理后经过称重得到第一检测样本烘干后重量。

在完成称重操作后，执行检测操作，即将第一检测样本中的水分蒸发掉，再称取烘干后重量，进而可以确定第一检测样本的水分含量。

具体地，在对第一检测样本进行烘干处理时，该方法包括：

步骤1121、控制机械臂将称重后的第一接样杯中的第一检测样本放入微波干燥装置中的称重台上，进行烘干处理。

在完成称重后，控制柜40控制微波干燥装置44开启干燥箱炉门444，再控制机械臂42夹取第一接样杯，将第一接样杯中的第一检测样本倒入干燥箱441中的微波干燥容器443内，由位于微波干燥容器443下方的称重台442对第一检测样本进行实时称重。而后控制干燥箱炉门444关闭，开启微波源445，对第一检测样本进行烘干处理。

步骤1122、在干燥过程中，获取称重台称量的第一检测样本的实时重量；以及，根据第一检测样本初始重量，得到第一检测样本的重量变化量。

随着微波干燥处理过程的进行，第一检测样本的水分逐渐减少，由称重台442实时检测第一检测样本的重量变化，并由控制柜40根据实时获取到的重量和第一检测样本初始重量，计算第一检测样本的重量变化量α＝(W_1i-W_1i-1)/W_1i-1。式中，W_1i为当前时刻称重台检测的重量值，W_1i-1为前一时刻称重台检测的重量值。

步骤1123、如果第一检测样本的重量变化量大于或等于5％，停止烘干处理。

由于本实施例提供的方法，在对第一检测样本进行烘干处理时，采用两次烘干过程的方法，因此，在第一检测样本的重量变化量大于或等于5％，停止烘干处理，对第一检测样本进行翻转，再继续烘干直到结束。

步骤1124、控制机械臂将所述第一检测样本旋转180°，对旋转后的第一检测样本继续进行烘干处理。

在需要对第一检测样本进行翻转时，控制柜40开启干燥箱炉门444，控制机械臂42夹取微波干燥容器443旋转180°，而后关闭干燥箱炉门444，对旋转后的第一检测样本继续进行烘干处理。

步骤1125、在第一检测样本的重量变化量为0时，获取称重台称量的第一检测样本烘干后重量。

在第一检测样本的重量不再变化时，说明第一检测样本中的水分被烘干完毕，此时，可读取称重台442的检测值，即为第一检测样本烘干后重量。第一检测样本的烘干后重量可直接在称重台442读取，也可以由称重装置43进行称重后获得，本实施例不做具体限定。

本实施例采用两次烘干的方法，根据烧结混合料的水分特性一般为7-15％，在将水分干燥掉5％的时候，停止微波装置，进行物料翻转，再进行干燥，直到水分干燥完毕。该方法可以实现较高物料的赶快干燥5-6mm，一次性干燥的量可以增加一倍，从而可以大大降低设备的占地面积，提高设备整体的稳定性。

S113、基于第一检测样本初始重量和空杯重量，计算第一检测样本初始净重。

第一接样杯在装入第一检测样本之前，需进行一次称重，以获得第一接样杯的空杯重量。第一检测样本初始重量为第一接样杯与第一检测样本的总重量，因此，将第一检测样本初始重量减去第一接样杯的空杯重量，即可得到第一检测样本初始净重W₁₀。

S114、基于第一检测样本初始重量和第一检测样本烘干后重量，按照式M₁＝(W₁₀-W_dry)/W₁₀，计算第一检测样本的水分含量。

式中，M₁为第一检测样本的水分含量，W₁₀为第一检测样本初始净重，W_dry为第一检测样本烘干后重量。

第一检测样本烘干后重量为样本净重，因此，第一检测样本初始净重与第一检测样本烘干后重量即为第一检测样本在烘干后的失重差，进而可以根据第一检测样本初始净重W₁₀与第一检测样本烘干后重量W_dry，根据式M₁＝(W₁₀-W_dry)/W₁₀，计算第一检测样本的水分含量。

由于机器人系统4在对混合料进行水分含量和粒度组成检测时，均使用机械臂42实现检测样本的移动。因此，为避免两个检测样本在移动时出现混乱，也保证提高检测效率，可先执行水分含量的检测，再执行粒度组成的检测。也就是说，先控制机械臂42夹取第一接样杯移动至微波干燥装置44处进行烘干操作，在烘干处理过程中，机械臂42处于等待状态，此时，可控制机械臂42夹取第二接样杯执行称重、液氮定型、筛分等操作。因此，在第一检测样本进行烘干处理的过程中，可同时对第二检测样本进行粒度组成检测，提高检测效率。

图17为本发明实施例提供的对第二检测样本进行粒度组成检测的方法流程图。参见图17，工艺控制系统1按照下述步骤控制机器人系统对第二检测样本进行粒度组成检测：

S121、控制机械臂将装有第二检测样本的第二接样杯放置在称重装置上进行称重，获得第二检测样本初始重量。

在进行粒度组成检测时，利用的设备是机器人系统中的机械臂42、称重装置43、液氮定型装置45和筛分装置46。在控制设备动作时，可由工艺控制系统1向机器人系统4中的控制柜40发送控制信号，再由控制柜40控制机械臂42先将空的第二接样杯放置在称重装置上进行称重，获得第二接样杯的空杯重量；再将装有第二检测样本的第二接样杯放置在称重装置上进行称重，获得第二检测样本初始重量。

在将第二接样杯装满混合料后，机械臂42将第二接样杯移动至称重装置43处进行称重，得到的第二检测样本初始重量是指第二接样杯和第二检测样本的总重量。

S122、控制机械臂将装有第二检测样本的第二接样杯放入液氮定型装置中进行液氮定型处理。

在第一检测样本进行烘干处理的同时，为提高检测效率，控制柜40可控制机械臂42将第二接样杯放入液氮定型装置进行液氮定型，增加混合料的强度，避免在筛分过程中被震碎，导致粒度组成检测结果不准确。而后进行筛分处理，得到不同粒度的检测样本。

图18为本发明实施例提供的进行液氮定型处理的方法流程图。具体地，参见图18，控制机械臂将装有第二检测样本的第二接样杯放入液氮定型装置中进行液氮定型处理，包括：

S1221、控制机械臂将第二接样杯中的第二检测样本倒入液氮定型装置的物料盘中，以及，将盛装第二检测样本的物料盘放置在与物料提升机构连接的支撑盘上。

在对第二检测样本进行液氮定型时，控制柜40控制机械臂42夹取第二接样杯移动至液氮定型装置45内，具体地，先将第二接样杯中的第二检测样本倒入物料盘452，再将装有第二检测样本的物料盘452放置在支撑盘453上。

S1222、控制物料提升机构驱动所述支撑盘下降到液氮定型罐中，使物料盘中的第二检测样本浸入液氮定型罐内的液氮中，进行液氮定型处理。

第二检测样本放置在支撑盘453之后，控制柜40再驱动物料提升机构454，由物料提升机构454使支撑盘453下降到液氮定型罐451内，使得支撑盘453内的第二检测样本可以与液氮定型罐451中的液氮充分接触，进行液氮定型。

S1223、在达到液氮定型时间后，控制物料提升机构驱动支撑盘上升，使盛装第二检测样本的物料盘上升到液氮定型罐外。

在第二检测样本与液氮的接触时间达到液氮定型时间后，完成液氮定型处理，此时，控制柜40控制物料提升机构454动作，以驱动支撑盘453上升，将装载第二检测样本的物料盘452与液氮分离。

本实施例中，液氮定型装置45对第二检测样本进行液氮定型处理的具体操作过程，可参照前述实施例中针对液氮定型装置的介绍，此处不再赘述。

在利用液氮定型装置45对第二检测样本进行液氮定型时，为了避免出现定型不足或过分定型的情况，因沾盘或沾筛而影响混合料的粒度组成的检测结果，因此，需控制液氮定型时间。

图19为本发明实施例提供的进行液氮定型时间控制的方法流程图。本实施例提供的方法，参见图19，还包括对定型时间控制的相关步骤：

S1231、控制机械臂夹取物料盘将定型后的第二检测样本倒入筛分装置进行筛分，由称重装置对当前物料盘进行称重，得到空物料盘质量。

完成液氮定型后，控制柜40再次发送控制指令至机械臂42，由机械臂42将定型后的盛装有第二检测样本的物料盘452移送至筛分装置46，以将物料盘452中的第二检测样本倒入筛分装置46中进行筛分处理。此时，控制柜40再次发送控制指令至机械臂42，以将完成第二检测样本倒出的物料盘452移送至称重装置43，称重装置43对当前物料盘进行称重。称重装置43完成称重后，控制柜40即可获取当前称重数值，得到空物料盘质量。当前物料盘是指将经过液氮定型后的第二检测样本倒入筛分装置46后的空物料盘，此时的物料盘可能会沾有些许混合料。

S1232、获取物料盘的空盘质量，以及，基于空盘质量和空物料盘质量的比例关系，确定液氮定型装置对第二检测样本进行定型处理时的定型时间控制指标。

S1233、以定型时间控制指标调整液氮定型装置对第二检测样本进行下一次定型处理时的定型时间。

空盘质量和空物料盘质量可表征第二检测样本在液氮定型前后的质量缺失变化情况，如果定型时间不合适，第二检测样本在液氮定型时，可能会出现过分定型或定型不足的现象。过分定型现象可表现为物料沾盘，定型不足现象可表现为后续筛分处理时存在物料沾筛。

本实施例中，为对液氮定型装置的定型时间进行实时调整，可根据不同的过分定型或定型不足的现象，执行不同的定型时间控制指标，进而保证液氮定型装置45对第二检测样本进行液氮定型的定型时间的合理化，进而避免出现物料沾盘或物料沾筛。

在根据对当前次的第二检测样本在液氮定型前后的质量变化，确定相应的定型时间控制指标，进而由控制柜40执行确定出的定型时间控制指标，完成对液氮定型装置45的定型时间的智能调整，以使得液氮定型装置45对下一次的第二检测样本进行液氮定型的定型时间合适，避免出现过分定型或定型不足的现象。

本实施例中，根据空盘质量和空物料盘质量的比例关系，确定不同的定型时间控制指标，实现液氮定型装置的定型时间的智能控制。

图20为本发明实施例提供的确定定型时间控制指标的方法的流程图。具体地，参见图20，基于空盘质量和空物料盘质量的比例关系，确定液氮定型装置对混合料进行定型处理时的定型时间控制指标，包括：

S1241、计算空盘质量和空物料盘质量的比率。

由于空盘质量和空物料盘质量的质量对比可以确定是否存在物料沾盘现象，因此，本实施例中，为准确确定物料沾盘现象，以经过液氮定型处理前后的物料盘的重量的比率来进行说明。

比率的计算公式如：θ＝(W_k*-W_k)/W_k；

式中，θ为比率，W_k为空盘质量，W_k*为空物料盘质量。

如果经过液氮定型处理时，液氮定型装置的定型时间不适合，例如定型时间过长，则会使出现物料沾盘现象，即经过液氮定型处理后的混合料会沾在物料盘上些许，使得空物料盘质量大于空盘质量。由比率来表征经过液氮定型处理后混合料的质量缺失变化。

而为精准调整液氮定型装置的定型时间，本实施例可设定包括但不限于下述公开的三种判断方式，即设定三个参数范围值，根据计算出的比率，判断比率位于哪一参数范围值内，进而执行相对应的定型时间控制指标。

S1242、如果比率位于第一参数范围内，则确定当前定型处理结果为过分定型，以及，确定液氮定型装置对第二检测样本进行定型处理时的第一定型时间控制指标。

本实施例中，设定第一参数范围，例如：0.5％～1％。在计算出比率θ后，将比率θ与第一参数范围进行对比，如果比率θ位于第一参数范围内，则判断当前第二检测样本的定型结果为过分定型，定型时间过长，存在物料沾盘，此时，确定第一定型时间控制指标，即T_n+1＝T_n-1。

例如，液氮定型装置45的初始定型时间为T₀＝35s，第n次定型时间为T_n。如果第n次的混合料在经过液氮定型后，物料盘的前后重量的比率θ位于第一参数范围内，即θ₁位于0.5％～1％内，则按照第一定型时间控制指标，调整液氮定型装置45对第二检测样本进行下一次的定型处理时的定型时间，即T_n+1＝T_n-1＝35-1＝34s，那么下一次的定型时间为34s。

S1243、如果比率位于第二参数范围内，则确定当前定型处理结果为过分定型，以及，确定液氮定型装置对第二检测样本进行定型处理时的第二定型时间控制指标。

本实施例中，设定第二参数范围，例如：1％～2％。在计算出比率θ后，将比率θ与第二参数范围进行对比，如果比率θ位于第二参数范围内，则判断当前第二检测样本的定型结果为过分定型，定型时间过长，存在物料沾盘，此时，确定第二定型时间控制指标，即T_n+1＝T_n-2。

例如，液氮定型装置45的初始定型时间为T₀＝35s，第n次定型时间为T_n。如果第n次的混合料在经过液氮定型后，物料盘的前后重量的比率θ位于第二参数范围内，即θ₂位于1％～2％内，则按照第二定型时间控制指标，调整液氮定型装置45对第二检测样本进行下一次的定型处理时的定型时间，即T_n+1＝T_n-2＝35-2＝33s，那么下一次的定型时间为33s。

S1244、如果比率位于第三参数范围内，则确定当前定型处理结果为系统误差，以及，确定液氮定型装置对第二检测样本进行定型处理时的第三定型时间控制指标。

本实施例中，设定第三参数范围，例如：≥2％。在计算出比率θ后，将比率θ与第三参数范围进行对比，如果比率θ位于第三参数范围内，则判断当前系统出现误差，称重装置重置，此时，确定第三定型时间控制指标，即T_n+1＝T_n，控制液氮定型装置45对第二检测样本进行下一次定型处理时的定型时间与当前定型处理的定型时间相同。

例如，液氮定型装置的初始定型时间为T₀＝35s，第n次定型时间为T_n。如果第n次的混合料在经过液氮定型后，物料盘的前后重量的比率θ位于第三参数范围内，即θ₃≥2％，则按照第三定型时间控制指标，调整液氮定型装置45对第二检测样本进行下一次的定型处理时的定型时间，即T_n+1＝T_n＝35s，那么下一次的定型时间为35s。

上述方法可针对出现过分定型，存在物料沾盘现象时，提出的对液氮定型装置45的定型时间进行智能调整的几种方式。而针对定型不足，存在物料沾筛现象的定型时间调整方法，还需利用第二检测样本在经过筛分前后的重量变化值。

图21为本发明实施例提供的进行液氮定型时间控制的另一方法流程图。为此，本发明实施例提供的方法，参见图21，在对液氮定型装置的液氮定型时间的控制过程中，还包括：

S1251、控制机械臂将盛装有第二检测样本的物料盘放置在称重装置上，利用称重装置对盛装有第二检测样本的物料盘进行称重，得到物料盘总质量。

控制柜40向机械臂42发送控制指令，控制机械臂42将第二接样杯中的第二检测样本放置到物料盘452，由机械臂42将盛装有第二检测样本的物料盘452移送至称重装置43进行称重，控制柜40获取到当前的重量值，即为表征盛装有第二检测样本的物料盘452的重量的物料盘总质量。

S1252、获取物料盘的空盘质量，以及，基于空盘质量和物料盘总质量，确定物料净重。

物料盘在未装入第二检测样本之前，由机械臂42夹取至称重装置43进行称重，得到空物料盘的重量，即空盘质量。将空盘质量和物料盘总质量进行做差计算，即可得到物料净重。物料净重可表征第二检测样本的重量。

S1253、在筛分装置完成筛分过程后，由称重装置对筛分后的不同粒度的检测样本进行称重，得到筛分后物料净重。

筛分装置46对经过液氮定型后的第二检测样本进行筛分后，控制柜40生成控制指令发送至机械臂42，分别将不同粒度的第二检测样本连同对应筛盘移送至称重装置43进行称重，可以得到每个粒度的第二检测样本的重量(包括对应筛盘)。再获取每个粒度对应的空筛盘的质量，根据每个粒度的第二检测样本的重量(包括对应筛盘)和空筛盘的质量，经过差值法计算，即可得到每个粒度的第二检测样本的净重量。最后将各个粒度的第二检测样本的净重量求和，即可得到筛分后物料净重。

筛分后物料净重可表征经过液氮定型处理后的第二检测样本再经过筛分处理后的净重。筛分后的筛盘上可能会沾有些许第二检测样本，可说明液氮定型装置的定型时间不合适，即时间过短。

S1254、基于空盘质量、物料净重、空物料盘质量和筛分后物料净重的比例关系，确定液氮定型装置对第二检测样本进行定型处理时的定型时间控制指标。

为对液氮定型装置45的定型时间进行调整，本实施例中，根据空盘质量、物料净重、空物料盘质量和筛分后物料净重的比例关系，确定不同的定型时间控制指标，完成对液氮定型装置45的定型时间的智能调整，以使得液氮定型装置45对下一次的第二检测样本进行液氮定型的定型时间合适，避免出现定型不足的现象。

图22为本发明实施例提供的确定定型时间控制指标的方法的另一流程图。参见图22，步骤S1254中，基于空盘质量、物料净重、空物料盘质量和筛分后物料净重的比例关系，确定液氮定型装置对第二检测样本进行定型处理时的定型时间控制指标，包括：

S1261、基于空盘质量、物料净重和空物料盘质量，确定定型后物料净重。

本实施例提供的方法，根据筛分后的第二检测样本的净重和定型后的混合料的净重的比例关系，确定相应的定型时间控制指标。

由于混合料在经过液氮定型前后的总质量应该相同，因此，空盘质量(W_k)与物料净重(W_i)的和应与空物料盘质量(W_k*)与定型后物料净重(W_定)的和相同，即W_k+W_i＝W_k*+W_定。

其中，空盘质量(W_k)与物料净重(W_i)的和用于表征经过液氮定型之前的第二检测样本总质量，空物料盘质量(W_k*)与定型后物料净重(W_定)的和用于表征经过液氮定型之后的混合料总质量。

为此，基于空盘质量、物料净重和空物料盘质量，确定定型后物料净重的公式为：W_定＝W_i+W_k-W_k*。

S1262、计算筛分后物料净重与定型后物料净重的比值。

如果出现物料沾筛的现象，说明筛分后物料净重要小于定型后物料净重。那么可通过计算筛分后物料净重与定型后物料净重的比值的方式，来确定筛分前后混合料的重量变化。

本实施例中，筛分后物料净重与定型后物料净重的比值的计算公式如下：

γ＝W_i*/W_定＝W_i*/(W_i+W_k-W_k*)；

式中，γ为比值，W_i*为筛分后物料净重。

如果经过液氮定型处理时，液氮定型装置的定型时间不适合，例如定型时间不足，则会使出现物料沾筛现象，即经过液氮定型处理后的第二检测样本会沾在筛盘上些许，使得筛分后物料净重小于定型后物料净重。由比值来表征经过筛分处理后第二检测样本的质量缺失变化。

而为精准调整液氮定型装置的定型时间，本实施例可设定包括但不限于下述公开的三种判断方式，即设定三个参数范围值，根据计算出的比值，判断比率位于哪一参数范围值内，进而执行相对应的定型时间控制指标。

S1263、如果比值位于第四参数范围内，确定当前定型处理结果为过分不足，以及，确定液氮定型装置对第二检测样本进行定型处理时的第四定型时间控制指标。

本实施例中，设定第四参数范围，例如：99％～99.5％。在计算出比值λ后，将比值λ与第四参数范围进行对比，如果比值λ位于第四参数范围内，则判断当前第二检测样本的定型结果为定型不足，定型时间过短，存在物料沾筛，此时，确定第四定型时间控制指标，即T_n+1＝T_n+1。

例如，液氮定型装置的初始定型时间为T₀＝35s，第n次定型时间为T_n。如果第n次的混合料在经过筛分处理后，物料盘的前后重量的比值位于第λ参数范围内，即λ₁位于99％～99.5％内，则按照第四定型时间控制指标，调整液氮定型装置对第二检测样本进行下一次的定型处理时的定型时间，即T_n+1＝T_n+1＝35+1＝36s，那么下一次的定型时间为36s。

S1264、如果比值位于第五参数范围内，确定当前定型处理结果为过分不足，以及，确定液氮定型装置对第二检测样本进行定型处理时的第五定型时间控制指标。

本实施例中，设定第五参数范围，例如：98％～99％。在计算出比值λ后，将比值λ与第五参数范围进行对比，如果比值λ位于第五参数范围内，则判断当前第二检测样本的定型结果为定型不足，定型时间过短，存在物料沾筛，此时，确定第五定型时间控制指标，即T_n+1＝T_n+2。

例如，液氮定型装置的初始定型时间为T₀＝35s，第n次定型时间为T_n。如果第n次的混合料在经过筛分处理后，物料盘的前后重量的比值位于第λ参数范围内，即λ₂位于98％～99％内，则按照第五定型时间控制指标，调整液氮定型装置对第二检测样本进行下一次的定型处理时的定型时间，即T_n+1＝T_n+2＝35+2＝37s，那么下一次的定型时间为37s。

S1265、如果比值位于第六参数范围内，确定当前定型处理结果为过分不足，以及，确定液氮定型装置对第二检测样本进行定型处理时的第六定型时间控制指标。

本实施例中，设定第六参数范围，例如：≤98％。在计算出比值λ后，将比值λ与第五参数范围进行对比，如果比值λ位于第六参数范围内，则判断当前系统出现误差，称重装置重置，此时，确定第六定型时间控制指标，即T_n+1＝T_n，控制液氮定型装置对第二检测样本进行下一次定型处理时的定型时间与当前定型处理的定型时间相同。

例如，液氮定型装置的初始定型时间为T₀＝35s，第n次定型时间为T_n。如果第n次的混合料在经过筛分处理后，物料盘的前后重量的比值位于第λ参数范围内，即λ₃≤内，则按照第六定型时间控制指标，调整液氮定型装置对第二检测样本进行下一次的定型处理时的定型时间，即T_n+1＝T_n＝35s，那么下一次的定型时间为35s。

可见，本实施例提供的液氮定型时间的控制方法，可根据对液氮定型前后空物料盘进行称重所得的质量值(空盘质量和空物料盘质量)，确定液氮定型前后第二检测样本的沾盘情况。如果液氮定型装置的定型时间过长，则会导致过分定型，存在物料沾盘。此时，根据计算的前后空物料盘的质量的不同比率，执行相对应的定型时间控制指标，以调整液氮定型装置对第二检测样本进行下一次的定型处理时的定型时间，使得定型时间合适，不会出现沾盘现象。该方法还可以根据对筛分前后混合料的净重(定型后物料净重与筛分后物料净重)变化，确定筛分前后第二检测样本的沾筛情况。如果液氮定型装置的定型时间过短，则会导致定型不足，存在物料沾筛。此时，根据计算筛分前后第二检测样本的净重的不同比值，执行相对应的定型时间控制指标，以调整液氮定型装置对混合料进行下一次的定型处理时的定型时间，使得定型时间合适，不会出现沾筛现象，进而保证后续混合料粒度检测数据准确。

液氮定型装置45在对第二检测样本进行液氮定型处理时，由于每次定型操作均会造成液氮的消耗。而为保证液氮定型效果，避免在合适的定型时间内，因液氮不足而导致出现定型不足现象。因此，需在液氮定型装置内的液氮不足时，能够及时补充，以保证在合适的定型时间内完成液氮定型，进而保证第二检测样本的粒度组成检测结果的准确。

图23为本发明实施例提供的对液氮定型装置进行补液的方法流程图。参见图23，在步骤S1223中的盛装第二检测样本的物料盘上升到液氮定型罐外之后，还包括：

S1271、在液氮定型装置的物料盘离开液氮定型罐后，获取液位检测传感器检测的液氮定型罐的当前液氮液位值。

在进行液氮定型后，控制柜40控制物料提升机构454上升，使得盛装有第二检测样本的物料盘452离开液氮定型罐451。待液氮定型罐内的液氮稳定后，获取液位检测传感器的检测值，可确定液氮定型罐的当前液氮液位值。

S1272、若当前液氮液位值小于理想液位区间最低值，检测筛分装置的启动状态。

当液氮定型罐中的液面下降到某一液位以下，可表示此时需要进行补充液氮。为此，本实施例中，设定理想液位区间最低值，在液氮定型罐的当前液氮液位值小于理想液位区间最低值，说明需要对液氮定型罐进行补液操作。

而为保证补液操作的顺利进行，需要在筛分装置未启动状态下进行，避免筛分装置产生的震动影响液氮定型罐内实时液氮液位值的检测。筛分装置在开启筛分时，是系统中产生震动较为大的装置，而液氮定型罐距离筛分装置较近，使得筛分装置的震动会带动液氮定型罐的震动，进而导致液氮定型罐内液氮的液面不稳定，处于波动状态，影响液位检测传感器的检测准确性。

因此，在确定出需要对液氮定型罐进行补液时，还需检测筛分装置是否处于启动状态，只有在筛分装置处于未启动状态，才可继续进行补液操作。

S1273、在筛分装置处于未启动状态时，则控制液氮补液罐开启，对所述液氮定型罐进行补液操作。

筛分装置46的启动状态由筛分装置运动检测装置(可设置在筛分装置上)实现检测，并将检测结果发送至控制柜40。在控制柜40接收到筛分装置运动检测装置返回的筛分装置处于未启动状态的检测结果时，及时生成控制指令发送至液用电磁阀457，控制液用电磁阀457开启，使得液氮补液罐455中的液氮经过补液管道456进入到液氮定型罐451中，以对液氮定型罐进行补液操作。

如果检测到筛分装置正在启动状态，则待筛分装置46完成筛分作业并停止运行后，再控制液用电磁阀开启，对液氮定型罐进行补液操作。

可见，通过液位检测传感器458实时对液氮定型罐451内的液氮液位值进行检测，并在液氮不足时，及时开启液氮补液罐455对液氮定型罐451进行补液操作，以确保液氮定型罐内储存由充足的液氮，使得液氮定型装置45可以在合适的定型时间内，完成对混合料的液氮定型操作，避免出现液氮定型不足的现象，进而影响第二检测样本的粒度组成的检测结果。

为保证在补充足够液氮后停止补液操作，该方法还包括：在进行补液操作过程中，判断所述当前液氮液位值是否达到理想液位区间最高值；如果所述当前液氮液位值达到理想液位区间最高值，则控制液氮补液罐关闭，停止补液操作。

在液氮补液罐455对液氮定型罐451的补液操作过程中，液位检测传感器458实时检测液氮液位值，并将检测结果发送至控制柜40。控制柜40在接收到某个当前液氮液位值时，判断该值是否达到理想液位区间最高值。理想液位区间最高值为控制液氮补充罐停止补液操作的控制指标。

在控制柜40接收到某个当前液氮液位值时，判断出该值已达到理想液位区间最高值，说明液氮定型罐中已装满足够的液氮，可以停止液氮补充。控制柜40发送控制指令至液用电磁阀457，使液用电磁阀关闭，停止补液操作。

由于在进行第二检测样本的粒度组成检测过程中，完成液氮定型处理、筛分处理和称重处理的总时长约为5分钟，而液氮定型处理的时长约为1分钟，筛分处理和称重处理的总时长约为2分钟，可见，在一次流程中，可能存在约2分钟的间隔时间。为避免为液氮定型装置进行补液的时间过长，而影响整体的检测效率，需要在2分钟的时间间隔内完成补液操作。

为此，本发明实施例提供的方法，还包括：如果所述当前液氮液位值未达到理想液位区间最高值，则统计所述液氮补液罐的开启时长；如果所述开启时长超过时间阈值，则控制液氮补液罐关闭，停止补液操作。

在液氮补液罐455对液氮定型罐451的补液操作过程中，实时统计液氮补液罐的开启时长。设定时间阈值，以表征时间间隔，如2分钟。如果液氮补液罐的开启时长达到时间阈值，为避免后续检测过程的进行，即使液氮定型罐中并未补充足够液氮，也需立即停止补液操作。此时，控制柜40在判断出开启时长超过时间阈值后，生成控制指令至液用电磁阀457，控制液用电磁阀关闭，停止对液氮定型罐的补液操作。

需要说明的是，控制液氮补液罐对液氮定型罐的补液操作停止的指标包括但不限定于当前液氮液位值达到理想液位区间最高值，或者，液氮补液罐的开启时长超过时间阈值。而在其他实施例中，可根据实际应用情况设定控制补液操作停止的指标。

例如，如果在时间阈值内，如2分钟内，当前液氮液位值未达到理想液位区间最高值，则继续保持补液操作，直到当前液氮液位值达到理想液位区间最高值后停止。如果当前液氮液位值达到理想液位区间最高值，即使开启时长未达到2分钟，也停止补液操作。

因此，该方法可在液氮定型装置对第二检测样本进行液氮定型时，及时控制液氮补液罐的开启和关闭，在保证液氮定型罐中由足够液氮的前提下，可以在规定时间内完成补液操作，避免补液操作超时，影响第二检测样本粒度组成检测的后续流程。

在对第二检测样本进行液氮定型后，即可提高混合料的强度，不会因外力而粉碎，影响粒度组成检测准确性。因此，第二检测样本在完成液氮定型后，可进行筛分分级处理。

S123、控制机械臂将定型后的第二检测样本倒入筛分装置中进行筛分，得到不同粒度的检测样本。

在对第二检测样本进行筛分时，控制柜40接收到工艺控制系统1的控制信号，控制机械臂将完成液氮定型处理的第二检测样本倒入筛分装置中，即夹取盛料盘移动至筛分装置，机械臂执行倒料操作，将第二检测样本倒入筛分装置进行筛分处理。

具体地，控制机械臂将定型后的第二检测样本倒入筛分装置中进行筛分，得到不同粒度的检测样本，包括：

步骤12301、控制机械臂将定型后的第二检测样本倒入筛分装置的进料斗内，进料斗连接上层筛网；所述筛分机内置3层筛网，筛网孔径从上往下依次是8mm，5mm，3mm。

步骤12302、开启筛分装置，按照预设筛分时间对第二检测样本进行筛分，得到粒度<3mm的检测样本、粒度在3-5mm之间的检测样本、粒度在5-8mm之间的检测样本，以及，粒度>8mm的检测样本。

筛分装置46内设置有三层筛网，孔径最大(8mm)的筛网位于进料斗的下方，5mm和3mm的依次位于8mm筛网的下方，3mm的筛网位于最下层，且3mm筛网的下方设置盛料盘，以盛装粒径小于3mm的检测样本。

控制柜40控制机械臂42夹取定型后的物料盘452移动至筛分装置46，将物料盘452中的第二检测样本倒入筛分装置的进料斗。而后，控制柜40控制筛分装置46开启筛分操作，在筛分完成后，即可获得粒度<3mm的检测样本(位于盛料盘内)、粒度在3-5mm之间的检测样本(位于3mm粒径筛网内)、粒度在5-8mm之间的检测样本(位于5mm粒径筛网内)，以及，粒度>8mm的检测样本(位于8mm粒径筛网内)。

S124、利用称重装置称取多个不同粒度的检测样本的重量，根据不同粒度的检测样本的重量，计算第二检测样本的粒度组成。

机械臂42分别将不同粒度的检测样本连同筛网送至称重装置43处进行称重，根据获得的重量值计算第二检测样本的粒度组成。具体地，利用称重装置称取多个不同粒度的检测样本的重量，根据不同粒度的检测样本的重量，计算第二检测样本的粒度组成，包括：

步骤12401、利用称重装置分别称取多个不同粒度的检测样本的重量，得到粒度<3mm的检测样本总重量W_t1、粒度在3-5mm之间的检测样本总重量W_t2、粒度在5-8mm之间的检测样本总重量W_t3，以及，粒度>8mm的检测样本总重量W_t4；所述盛料盘位于孔径为3mm的筛网的下方，用于接收粒度<3mm的混合料样本。

在经过四级筛分后，8mm孔径的筛网中盛装的是粒度大于8mm的检测样本，5mm孔径的筛网中盛装的是粒度为5～8mm的检测样本，3mm孔径的筛网中盛装的是粒度为3～5mm的检测样本，而粒度小于3mm的检测样本则通过孔径为3mm的筛网落入位于该筛网下方的盛料盘中。

机械臂42依次夹取8mm孔径的筛网、5mm孔径的筛网、3mm孔径的筛网和盛料盘至称重装置43上进行称重，即可获得筛网连同对应检测样本的总重量。

步骤12402、获取盛料盘重量、孔径为3mm的筛网重量、孔径为5mm的筛网重量、孔径为8mm的筛网重量和第二接样杯的空杯重量；盛料盘位于孔径为3mm的筛网的下方，用于接收粒度<3mm的混合料样本。

步骤12403、基于盛料盘重量W_k1，以及式W_m1＝W_t1-W_k1，确定粒度<3mm的检测样本的重量W_m1；基于孔径为3mm的筛网重量W_k2，以及式W_m2＝W_t2-W_k2，确定粒度在3-5mm之间的检测样本的重量W_m2；根据孔径为5mm的筛网重量W_k3，以及式W_m3＝W_t3-W_k3，确定粒度在5-8mm之间的检测样本的重量W_m3，以及，根据孔径为8mm的筛网重量W_k4，以及式W_m4＝W_t4-W_k4，确定粒度>8mm的检测样本的重量W_m4。

在进行筛分之前，需利用称重装置43对各级筛网和盛料盘进行单独称重，以获得空筛网和空盛料盘的重量。步骤S41中确定的总重量为筛网与对应检测样本的共同重量，以及，盛料盘与对应检测样本的共同重量，因此，为准确获得每一粒级的检测样本的重量，需由步骤S41中确定的总重量减去对应的筛网或盛料盘的重量。

步骤12404、基于第二检测样本初始重量和空杯重量，计算第二检测样本初始净重W₂₀。

为确定每一粒度检测样本占总检测样本的比例，需确定第二检测样本的初始净重。本实施例中，第二检测样本初始重量是指第二接样杯和第二检测样本的总重量，而第二接样杯的空杯重量可在检测前由称重装置43进行称重。由第二检测样本初始重量减去空杯重量，即可确定第二检测样本初始净重W₂₀。

步骤12405、按照式

确定<3mm的粒度组成比例ω₁；按照式

确定3mm-5mm的粒度组成比例ω₂；按照式

确定5mm-8mm的粒度组成比例ω₃；按照式

确定>8mm的粒度组成比例ω₄；

步骤12406、确定第二检测样本的粒度组成(ω₁、ω₂、ω₃、ω₄)。

每一粒度的组成为该粒度的检测样本重量与第二检测样本的总重量的比值，根据步骤12405中的公式，即可确定<3mm、3-5mm、5-8mm，8mm以上的不同粒度组成，此时，第二检测样本的粒度组成为ω₁、ω₂、ω₃、ω₄。

可见，本实施例提供的方法，将整个机器人系统4的工作流程分为混合料粒度组成检测和混合料水分检测两个工艺流程，且可同时对烧结混合料进行水分检测和粒度组成检测，互不干扰，提高检测效率。

机器人系统4在进行混合料的水分含量和粒度组成的检测过程中，还可对混合料的堆密度进行检测。由于水分含量和粒度组成检测采用两个检测样本进行检测，那么混合料的堆密度也可分别对两个检测样本进行检测，再利用经验公式求得混合料的堆密度。

图24为本发明实施例提供的对第一检测样本和第二检测样本进行堆密度检测的方法流程图。参见图24，本实施例中，控制机器人系统对第一检测样本和第二检测样本进行堆密度检测，包括：

S131、控制机器人系统中的称重装置对第一接样杯中的第一检测样本进行称重，以及，对第二接样杯中的第二检测样本进行称重，得到第一检测样本初始净重W₁₀和第二检测样本初始净重W₂₀。

在机器人系统对第一检测样本进行水分含量检测和对第二检测样本进行粒度组成检测时，均需对第一检测样本和第二检测样本进行称重，即可得到第一检测样本初始净重W₁₀和第二检测样本初始净重W₂₀。具体的检测过程，可参照前述实施例中步骤S111至S113的内容确定第一检测样本初始净重W₁₀，根据步骤12401至12404的内容确定第二检测样本初始净重W₂₀。

S132、获取第一接样杯的体积V₁和第二接样杯的体积V₂。

在选用接样杯盛装混合料时，即可确定两个接样杯的体积，如果两个接样杯的尺寸不同，则两个接样杯的体积不同。在其他实施例中，在第一接样杯和第二接样杯采用同型号的接样杯时，第一接样杯的体积和第二接样杯的体积相等。

S133、根据第一接样杯的体积V₁和第一检测样本初始净重W₁₀，按照式p1＝W₁₀/V₁，确定第一检测样本的堆密度p1。

S134、根据第二接样杯的体积V₂和第二检测样本初始净重W₂₀，按照式p2＝W₂₀/V₂，确定第二检测样本的堆密度p2。

本实施例中用于检测的混合料分为第一检测样本和第二检测样本，为获得混合料的堆密度，需分别确定第一检测样本的堆密度和第二检测样本的堆密度。根据每个接样杯的体积和对应检测样本的初始净重，采用堆密度计算公式，即可得到第一检测样本的堆密度p1和第二检测样本的堆密度p2。

可见，本实施例提供的方法，按照前述实施例提供的步骤，由工艺控制系统1控制机器人系统4在线检测混合料的水分含量、粒度组成和堆密度，在烧结工艺过程中进行在线检测，可保证三项参数的检测准确性，且三项参数可同时进行检测，提高检测效率。

S2、基于第一检测样本的堆密度和第二检测样本的堆密度，确定混合料的堆密度，以及，计算混合料的堆密度变化率。

在分别对第一检测样本和第二检测样本的堆密度进行检测后，通过公式，即可确定混合料的堆密度。

具体地，确定混合料的堆密度的公式如下：

按照式Px＝K1×p1+(1-K1)×p2，计算混合料的堆密度；

式中，Px为混合料的堆密度，p1为第一检测样本的堆密度，p2为第二检测样本的堆密度，K1为系数，取值范围为0.4-0.6。

由于本实施例提供的方法是利用水分含量、粒度组成和堆密度来确定混合料的透气性，而确定混合料的透气性时，需采用修正系数来保证透气性的准确性。因此，本实施例中，利用混合料的堆密度变化率来调整透气性修正系数，使透气性修改系数为适宜的值。

图25为本发明实施例提供的计算混合料的堆密度变化率的方法流程图。为此，本实施例中，参见图25，计算混合料的堆密度变化率，包括：

S21、获取第一检测时长内，机器人系统检测的至少一个混合料的堆密度。

为保证堆密度变化率的准确性，可采用多个检测过程对应的堆密度进行计算。为此，可获取第一检测时长内，机器人系统执行的数个检测过程对应的混合料的堆密度。第一检测时长是指位于当前时刻以前的检测过程所对应的时长，可设定为最近1小时，例如，如果当前检测时刻为9:00，那么第一检测时长可为8:00至9:00之间对应的时长。

若机器人系统的每次检测所花费的时长约为6分钟，那么在第一检测时长1小时内，大约会有12个检测数据，即混合料的堆密度可为12个数值。

S22、根据每个检测过程对应的混合料的堆密度Px_i，按照式

计算第一检测时长内混合料的平均堆密度Px0；n为在第一检测时长内的检测次数。

确定混合料在第一检测时长内的平均堆密度，如果第一检测时长内机器人系统进行了三次检测，那么n可为3，此时三组堆密度的平均值为Px0＝(Px₁+Px₂+Px₃)/3，其中，Px₁为第一次检测对应的混合料的堆密度，Px₂为第二次检测对应的混合料的堆密度，Px₃为第三次检测对应的混合料的堆密度。

S23、根据混合料的平均堆密度和当前检测过程对应的混合料的堆密度Px_i，按照式λ＝(Px_i—Px0)/Px0，计算混合料的堆密度变化率λ。

混合料的堆密度变化率是指当前检测过程的堆密度与最近几次检测过程的平均堆密度之间的变化率。按照上述公式，即可确定混合料的堆密度变化率。

S3、在第一检测样本的水分含量位于预置水分阈值范围内的情况下，根据混合料的堆密度变化率，按照对应的预设系数调整策略调整混合料的透气性修正系数。

在机器人系统完成混合料的水分含量、粒度组成和堆密度检测后，工艺控制系统1还控制机器人系统4利用检测结果计算混合料的透气性，以发送至烧结过程智能控制模型5，以对烧结过程中的烧结台车的工艺参数进行调整。

由于水分含量是影响混合料透气性的关键参数，因此，烧结过程智能控制模型5在对烧结台车的工艺参数进行调整时，需保证混合料的水分含量为正常范围内，即第一检测样本的水分含量位于预置水分阈值范围内，预置水分阈值范围可设定为6.7％～7.0％。

同一检测过程的水分含量、粒度组成和堆密度为对应关系，机器人系统4根据水分含量符合要求时对应的堆密度进行透气性修正系数的调整。

混合料的透气性的计算公式为P＝b₀+[b_1*ω₁+b_2*ω₂+b_3*ω₃+b_4*ω₄]×100，式中，b₀、b₁、b₂、b₃和b₄为透气性修正系数。

图26为本发明实施例提供的透气性修正系数的取值表。参见图26，每个透气性修正系数均设定有可选用的数值范围，且在确定混合料透气性时，透气性修正系数可取初始值，再根据每次检测过程中得到的混合料的堆密度及堆密度变化率，对透气性修正系数进行调整，且调整范围应在每个透气性修正参数的可选用的数值范围内，使得透气性修正系数为最适宜的数值，保证透气性的准确性。

图27为本发明实施例提供的调整混合料的透气性修正系数的方法流程图。参见图27，本实施例中，根据混合料的堆密度变化率，按照对应的预设系数调整策略调整混合料的透气性修正系数，包括：

S31、判断混合料的堆密度变化率是否满足修正触发值。

在第一检测样本的水分含量位于预置水分阈值范围内的情况下，由混合料的堆密度变化率实现透气性修正系数的调整，调整的判断标准是堆密度变化率是否满足修正触发值。本实施例中，修正触发值可设定为0.01，还可根据实际应用情况设定为其他值，本实施例不做具体限定。

S32、如果混合料的堆密度变化率大于修正触发值，则确定第一预设系数调整策略，以及，基于第一预设系数调整策略调整混合料的透气性修正系数。

在混合料的堆密度变化率大于修正触发值时，由第一预设系数调整策略调整混合料的透气性修正系数。

图28为本发明实施例提供的调整混合料的透气性修正系数的策略图。参见图28，在混合料的堆密度变化率大于0.01时，确定第一预设系数调整策略，即按照b₀＝初始值-0.2，b₁＝初始值+0.03，b₂＝初始值+0.02，b₃＝初始值+0.02，b₄＝初始值+0.02的策略，分别调整混合料的透气性修正系数b₀、b₁、b₂、b₃和b₄。

如果在下一次的检测过程中，计算出的混合料的堆密度变化率仍大于修正触发值，那么在此次的调整过程中，应以上一次调整后的透气性修正系数作为初始值，再按照第一预设系数调整策略调整本次的透气性修正系数，例如，b_0i＝b_0i-1-0.2，b_1i＝b_1i-1+0.03，b_2i＝b_2i-1+0.02，b_3i＝b_3i-1+0.02，b_4i＝b_4i-1+0.02，i为本次调整，i-1为上一次调整。

S33、如果混合料的堆密度变化率小于修正触发值，则确定第二预设系数调整策略，以及，基于第二预设系数调整策略调整混合料的透气性修正系数。

在混合料的堆密度变化率小于修正触发值时，由第二预设系数调整策略调整混合料的透气性修正系数。参见图28，在混合料的堆密度变化率小于0.01时，确定第二预设系数调整策略，即按照b₀＝初始值+0.2，b₁＝初始值-0.03，b₂＝初始值-0.02，b₃＝初始值-0.02，b₄＝初始值-0.02的策略，分别调整混合料的透气性修正系数b₀、b₁、b₂、b₃和b₄。

如果在下一次的检测过程中，计算出的混合料的堆密度变化率仍小于修正触发值，那么在此次的调整过程中，应以上一次调整后的透气性修正系数作为初始值，再按照第二预设系数调整策略调整本次的透气性修正系数，例如，b_0i＝b_0i-1+0.2，b_1i＝b_1i-1-0.03，b_2i＝b_2i-1-0.02，b_3i＝b_3i-1-0.02，b_4i＝b_4i-1-0.02，i为本次调整，i-1为上一次调整。

而在混合料的堆密度变化率等于修正触发值时，此时为正常情况，即无需调整透气性修正系数，利用透气性修正系数的初始值来计算混合料的透气性即可。

S4、基于调整后的混合料的透气性修正系数和第二检测样本的粒度组成，计算混合料的透气性，以及，计算所述混合料的透气性变化率。

混合料的透气性与混合料的粒度组成存在关联，因此，可利用调整后的混合料的透气性修正系数和第二检测样本的粒度组成，计算混合料的透气性。

具体地，基于调整后的混合料的透气性修正系数b₀、b₁、b₂、b₃和b₄，以及，第二检测样本的粒度组成(ω₁、ω₂、ω₃、ω₄)，按照式P＝b₀+[b_1*ω₁+b_2*ω₂+b_3*ω₃+b_4*ω₄]×100，计算混合料的透气性P；

其中，ω₁为第二检测样本中粒度<3mm的粒度组成比例，ω₂为第二检测样本中粒度在3mm-5mm的粒度组成比例，ω₃为第二检测样本中粒度在5mm-8mm的粒度组成比例，ω₄为第二检测样本中粒度>8mm的粒度组成比例；b₀为调整后的第一透气性修正系数，b₁为调整后的第二透气性修正系数，b₂为调整后的第三透气性修正系数，b₃为调整后的第四透气性修正系数，b₄为调整后的第五透气性修正系数。

由于混合料的透气性是烧结工艺中关键参数，可以决定混合料是否存在过烧现象。因此，在对烧结过程中，烧结台车的工艺参数进行调整，以避免出现过烧现象时，可以混合料的透气性变化率作为调整基准。

图29为本发明实施例提供的计算混合料的透气性变化率的方法流程图。本实施例中，参见图29，计算混合料的透气性变化率，包括：

S41、获取第二检测时长内，机器人系统检测的至少一个混合料的透气性。

为保证透气性变化率的准确性，可采用机器人系统在多个检测过程得到的粒度组成和堆密度，再根据确定出的多个透气性进行计算，其中，机器人系统的一个检测过程，对应一个水分含量值、一个粒度组成值和一个堆密度值，进而可确定一个混合料的透气性。

为此，可获取第二检测时长内，机器人系统执行的数个检测过程对应的混合料的透气性。第二检测时长是指位于当前时刻以前的检测过程所对应的时长，可设定为最近2小时，例如，如果当前检测时刻为10:00，那么第二检测时长可为8:00至10:00之间对应的时长。

S42、在至少一个检测过程对应的混合料的透气性中，选取混合料的粒度组成和水分含量均符合取值要求对应的透气性为有效透气性。

在第二检测时长内，机器人系统4检测的混合料的水分含量、粒度组成和堆密度可能会存在异常的情况，那么将导致计算得到的混合料的透气性也会出现异常。因此，为保证调节烧结过程中烧结台车的工艺参数的准确性，使得混合料的透气性计算更加准确，本实施例中，在确定透气性变化率时，需在第二检测时长内选取数值正常对应的透气性值，即选取有效透气性进行计算。

本实施例中，在选取有效透气性时，要以同一检测过程对应的混合料的粒度组成和水分含量为选取标准，其中，要求粒度组成的取值要求为ω₂>30％、ω₃>30％，水分含量的取值要求为在6.7％～7.0％之间。

在第二检测时长内，存在多个透气性值，将每个透气性对应的混合料的粒度组成和水分含量符合上述取值要求的透气性确定为有效透气性，以保证混合料的透气性变化率的准确性，进而可以精准地调整烧结过程的工艺参数，避免出现过烧现象。

S43、根据每个检测过程对应的有效透气性P_j，按照式

计算有效透气性平均值P₀；m为在第二检测时长内，且符合混合料的粒度组成和水分含量取值要求对应的检测次数，m≤n。

确定混合料在第二检测时长内的有效透气性平均值，如果第二检测时长内机器人系统进行的多次检测中，仅有三次检测过程的透气性为有效透气性，那么m可为3，此时三组有效透气性的平均值为P₀＝(P₁+P₂+P₃)/3，其中，P₁为第一次有效检测对应的混合料的有效透气性，P₂为第二次有效检测对应的混合料的有效透气性，P₃为第三次有效检测对应的混合料的有效透气性。

S44、根据有效透气性平均值和当前检测过程对应的混合料的透气性P_j，按照式β＝(P_j—P₀)/P₀，计算混合料的透气性变化率β。

混合料的透气性变化率是指当前检测过程的透气性与最近几次有效检测过程的有效透气性平均值之间的变化率。按照上述公式，即可确定混合料的透气性变化率。

S5、控制烧结过程智能控制模型在预设控制模型策略中，选择与混合料的透气性变化率对应的目标控制策略，以及，在烧结过程的当前工艺参数不满足需求时，调整烧结过程的工艺参数。

在机器人系统4检测到混合料的水分含量、粒度组成、堆密度和透气性后，将检测结果发送至烧结过程智能控制模型5，由烧结过程智能控制模型5基于透气性对烧结过程的工艺参数进行调整。

透气性是烧结过程的关键参数，决定烧结制品的品质，如果在烧结过程中，混合料具有良好的透气性，可以保证良好烧结，不会出现过烧现象。因此，本实施例中，可根据混合料的透气性变化率来判断当前烧结过程是否正常，并且可在不正常时，能够及时对烧结过程的工艺参数进行调整，以将烧结过程的工艺参数调整到适应良好烧结所需的参数，保证混合料的透气性，避免出现过烧现象。

图30为本发明实施例提供的调整烧结过程的工艺参数的控制策略图。本实施例提供的方法，提出以透气性为调节依据，由烧结过程智能控制模型5对烧结过程进行智能控制的方法，为此，具体提出多个控制模型策略，包括但不限定于如图30所示的控制策略，以对烧结过程的工艺参数进行调整，即对烧结台车的料层厚度、车轮运行速度和进风量进行调整。

图30中示出的预设控制模型策略，可提出针对不同的透气性变化率进行工艺参数调整的方法。在混合料的透气性变化率满足预设控制模型策略中其中一条策略，且烧结过程的当前工艺参数中存在至少一个参数不符合烧结要求时，即可根据对应的策略调整烧结过程的工艺参数。

具体地，烧结过程智能控制模型在预设控制模型策略中，选择与混合料的透气性变化率对应的目标控制策略，以及，在烧结过程的当前工艺参数不满足需求时，调整烧结过程的工艺参数，包括：

步骤51、判断混合料的透气性变化率是否满足调整阈值范围。

烧结过程的工艺参数在正常范围内时，其对应的混合料的透气性变化率也位于正常范围内，那么如果烧结过程的工艺参数不正常时，也会导致混合料的透气性变化率不正常，此时需对工艺参数进行调整。

因此，为准确确定烧结过程的工艺参数是否需要调整，则需由烧结过程智能控制模型5判断混合料的透气性变化率是否位于正常范围内，即是否满足调整阈值范围。本实施例中，调整阈值范围为-5％～5％。

步骤52、如果混合料的透气性变化率大于或等于调整阈值范围上限值，则获取烧结过程的当前工艺参数，工艺参数包括烧结过程中烧结台车的料层厚度、车轮运行速度和进风量。

如果混合料的透气性变化率超过调整阈值范围的上限值，即β＝(P_j—P₀)/P₀≥5％，说明当前混合料的透气性变化较大。由于料层厚度越薄，透气性越好；料层厚度越厚，透气性越差，那么在β≥5％时，可能说明当前检测过程的混合料透气性呈增长趋势。

在烧结过程中，导致混合料透气性变大的因素可能为料层厚度变薄、车轮运行速度较低或者烧结台车的进风量较大。因此，为准确判断工艺参数中的哪一项参数出现异常，需获取烧结过程的当前工艺参数，即烧结台车的料层厚度、车轮运行速度和进风量。

本实施例中，烧结台车的料层厚度正常范围为780mm～850mm，车轮运行速度的正常范围为2.2m/min～2.6m/min，进风量的正常范围为13000m³/min～13500m³/min。

步骤53、如果烧结台车的当前料层厚度小于预设料层厚度最大值，则在预设控制模型策略中，选择第一目标控制策略；以及，基于第一目标控制策略，增加烧结过程的当前料层厚度，控制烧结过程的当前车轮运行速度和当前进风量不变。

在第一种情况下，先判断烧结台车的当前料层厚度是否达到正常料层厚度，即是否达到预设料层厚度最大值。如果烧结台车的当前料层厚度小于预设料层厚度最大值，说明当前料层厚度变薄，需提高料层厚度。因此，烧结过程智能控制模型5可在图30所示的预设控制模型策略中，选择第一目标控制策略。

第一目标控制策略包括：CH_SET＝CH_SET+10mm，Speed_SET不变动，Q_SET不变动。

在本实施例中，若烧结过程的当前料层厚度CH<CH_max＝850mm时，则按照“CH_SET＝CH_SET+10mm”策略提高烧结台车的料层厚度CH，并按照“Speed_SET不变动”策略控制烧结台车的当前车轮运行速度Speed不变，按照“Q_SET不变动”策略控制烧结台车的当前进风量Q不变。

步骤54、或者，如果烧结台车的当前料层厚度等于预设料层厚度最大值，以及，当前车轮运行速度小于预设车轮运行速度最大值，则在预设控制模型策略中，选择第二目标控制策略；以及，基于第二目标控制策略，增加烧结过程的当前车轮运行速度，控制烧结过程的当前进风量不变。

在第二种情况下，如果烧结台车的当前料层厚度符合厚度要求，则需再判断当前车轮运行速度是否符合正常速度，即是否达到预设车轮运行速度最大值。如果烧结台车的当前料层厚度等于预设料层厚度最大值，且当前车轮运行速度小于预设车轮运行速度最大值，说明当前烧结台车的前行速度过慢，容易导致过烧现象，此时需提高车轮运行速度。因此，烧结过程智能控制模型5可在图30所示的预设控制模型策略中，选择第二目标控制策略。

第二目标控制策略包括：Speed_SET＝Speed_SET+0.1m/min，Q_SET不变动。

在本实施例中，若烧结过程的当前料层厚度CH＝CH_max＝850mm，当前车轮运行速度Speed<Speed_max＝2.6m/min时，则按照“Speed_SET＝Speed_SET+0.1m/min”策略提高烧结台车的当前车轮运行速度Speed，并照“Q_SET不变动”策略控制烧结台车的当前进风量Q不变。

步骤55、或者，如果烧结台车的当前料层厚度等于预设料层厚度最大值，当前车轮运行速度等于预设车轮运行速度最大值，以及，当前进风量大于预设进风量最小值，则在预设控制模型策略中，选择第三目标控制策略；以及，基于第三目标控制策略，减少烧结过程的当前进风量。

在第三种情况下，如果烧结台车的当前料层厚度符合厚度要求，当前车轮运行速度也符合速度要求，则需再判断当前进风量是否符合正常风量，即是否达到预设进风量最小值。如果烧结台车的当前料层厚度等于预设料层厚度最大值，当前车轮运行速度等于预设车轮运行速度最大值，且当前进风量大于预设进风量最小值，说明当前烧结台车的进风量过大，导致混合料的透气性变大，此时需减少进风量。因此，烧结过程智能控制模型5可在图30所示的预设控制模型策略中，选择第三目标控制策略。

第三目标控制策略包括：Q_SET＝Q_SET-200m³/min。

在本实施例中，若烧结过程的当前料层厚度CH＝CH_max＝850mm，当前车轮运行速度Speed＝Speed_max＝2.6m/min，以及，当前进风量Q>Q_min＝13000m³/min时，则按照“Q_SET＝Q_SET-200m³/min”策略降低烧结台车的当前进风量Q。

上述三种情况是烧结过程智能控制模型5针对混合料的透气性变化率超过调整阈值范围上限值时提出的调整工艺参数的方法，具体地，根据某一工艺参数不符合正常所需数值时，对相应参数进行精准调整。可见，该方法可单独调整某一出现异常的工艺参数，而无需对烧结过程中的所有工艺参数进行同步调节，实现烧结过程的工艺参数的微调，调整精度更高。

步骤56、如果混合料的透气性变化率位于调整阈值范围内，则在预设控制模型策略中，选择第四目标控制策略；基于第四目标控制策略，控制烧结过程的当前料层厚度和当前车轮运行速度不变，以及，按照烧透终点预报模型调整烧结过程的当前进风量。

在混合料的透气性变化率位于调整阈值范围内，即-5％<β＝(P_j—P₀)/P₀<5％，说明当前混合料的透气性正常。此时，烧结台车的工艺参数均为正常数值，无异常情况，烧结过程智能控制模型5无需执行调整操作。

但是，由于透气性可决定烧结过程的终点，即是否完成烧结工艺过程。因此，烧结台车的进风量在烧结过程中需依据烧透终点预报模型(BTP)进行调整，即根据确定出的BTP(烧透终点)位置判断烧结台车是否对混合料完成烧结过程，以对烧结过程的结束点进行控制。

此时，依据烧透终点预报模型(BTP)的调整过程是根据烧结过程产生的废气温度，建立风箱的温度场，判断、预报出当前的BTP位置，即烧透终点位置，然后以正常烧结情况下的车轮运行速度、透气性、料层厚度作为基准，重新确定新的进风量。其中，风箱实现烧结台车内的进风，控制风箱即实现控制烧结台车的进风量。

重新确定进风量，并依据新的进风量调整烧结台车的当前进风量的过程为烧结过程的正常控制进风的过程，并非为烧结过程的工艺参数出现异常而进行调整的过程。

步骤57、如果混合料的透气性变化率小于或等于调整阈值范围下限值，则在烧结台车的当前进风量小于预设进风量最大值时，在预设控制模型策略中，选择第五目标控制策略；以及，基于第五目标控制策略，增加烧结过程的当前进风量，控制烧结过程的当前料层厚度和当前车轮运行速度不变。

如果混合料的透气性变化率未超过调整阈值范围的下限值，即β＝(P_j—P₀)/P₀≤-5％，说明当前混合料的透气性变化较小，并呈减少趋势。在烧结过程中，导致混合料透气性变小的因素可能为料层厚度变厚、车轮运行速度较高或者烧结台车的进风量较少。

在第一种情况中，先判断烧结台车的当前进风量是否符合正常风量，即是否达到预设进风量最大值。如果烧结台车的当前进风量小于预设进风量最大值时，说明当前进风量较少，导致料层厚度变厚，需提高进风量。因此，烧结过程智能控制模型5可在图30所示的预设控制模型策略中，选择第五目标控制策略。

第五目标控制策略包括：CH_SET不变动，Speed_SET不变动，Q_SET＝Q_SET+200m³/min。

在本实施例中，若烧结过程的当前进风量Q<Q_max＝13500m³/min时，则按照“CH_SET不变动”策略控制烧结台车的当前料层厚度CH不变，按照“Speed_SET不变动”策略控制烧结台车的当前车轮运行速度Speed不变，并按照“Q_SET＝Q_SET+200m³/min”策略增加烧结台车的当前进风量Q。

步骤58、或者，在烧结台车的当前料层厚度大于预设料层厚度最小值，当前进风量等于预设进风量最大值时，则在预设控制模型策略中，选择第六目标控制策略；以及，基于第六目标控制策略，减少烧结过程的当前料层厚度，控制烧结过程的当前车轮运行速度不变。

在第二种情况下，如果烧结台车的当前进风量符合风量要求，则需再判断当前料层厚度是否符合正常厚度要求，即是否达到预设料层厚度最小值。如果烧结台车的当前进风量等于预设进风量最大值，且烧结台车的当前料层厚度大于预设料层厚度最小值，说明当前料层厚度变厚，需降低料层厚度。因此，烧结过程智能控制模型5可在图30所示的预设控制模型策略中，选择第六目标控制策略。

第六目标控制策略包括：CH_SET＝CH_SET-10mm，Speed_SET不变动。

在本实施例中，若烧结过程的当前进风量Q＝Q_max＝13500m³/min，且当前料层厚度CH>CH_min＝780mm时，则按照“CH_SET＝CH_SET-10mm”策略降低烧结台车的料层厚度CH，并按照“Speed_SET不变动”策略控制烧结台车的当前车轮运行速度Speed不变。

步骤59、或者，在烧结台车的当前料层厚度等于预设料层厚度最小值，当前进风量等于预设进风量最大值时，以及，当前车轮运行速度大于预设车轮运行速度最小值时，在预设控制模型策略中，选择第七目标控制策略；以及，基于第七目标控制策略，减少烧结过程的当前车轮运行速度。

在第三种情况下，如果烧结台车的当前料层厚度符合厚度要求，当前进风量符合正常风量，则需再判断当前车轮运行速度是否符合速度要求，即是否达到预设车轮运行速度最小值。如果烧结台车的当前料层厚度等于预设料层厚度最小值，当前进风量等于预设进风量最大值，以及，当前车轮运行速度大于预设车轮运行速度最小值，说明当前烧结台车的前行速度过快，未达到最佳烧结状态，需降低车轮运行速度。因此，烧结过程智能控制模型5可在图30所示的预设控制模型策略中，选择第七目标控制策略。

第七目标控制策略包括：Speed_SET＝Speed_SET-0.1m/min。

在本实施例中，若烧结过程的当前料层厚度CH＝CH_max＝850mm，当前进风量Q＝Q_max＝13500m³/min，当前车轮运行速度Speed>Speed_min＝2.2m/min时，则按照“Speed_SET＝Speed_SET-0.1m/min”策略降低烧结台车的当前车轮运行速度Speed。

本实施例提出的三种情况是烧结过程智能控制模型5针对混合料的透气性变化率未超过调整阈值范围下限值时提出的调整工艺参数的方法，具体地，根据某一工艺参数不符合正常所需数值时，对相应参数进行精准调整。可见，该方法可单独调整某一出现异常的工艺参数，而无需对烧结过程中的所有工艺参数进行同步调节，实现烧结过程的工艺参数的微调，调整精度更高。

由于机器人系统4在进行混合料的水分含量、粒度组成和堆密度检测时，对水分含量和粒度组成均预先设定正常值范围，如果检测出的水分含量水分诊断阈值，或者粒度组成超过粒度组成诊断阈值，则说明当前检测过程出现异常。为此，机器人系统4需具有自诊断功能，即自诊断方法包括：

步骤61、判断第一检测样本的水分含量是否超过水分诊断阈值，以及，第二检测样本中的第三预置粒度范围对应的粒度组成是否超过粒度组成诊断阈值。

步骤62、如果第一检测样本的水分含量超过水分诊断阈值，或者，第三预置粒度范围对应的粒度组成未超过粒度组成诊断阈值，则确定当前水分和粒度组成检测过程异常，将检测数据丢弃。

本实施例中，设定水分诊断阈值为15％，而粒度组成检测的指标主要为第四预置粒度范围对应的粒度组成ω₃，设定粒度组成诊断阈值为50％。

如果第一检测样本的水分含量M₁>15％，或者，第三预置粒度范围对应的粒度组成ω₃<50％，则确定当前水分和粒度组成检测过程异常，将检测数据丢弃。

在其他诊断方法中，还包括：

步骤71、获取指定次检测过程对应的第一检测样本的水分含量，以及前一次检测过程对应的第一检测样本的水分含量。

步骤72、计算两次检测过程的第一检测样本的水分含量的变化率。

步骤73、如果变化率超过变化阈值，则确定当前水分检测过程异常，将检测数据丢弃。

本实施例中，对前后两次水分含量检测结果进行诊断，如果前后两次检测过程对应的水分含量的变化率大于20％，确定当前水分检测过程异常，将检测数据丢弃。

由以上技术方案可知，本发明实施例提供的一种透气性检测机器人系统及烧结过程控制方法、系统，控制机器人系统对第一检测样本和第二检测样本进行水分含量检测、粒度组成检测和堆密度检测，确定第一检测样本的水分含量和堆密度，以及，第二检测样本的粒度组成和堆密度；根据两个检测样本的堆密度计算混合料的堆密度变化率。根据混合料的堆密度变化率和对应的预设系数调整策略调整混合料的透气性修正系数，并计算混合料的透气性和透气性变化率。控制烧结过程智能控制模型在预设控制模型策略中，选择与混合料的透气性变化率对应的目标控制策略，以及，在烧结过程的当前工艺参数不满足需求时，调整烧结过程的工艺参数。可见，本发明提供的方法可根据机器人检测的混合料的水分含量、粒度组成参数和堆密度，实现混合料透气性的检测，并可以透气性为基准单独调整烧结过程中某一出现异常的工艺参数，无需对烧结过程中的所有工艺参数进行同步调节，实现烧结过程的工艺参数的微调，调整精度更高，避免烧结过程出现过烧现象，以保证烧结制品的质量。

具体实现中，本发明还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的基于透气性检测机器人系统的烧结过程控制方法的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-only memory，简称：ROM)或随机存储记忆体(英文：random access memory，简称：RAM)等。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。

Claims (26)

1.一种基于透气性检测机器人系统的烧结过程控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

控制机器人系统对第一检测样本和第二检测样本进行水分含量检测、粒度组成检测和堆密度检测，确定第一检测样本的水分含量和堆密度，以及，第二检测样本的粒度组成和堆密度；所述第一检测样本和第二检测样本是指烧结物料经过混合机进行混合制粒后得到的混合料；

基于所述第一检测样本的堆密度和第二检测样本的堆密度，确定混合料的堆密度，以及，计算混合料的堆密度变化率；

在所述第一检测样本的水分含量位于预置水分阈值范围内的情况下，根据所述混合料的堆密度变化率，按照对应的预设系数调整策略调整混合料的透气性修正系数；

基于调整后的所述混合料的透气性修正系数b₀、b₁、b₂、b₃和b₄和第二检测样本的粒度组成(ω₁、ω₂、ω₃、ω₄)，按照式P＝b₀+[b₁*ω₁+b₂*ω₂+b₃*ω₃+b₄*ω₄]×100，计算所述混合料的透气性，以及，计算所述混合料的透气性变化率；其中，ω₁为第二检测样本中粒度<3mm的粒度组成比例，ω₂为第二检测样本中粒度在3mm-5mm的粒度组成比例，ω₃为第二检测样本中粒度在5mm-8mm的粒度组成比例，ω₄为第二检测样本中粒度>8mm的粒度组成比例；b₀为调整后的第一透气性修正系数，b₁为调整后的第二透气性修正系数，b₂为调整后的第三透气性修正系数，b₃为调整后的第四透气性修正系数，b₄为调整后的第五透气性修正系数；

控制烧结过程智能控制模型在预设控制模型策略中，选择与所述混合料的透气性变化率对应的目标控制策略，以及，在烧结过程的当前工艺参数不满足需求时，调整烧结过程的工艺参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一检测样本盛装在第一接样杯中，所述第二检测样本盛装在第二接样杯中；以及，控制机器人系统对第一检测样本和第二检测样本进行堆密度检测，包括：

控制所述机器人系统中的称重装置对所述第一接样杯中的第一检测样本进行称重，以及，对所述第二接样杯中的第二检测样本进行称重，得到第一检测样本初始净重W₁₀和第二检测样本初始净重W₂₀；

获取所述第一接样杯的体积V₁和所述第二接样杯的体积V₂；

根据所述第一接样杯的体积V₁和第一检测样本初始净重W₁₀，按照式p1＝W₁₀/V₁，确定第一检测样本的堆密度p1；

根据所述第二接样杯的体积V₂和第二检测样本初始净重W₂₀，按照式p2＝W₂₀/V₂，确定第二检测样本的堆密度p2。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于第一检测样本的堆密度和第二检测样本的堆密度，确定混合料的堆密度，包括：

按照式Px＝K1×p1+(1-K1)×p2，计算混合料的堆密度；

式中，Px为混合料的堆密度，p1为第一检测样本的堆密度，p2为第二检测样本的堆密度，K1为系数，取值范围为0.4-0.6。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算混合料的堆密度变化率，包括：

获取第一检测时长内，所述机器人系统检测的至少一个混合料的堆密度；

根据每个检测过程对应的混合料的堆密度Px_i，按照式

计算第一检测时长内混合料的平均堆密度Px0；n为在第一检测时长内的检测次数；

根据所述混合料的平均堆密度和当前检测过程对应的混合料的堆密度Px_i，按照式λ＝(Px_i—Px0)/Px0，计算混合料的堆密度变化率λ。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据混合料的堆密度变化率，按照对应的预设系数调整策略调整混合料的透气性修正系数，包括：

判断所述混合料的堆密度变化率是否满足修正触发值；

如果所述混合料的堆密度变化率大于修正触发值，则确定第一预设系数调整策略，以及，基于所述第一预设系数调整策略调整混合料的透气性修正系数；

如果所述混合料的堆密度变化率小于修正触发值，则确定第二预设系数调整策略，以及，基于所述第二预设系数调整策略调整混合料的透气性修正系数。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算混合料的透气性变化率，包括：

获取第二检测时长内，所述机器人系统检测的至少一个混合料的透气性；

在至少一个检测过程对应的混合料的透气性中，选取混合料的粒度组成和水分含量均符合取值要求对应的透气性为有效透气性；

根据每个检测过程对应的有效透气性P_j，按照式

计算有效透气性平均值P₀；m为在第二检测时长内，且符合混合料的粒度组成和水分含量取值要求对应的检测次数；

根据所述有效透气性平均值和当前检测过程对应的混合料的透气性P_j，按照式β＝(P_j—P₀)/P₀，计算混合料的透气性变化率β。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在预设控制模型策略中，选择与所述混合料的透气性变化率对应的目标控制策略，以及，在烧结过程的当前工艺参数不满足需求时，调整烧结过程的工艺参数，包括：

判断所述混合料的透气性变化率是否满足调整阈值范围；

如果所述混合料的透气性变化率大于或等于调整阈值范围上限值，则获取烧结过程的当前工艺参数，所述工艺参数包括烧结过程中烧结台车的料层厚度、车轮运行速度和进风量；

如果所述烧结台车的当前料层厚度小于预设料层厚度最大值，则在预设控制模型策略中，选择第一目标控制策略；以及，基于所述第一目标控制策略，增加烧结过程的当前料层厚度，控制烧结过程的当前车轮运行速度和当前进风量不变；

或者，如果所述烧结台车的当前料层厚度等于预设料层厚度最大值，以及，当前车轮运行速度小于预设车轮运行速度最大值，则在预设控制模型策略中，选择第二目标控制策略；以及，基于所述第二目标控制策略，增加烧结过程的当前车轮运行速度，控制烧结过程的当前进风量不变；

或者，如果所述烧结台车的当前料层厚度等于预设料层厚度最大值，当前车轮运行速度等于预设车轮运行速度最大值，以及，当前进风量大于预设进风量最小值，则在预设控制模型策略中，选择第三目标控制策略；以及，基于所述第三目标控制策略，减少烧结过程的当前进风量。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述在预设控制模型策略中，选择与所述混合料的透气性变化率对应的目标控制策略，以及，在烧结过程的当前工艺参数不满足需求时，调整烧结过程的工艺参数，还包括：

如果所述混合料的透气性变化率位于调整阈值范围内，则在预设控制模型策略中，选择第四目标控制策略；

基于所述第四目标控制策略，控制烧结过程的当前料层厚度和当前车轮运行速度不变，以及，按照烧透终点预报模型调整烧结过程的当前进风量。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述在预设控制模型策略中，选择与所述混合料的透气性变化率对应的目标控制策略，以及，在烧结过程的当前工艺参数不满足需求时，调整烧结过程的工艺参数，还包括：

如果所述混合料的透气性变化率小于或等于调整阈值范围下限值，则在所述烧结台车的当前进风量小于预设进风量最大值时，在预设控制模型策略中，选择第五目标控制策略；以及，基于所述第五目标控制策略，增加烧结过程的当前进风量，控制烧结过程的当前料层厚度和当前车轮运行速度不变；

或者，在所述烧结台车的当前料层厚度大于预设料层厚度最小值，当前进风量等于预设进风量最大值时，则在预设控制模型策略中，选择第六目标控制策略；以及，基于所述第六目标控制策略，减少烧结过程的当前料层厚度，控制烧结过程的当前车轮运行速度不变；

或者，在所述烧结台车的当前料层厚度等于预设料层厚度最小值，当前进风量等于预设进风量最大值时，以及，当前车轮运行速度大于预设车轮运行速度最小值时，在预设控制模型策略中，选择第七目标控制策略；以及，基于所述第七目标控制策略，减少烧结过程的当前车轮运行速度。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制机器人系统对第一检测样本进行水分含量检测，包括：

所述机器人系统包括机械臂、称重装置和微波干燥装置；

控制所述机械臂分别将第一接样杯和装有第一检测样本的第一接样杯放置在称重装置上进行称重，获得第一接样杯的空杯重量和第一检测样本初始重量；

控制机械臂将称重后的第一接样杯中的第一检测样本倒入微波干燥装置中进行烘干处理，烘干处理后经过称重得到第一检测样本烘干后重量；

基于所述第一检测样本初始重量和空杯重量，计算第一检测样本初始净重；

基于所述第一检测样本初始重量和第一检测样本烘干后重量，按照式M₁＝(W₁₀-W_dry)/W₁₀，计算第一检测样本的水分含量；

式中，M₁为第一检测样本的水分含量，W₁₀为第一检测样本初始净重，W_dry为第一检测样本烘干后重量。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述控制机械臂将称重后的第一接样杯的第一检测样本倒入微波干燥装置中进行烘干处理，烘干处理后经过称重得到第一检测样本烘干后重量，包括：

控制机械臂将称重后的第一接样杯中的第一检测样本放入微波干燥装置中的称重台上，进行烘干处理；

在干燥过程中，获取所述称重台称量的第一检测样本的实时重量；以及，根据所述第一检测样本初始重量，得到第一检测样本的重量变化量；

如果所述第一检测样本的重量变化量大于或等于5％，停止烘干处理；

控制机械臂将所述第一检测样本旋转180°，对旋转后的第一检测样本继续进行烘干处理；

在所述第一检测样本的重量变化量为0时，获取所述称重台称量的第一检测样本烘干后重量。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制机器人系统对第二检测样本进行粒度组成检测，包括：

所述机器人系统包括机械臂、称重装置、液氮定型装置和筛分装置；

控制机械臂将装有第二检测样本的第二接样杯放置在称重装置上进行称重，获得第二检测样本初始重量；

控制机械臂将装有第二检测样本的第二接样杯放入液氮定型装置中进行液氮定型处理；

控制机械臂将定型后的第二检测样本倒入筛分装置中进行筛分，得到不同粒度的检测样本；

利用所述称重装置称取多个不同粒度的检测样本的重量，根据不同粒度的检测样本的重量，计算第二检测样本的粒度组成。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述控制机械臂将装有第二检测样本的第二接样杯放入液氮定型装置中进行液氮定型处理，包括：

控制机械臂将第二接样杯中的第二检测样本倒入液氮定型装置的物料盘中，以及，将盛装第二检测样本的物料盘放置在与物料提升机构连接的支撑盘上；

控制所述物料提升机构驱动所述支撑盘下降到液氮定型罐中，使所述物料盘中的第二检测样本浸入液氮定型罐内的液氮中，进行液氮定型处理；

在达到液氮定型时间后，控制所述物料提升机构驱动支撑盘上升，使盛装第二检测样本的物料盘上升到液氮定型罐外。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括：

控制机械臂夹取物料盘将定型后的第二检测样本倒入筛分装置进行筛分，由所述称重装置对当前物料盘进行称重，得到空物料盘质量；

获取物料盘的空盘质量，以及，基于所述空盘质量和空物料盘质量的比例关系，确定所述液氮定型装置对第二检测样本进行定型处理时的定型时间控制指标；

以所述定型时间控制指标调整液氮定型装置对第二检测样本进行下一次定型处理时的定型时间。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述基于空盘质量和空物料盘质量的比例关系，确定所述液氮定型装置对第二检测样本进行定型处理时的定型时间控制指标，包括：

计算所述空盘质量和空物料盘质量的比率；

如果所述比率位于第一参数范围内，则确定当前定型处理结果为过分定型，以及，确定所述液氮定型装置对第二检测样本进行定型处理时的第一定型时间控制指标；

如果所述比率位于第二参数范围内，则确定当前定型处理结果为过分定型，以及，确定所述液氮定型装置对第二检测样本进行定型处理时的第二定型时间控制指标；

如果所述比率位于第三参数范围内，则确定当前定型处理结果为系统误差，以及，确定所述液氮定型装置对第二检测样本进行定型处理时的第三定型时间控制指标。

16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括：

控制机械臂将盛装有第二检测样本的物料盘放置在称重装置上，利用所述称重装置对盛装有第二检测样本的物料盘进行称重，得到物料盘总质量；

获取物料盘的空盘质量，以及，基于所述空盘质量和所述物料盘总质量，确定物料净重；

在所述筛分装置完成筛分过程后，由所述称重装置对筛分后的不同粒度的检测样本进行称重，得到筛分后物料净重；

基于所述空盘质量、物料净重、空物料盘质量和筛分后物料净重的比例关系，确定所述液氮定型装置对第二检测样本进行定型处理时的定型时间控制指标。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述基于空盘质量、物料净重、空物料盘质量和筛分后物料净重的比例关系，确定所述液氮定型装置对第二检测样本进行定型处理时的定型时间控制指标，包括：

基于所述空盘质量、物料净重和空物料盘质量，确定定型后物料净重；

计算所述筛分后物料净重与定型后物料净重的比值；

如果所述比值位于第四参数范围内，确定当前定型处理结果为过分不足，以及，确定所述液氮定型装置对第二检测样本进行定型处理时的第四定型时间控制指标；

如果所述比值位于第五参数范围内，确定当前定型处理结果为过分不足，以及，确定所述液氮定型装置对第二检测样本进行定型处理时的第五定型时间控制指标；

如果所述比值位于第六参数范围内，确定当前定型处理结果为过分不足，以及，确定所述液氮定型装置对第二检测样本进行定型处理时的第六定型时间控制指标。

18.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述盛装第二检测样本的物料盘上升到液氮定型罐外之后，还包括：

在液氮定型装置的物料盘离开液氮定型罐后，获取液位检测传感器检测的液氮定型罐的当前液氮液位值；

若所述当前液氮液位值小于理想液位区间最低值，检测筛分装置的启动状态；

在所述筛分装置处于未启动状态时，则控制液氮补液罐开启，对所述液氮定型罐进行补液操作。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，还包括：

在进行补液操作过程中，判断所述当前液氮液位值是否达到理想液位区间最高值；

如果所述当前液氮液位值达到理想液位区间最高值，则控制液氮补液罐关闭，停止补液操作。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，还包括：

如果所述当前液氮液位值未达到理想液位区间最高值，则统计所述液氮补液罐的开启时长；

如果所述开启时长超过时间阈值，则控制液氮补液罐关闭，停止补液操作。

21.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述控制机械臂将定型后的第二检测样本倒入筛分装置中进行筛分，得到不同粒度的检测样本，包括：

控制机械臂将定型后的第二检测样本倒入筛分装置的进料斗内，所述进料斗连接上层筛网；所述筛分机内置3层筛网，筛网孔径从上往下依次是8mm，5mm，3mm；

开启所述筛分装置，按照预设筛分时间对所述第二检测样本进行筛分，得到粒度<3mm的检测样本、粒度在3-5mm之间的检测样本、粒度在5-8mm之间的检测样本，以及，粒度>8mm的检测样本。

22.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，利用所述称重装置称取多个不同粒度的检测样本的重量，根据不同粒度的检测样本的重量，计算第二检测样本的粒度组成，包括：

利用所述称重装置分别称取多个不同粒度的检测样本的重量，得到粒度<3mm的检测样本总重量W_t1、粒度在3-5mm之间的检测样本总重量W_t2、粒度在5-8mm之间的检测样本总重量W_t3，以及，粒度>8mm的检测样本总重量W_t4；盛料盘位于孔径为3mm的筛网的下方，用于接收粒度<3mm的混合料样本；

获取所述盛料盘重量、孔径为3mm的筛网重量、孔径为5mm的筛网重量、孔径为8mm的筛网重量和第二接样杯的空杯重量；

基于所述盛料盘重量W_k1，以及式W_m1＝W_t1-W_k1，确定粒度<3mm的检测样本的重量W_m1；基于所述孔径为3mm的筛网重量W_k2，以及式W_m2＝W_t2-W_k2，确定粒度在3-5mm之间的检测样本的重量W_m2；根据孔径为5mm的筛网重量W_k3，以及式W_m3＝W_t3-W_k3，确定粒度在5-8mm之间的检测样本的重量W_m3，以及，根据孔径为8mm的筛网重量W_k4，以及式W_m4＝W_t4-W_k4，确定粒度>8mm的检测样本的重量W_m4；

基于所述第二检测样本初始重量和空杯重量，计算第二检测样本初始净重W₂₀；

按照式

确定<3mm的粒度组成比例ω₁；按照式

确定3mm-5mm的粒度组成比例ω₂；按照式

确定5mm-8mm的粒度组成比例ω₃；按照式

确定>8mm的粒度组成比例ω₄；

确定第二检测样本的粒度组成(ω₁、ω₂、ω₃、ω₄)。

23.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制机器人系统对第一检测样本和第二检测样本进行水分含量检测、粒度组成检测和堆密度检测之前，还包括：

控制机器人系统中的一体化取样装置抓取皮带机上输送的混合料，并进入溜槽内；所述混合料是指烧结物料经过混合机混合后得到的物料；

控制设置在所述溜槽出料口的放料开关开启，使所述溜槽内的混合料进入位于溜槽底部的第一接样杯中；

在所述第一接样杯中装满混合料时，控制所述放料开关关闭；所述第一接样杯中的混合料为第一检测样本；

控制机械臂将装满混合料的第一接样杯放置在称重装置上，以及，夹取第二接样杯并放置在溜槽底部；

开启放料开关，使所述溜槽内的混合料进入位于溜槽底部的第二接样杯中；所述第二接样杯中的混合料为第二检测样本。

24.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

判断所述第一检测样本的水分含量是否超过水分诊断阈值，以及，所述第二检测样本中的第三预置粒度范围对应的粒度组成是否超过粒度组成诊断阈值；

如果所述第一检测样本的水分含量超过水分诊断阈值，或者，所述第三预置粒度范围对应的粒度组成未超过粒度组成诊断阈值，则确定当前水分和粒度组成检测过程异常，将检测数据丢弃。

25.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

获取机器人系统检测的指定次检测过程对应的第一检测样本的水分含量，以及前一次检测过程对应的第一检测样本的水分含量；

计算两次检测过程的第一检测样本的水分含量的变化率；

如果所述变化率超过变化阈值，则确定当前水分检测过程异常，将检测数据丢弃。

26.一种基于透气性检测机器人系统的烧结过程控制系统，其特征在于，包括：工艺控制系统，以及，与所述工艺控制系统通信连接的烧结台车、烧结过程智能控制模型和机器人系统；所述烧结台车用于在烧结过程对混合料进行烧结成型处理，得到烧结制品，所述烧结过程的工艺参数是指烧结台车的工艺参数；

所述工艺控制系统用于产生控制信号，并发送至所述机器人系统和所述烧结过程智能控制模型，以使所述机器人系统和所述烧结过程智能控制模型响应控制信号；

所述机器人系统用于根据工艺控制系统的控制信号对第一检测样本和第二检测样本进行水分含量检测、粒度组成检测和堆密度检测，确定第一检测样本的水分含量和堆密度，以及，第二检测样本的粒度组成和堆密度；所述第一检测样本和第二检测样本是指烧结物料经过混合机进行混合制粒后得到的混合料；

根据工艺控制系统的控制信号在所述第一检测样本的水分含量位于预置水分阈值范围内的情况下，根据所述混合料的堆密度变化率，按照对应的预设系数调整策略调整混合料的透气性修正系数；

基于调整后的所述混合料的透气性修正系数b₀、b₁、b₂、b₃和b₄和第二检测样本的粒度组成(ω₁、ω₂、ω₃、ω₄)，按照式P＝b₀+[b₁*ω₁+b₂*ω₂+b₃*ω₃+b₄*ω₄]×100，计算所述混合料的透气性，以及，计算所述混合料的透气性变化率；其中，ω₁为第二检测样本中粒度<3mm的粒度组成比例，ω₂为第二检测样本中粒度在3mm-5mm的粒度组成比例，ω₃为第二检测样本中粒度在5mm-8mm的粒度组成比例，ω₄为第二检测样本中粒度>8mm的粒度组成比例；b₀为调整后的第一透气性修正系数，b₁为调整后的第二透气性修正系数，b₂为调整后的第三透气性修正系数，b₃为调整后的第四透气性修正系数，b₄为调整后的第五透气性修正系数；

所述烧结过程智能控制模型用于在预设控制模型策略中，选择与所述混合料的透气性变化率对应的目标控制策略，以及，在烧结过程的当前工艺参数不满足需求时，调整烧结过程的工艺参数。

Images