CN111965066A - 一种物料水分检测装置、控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种物料水分检测系统，包括：回转筒、设置在回转筒顶部的多个微波发生器、设置在回转筒底部的防漏波装置和设置在回转筒下方的称重装置；回转筒的内部均布设置第一工位、第二工位、第三工位和第四工位，微波发生器与第一工位、第二工位、第三工位对应设置；回转筒的内部对应四个工位设置有固定机构；固定机构用于装料坩埚的固定；固定机构包括设置在回转筒底部的凹槽、呈中心对称设置在凹槽内壁的安装孔、设置在安装孔内的定位柱以及驱动件；驱动件的一端与安装孔固定连接，另一端与定位柱连接，驱动件用于驱动定位柱沿安装孔伸缩固定装料坩埚；回转筒的内部上方对应四个工位设置有搅拌机构，搅拌机构用于装料坩埚内物料的搅拌。

Description

一种物料水分检测装置、控制系统及控制方法

技术领域

本发明属于物料的水分检测装置技术领域，特别是涉及一种物料水分检测装置、控制系统及控制方法。

背景技术

在冶金烧结、球团领域，一般在混合制料过程中需要一定水分，用以提供必要的粘结性和附着力用于物料球团的形成。这些水分包括矿料本身含有的一部分水分，且在混合加工过程中也会有水分的加入，使各种原料均匀混合，方便物料的成球和制粒，利于后续工序中能更充分的反应。水量过低，原料的粘结性降低，会影响原料的成球和成粒性质。但是烧结原料水分过高，如精矿粉容易成团粘矿槽，影响配料的准确性，影响混合料的均匀性，烧结机尾断面产生花脸影响烧结矿产的质量，水量过高时还会使烧结球团工艺的能耗提高。为降低能耗以及使造球工艺更接近最佳含水量，矿物原料的水分检测十分必要。

传统的烧结混合料检测采用烘干法，离线检测，但分析时间长，无法实时反映水分的情况，缺乏指导工艺生产的意义。现有水分检测多采用中子法、红外线法或微波法，这些方法虽然解决了分析时间长的问题，能反映当前数据，但中子法具有电离辐射性,在生产现场应用较少；红外线法物料的外观颜色、化学成分等发生变化时,检测数据就会出现较大偏差。为此,在使用前需要针对每种物料进行水分检测参数的标定。对于在一条皮带上输送的物料不确定的情况,就很难实现不同物料的自动测水,而需要人工根据皮带上物料的变化情况调整水分仪的检测参数,当料种频繁变化时,则难以实现水分的在线检测；微波法也不能准确地检测出物质芯部的水分含量。

以上这些方法检测设备和理论方案复杂，有时需要专业人员才能解决。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，本发明的目的在于提供一种理论原理简单、可实时在线检测的物料水分检测装置、检测系统以及检测方法，安全可靠。

本发明的提供一种物料水分检测装置，包括：回转筒、设置在所述回转筒顶部的多个微波发生器、设置在所述回转筒底部的防漏波装置和设置在所述回转筒下方的称重装置；所述回转筒的内部均布设置第一工位、第二工位、第三工位和第四工位，所述微波发生器与所述第一工位、第二工位、第三工位对应设置；所述回转筒的内部对应四个所述工位设置有固定机构；所述固定机构用于装料坩埚的固定；所述固定机构包括设置在所述回转筒底部的凹槽、呈中心对称设置在所述凹槽内壁的安装孔、设置在所述安装孔内的定位柱以及驱动件；所述驱动件的一端与所述安装孔固定连接，另一端与所述定位柱连接，所述驱动件用于驱动所述定位柱沿所述安装孔伸缩固定所述装料坩埚；所述凹槽与所述装料坩埚适配；所述回转筒的内部上方对应四个所述工位设置有搅拌机构，所述搅拌机构用于所述装料坩埚内物料的搅拌；所述搅拌机不工作时位于所述装料坩埚的上方；

所述回转筒的底部上对应四个所述工位分别设置有第一通孔，所述第一通孔用于所述称重装置的称重杆的通过；

所述回转筒的底部设置有防漏波装置；

所述微波发生器用于对所述回转筒内的样品进行加温干燥；

所述回转筒靠近所述第四工位的侧壁设置有自动门；所述自动门对应的回转筒内部设置有屏蔽装置，所述称重装置位于所述靠近所述自动门的一侧。

优选的，所述搅拌机构包括设置在所述回转筒内部上方的搅拌电机、设置在所述搅拌电机输出端的电动伸缩杆以及设置在所述电动伸缩杆下端的搅拌叶片。

优选的，所述驱动件为电动弹簧。

优选的，所述回转筒包括圆柱形的筒体、设置在所述筒体底部的底板以及设置在所述筒体上方的盖板；所述盖板上设置有通气孔；所述盖板外圆周均布设置有卡扣，所述筒体的内壁设置有与所述卡扣适配的卡槽。

优选的，所述屏蔽装置设置在所述第四工位远离所述自动门的一侧，所述屏蔽装置包括与所述回转筒固定连接的连接板和与所述连接板活动连接的屏蔽门；所述连接板的下方设置有供物料旋转通过的开口，所述屏蔽门与所述开口对应设置；所述屏蔽门上端设置有拉杆，所述拉杆的另一端与电动推杆连接，所述电动推杆竖直设置在所述回转筒的顶部，所述回转筒的顶部对应设置有供所述拉杆通过的第二通孔。

优选的，所述防漏波装置包括设置在所述底板中心的旋转机构；所述底板与所述回转筒底部适配；所述旋转机构包括第一电机，所述第一电机用于所述底板的旋转。

优选的，还包括设置在所述回转筒下方的支撑架，所述支撑架与所述回转筒固定连接。

优选的，所述称重装置包括设置在所述支撑架上的安装架、设置在所述安装架上的气缸、设置在所述气缸上方的重量传感器、设置在所述重量传感器一侧的定位板以及设置在所述重量传感器上方的直线轴承，所述直线轴承用于所述气缸顶升所述重量传感器的导向，所述定位板用于所述重量传感器的定位。

一种物料水分检测控制系统，包括：CPU控制系统、24V开关电源、微波发生器功率调节模块、称重显示仪器、触摸屏以及限位开关，所述CPU控制系统包括模拟量输入模块、模拟量输出模块以及CPU模块，所述微波发生器功率调节模块用于调节所述微波发生器的功率，所述称重仪显示仪表用于将所述称重传感器感应的信号转换成数字信号；所述CPU控制系统与所述驱动件、搅拌电机、第一电机、电动推杆、自动门、电动伸缩杆以及气缸电性连接；所述限位开关用于所述回转筒的旋转定位。

一种物料水分检测控制方法，包括：

S1、坩埚称重：坩埚送入到第四工位处，控制系统控制第四工位一侧的自动门关闭，防止外部粉尘进入到第四工位处，影响到称重精度；此时称重传感器称量坩埚的重量，记为W₀；

S2、称完的坩埚放在第四工位位置上，控制系统第四工位一侧的自动门打开，机械臂换上取料装置，在皮带上取料，把料倒入第四工位的坩埚进行上料；上料完成后，控制系统控制自动门关闭，完成第二次称重，记为W₁；

S3、上料完成后，控制系统控制自动门关闭，屏蔽装置打开，控制系统控制装料坩埚旋转至第一工位、第二工位、第三工位进行干燥；控制系统控制固定机构对装料坩埚进行固定，搅拌机构工作；

S4、称重装置对第四工位上的装料坩埚进行多次称重测量判断干燥时间到否；若是，控制系统控制装料坩埚旋转至第四工位进行称重；记为W₂；称重时，控制系统控制搅拌机构关闭，固定机构关闭；

S5、根据

计算出该坩埚内的物料的水分。

与相关技术相比，本发明的物料水分检测装置、控制系统及控制方法的有益效果：

本发明的物料水分检测系统通过微波或者红外干燥能够在很短的时间内将混合物料干燥完全，能够快速准确的检测出混合物料的真实含水量，且即使物料种类频繁更换也能够实时、在线检测；通过每个装料坩埚上设置的搅拌机构，可实现对装料坩埚内的物料在干燥的同时进行搅拌，增加水分干燥效率，缩短干燥时间；所述搅拌机构在工作时，伸出至所述装料坩埚内部进行搅拌；本发明采用屏蔽装置，使得微波区与非微波区分开，防止交叉影响；装料坩埚通过所述自动门自动打开进入所述回转筒内；通过设置所述定位机构，在物料干燥和搅拌的同时对装料坩埚进行固定，防止装料坩埚倾斜，同时在所述称重装置进行称重时，所述定位柱缩回所述安装孔，松开对所述装料坩埚的固定，有效的防止装料坩埚在旋转时造成倾斜，将物料倒入所述回转筒内。

附图说明

图1为本发明中物料水分检测装置的结构示意图；

图2为图1实施例中称重装置的结构示意图；

图3为本发明中检测系统的结构原理图；

图4为本发明的物料水分检测装置、控制系统及控制方法的实验数据；其中：10-回转筒，11-筒体，12-盖板，13-底板，14-第一工位，15-第二工位，16-第三工位,20-微波发生器，30-防漏波装置，40-称重装置，41-安装架，42-气缸，43-重量传感器，44-定位板，45-直线轴承，50-搅拌机构，60-固定机构，70-支撑架，80-屏蔽装置。

具体实施方式

本发明提出一种物料水分检测系统，参考图1、图2、图3和图4，包括：回转筒10、设置在所述回转筒10顶部的多个微波发生器20、设置在所述回转筒10底部的防漏波装置30和设置在所述回转筒10下方的称重装置40；所述回转筒10的内部均布设置第一工位14、第二工位15、第三工位16和第四工位，所述微波发生器20与所述第一工位14、第二工位15、第三工位16对应设置；所述回转筒10的内部对应四个所述工位设置有固定机构60；所述固定机构60用于装料坩埚的固定；所述固定机构60包括设置在所述回转筒10底部的凹槽、呈中心对称设置在所述凹槽内壁的安装孔、设置在所述安装孔内的定位柱以及驱动件；所述驱动件的一端与所述安装孔固定连接，另一端与所述定位柱连接，所述驱动件用于驱动所述定位柱沿所述安装孔伸缩固定所述装料坩埚；所述凹槽与所述装料坩埚适配；所述回转筒10的内部上方对应四个所述工位设置有搅拌机构50，所述搅拌机构50用于所述装料坩埚内物料的搅拌；所述搅拌机不工作时位于所述装料坩埚的上方；所述回转筒10的底部上对应四个所述工位分别设置有第一通孔，所述第一通孔用于所述称重装置40的称重杆的通过；所述回转筒10的底部设置有防漏波装置30；所述微波发生器20用于对所述回转筒10内的样品进行加温干燥；所述回转筒10靠近所述第四工位的侧壁设置有自动门；所述自动门对应的回转筒10内部设置有屏蔽装置80。在本实施例中，装料坩埚采用石英材质或者刚玉材质，但是坩埚的内表面需要涂覆一层吸波材料，防止水汽在坩埚壁上冷凝。

在本实施例中，当所述物料水分检测系统工作时，已装样的装料坩埚从所述自动门放入所述第四工位，所述屏蔽装置80打开，所述防漏波装置30旋转，多份装样的装料坩埚依次旋转至第一工位14、第二工位15、第三工位16和第四工位，所述微波发生器20对样品进行同时加温，提高了所述物料水分检测系统的检测速度。所述自动门关闭，所述微波发生器20工作，对物料进行加温干燥，所述固定机构60对所述装料坩埚进行固定，所述搅拌机构50对所述物料进行搅拌；所述称重装置40对装样的装料坩埚进行多次称重记录，实时检测样品的失重情况，如果样品的重量几秒不变，则认为干燥结束，从而得出装料坩埚内的样品完全干燥之后的重量；且通过多次含水量数据计算平均值，从而检测得出物料的真实含水量；四个工位的操作结束之后，干燥之后的装料坩埚经由自动门从第四工位取出。在本发明的另一实施例中，所述自动门包括设置在所述回转筒10上的缺口、设置在所述缺口的门板、设置在所述缺口的上下的门框和设置在所述门框上的用于拉动所述门板的电动推杆；所述微波发生器20用于对所述回转筒10内的样品进行加温干燥，所述称重装置位于所述靠近所述自动门的一侧。

进一步地，所述搅拌机构50包括设置在所述回转筒10内部上方的搅拌电机、设置在所述搅拌电机输出端的电动伸缩杆以及设置在所述电动伸缩杆下端的搅拌叶片。所述电动伸缩杆包括电动推杆或自动伸缩杆。

进一步地，所述驱动件为电动弹簧，在所述固定机构60工作时，所述电动弹簧弹出将所述定位柱伸出以固定所述装料坩埚，所述固定机构60停止对所述装料坩埚的固定时，所述电动弹簧缩回，所述定位柱缩回所述安装孔内

进一步地，所述回转筒10包括圆柱形的筒体11、设置在所述筒体11底部的底板13以及设置在所述筒体11上方的盖板12；所述盖板12上设置有通气孔；所述盖板12外圆周均布设置有卡扣，所述筒体11的内壁设置有与所述卡扣适配的卡槽。进一步地，所述回转筒10的顶部设置有盖板12，用于起密封作用，使得微波干燥时处于密封的环境。优选的，所述盖板12可拆卸设置，方便所述物料水分检测系统的维修以及清理。

进一步地，所述屏蔽装置80设置在所述第四工位远离所述自动门的一侧，所述屏蔽装置80包括与所述回转筒10固定连接的连接板和与所述连接板活动连接的屏蔽门；所述连接板的下方设置有供物料旋转通过的开口，所述屏蔽门与所述开口对应设置；所述屏蔽门上端设置有拉杆，所述拉杆的另一端与电动推杆连接，所述电动推杆竖直设置在所述回转筒10的顶部，所述回转筒10的顶部对应设置有供所述拉杆通过的第二通孔。

进一步地，所述防漏波装置30包括设置在所述底板13中心的旋转机构；所述底板13与所述回转筒10底部适配；所述旋转机构包括第一电机，所述第一电机用于所述底板13的旋转。在本实施例中，所述底板13为铁板，防止微波或者红外漏波。

进一步地，还包括设置在所述回转筒10下方的支撑架70，所述支撑架70与所述回转筒10固定连接。

进一步地，所述称重装置40包括设置在所述支撑架70上的安装架41、设置在所述安装架41上的气缸42、设置在所述气缸42上方的重量传感器43、设置在所述重量传感器43一侧的定位板44以及设置在所述重量传感器43上方的直线轴承45，所述直线轴承45用于所述气缸42顶升所述重量传感器43的导向，所述定位板44用于所述重量传感器43的定位。

一种物料水分检测控制系统，包括：CPU控制系统、24V开关电源、微波发生器20功率调节模块、称重显示仪器、触摸屏以及限位开关，所述CPU控制系统包括模拟量输入模块、模拟量输出模块以及CPU模块，所述微波发生器20功率调节模块用于调节所述微波发生器20的功率，所述称重仪显示仪表用于将所述称重传感器感应的信号转换成数字信号；所述CPU控制系统与所述驱动件、搅拌电机、第一电机、电动推杆、自动门、电动伸缩杆以及气缸电性连接；所述限位开关用于所述回转筒10的旋转定位。所述限位开关对应四个所述工位设置，用于感应所述底板的装料坩埚旋转到对应的工位。

一种物料水分检测控制方法，包括：

S1、坩埚称重：坩埚送入到第四工位处，控制系统控制第四工位一侧的自动门关闭，防止外部粉尘进入到第四工位处，影响到称重精度；此时称重传感器称量坩埚的重量，记为W₀；

S2、称完的坩埚放在第四工位位置上，控制系统第四工位一侧的自动门打开，机械臂换上取料装置，在皮带上取料，把料倒入第四工位的坩埚进行上料；上料完成后，控制系统控制自动门关闭，完成第二次称重，记为W₁；

S3、上料完成后，控制系统控制自动门关闭，屏蔽装置打开，控制系统控制装料坩埚旋转至第一工位、第二工位、第三工位进行干燥；控制系统控制固定机构对装料坩埚进行固定，搅拌机构工作；

S4、称重装置对第四工位上的装料坩埚进行多次称重测量判断干燥时间到否；若是，控制系统控制装料坩埚旋转至第四工位进行称重；记为W₂；称重时，控制系统控制搅拌机构关闭，固定机构关闭；

S5、根据

计算出该坩埚内的物料的水分。

参考图4，本实施例中，采用现有技术的烘箱干燥测水、红外水分仪以及本发明的物料水分检测装置进行实验，试验得出，本发明的物料水分检测装置与烘箱干燥数据一致，能够快速准确的检测出混合物料的真实含水量，可以作为烧结过程水分自动控制的依据。

与相关技术相比，本发明的物料水分检测装置、控制系统及控制方法的有益效果：

本发明的物料水分检测系统通过微波或者红外干燥能够在很短的时间内将混合物料干燥完全，能够快速准确的检测出混合物料的真实含水量，且即使物料种类频繁更换也能够实时、在线检测；通过每个装料坩埚上设置的搅拌机构50，可实现对装料坩埚内的物料在干燥的同时进行搅拌，增加水分干燥效率，缩短干燥时间；所述搅拌机构50在工作时，伸出至所述装料坩埚内部进行搅拌；本发明采用屏蔽装置80，使得微波区与非微波区分开，防止交叉影响；装料坩埚通过所述自动门自动打开进入所述回转筒10内；通过设置所述定位机构，在物料干燥和搅拌的同时对装料坩埚进行固定，防止装料坩埚倾斜，同时在所述称重装置40进行称重时，所述定位柱缩回所述安装孔，松开对所述装料坩埚的固定，有效的防止装料坩埚在旋转时造成倾斜，将物料倒入所述回转筒10内。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种物料水分检测装置，其特征在于，包括：

回转筒、设置在所述回转筒顶部的多个微波发生器、设置在所述回转筒底部的防漏波装置和设置在所述回转筒下方的称重装置；所述回转筒的内部均布设置第一工位、第二工位、第三工位和第四工位，所述微波发生器与所述第一工位、第二工位、第三工位对应设置；所述回转筒的内部对应四个所述工位设置有固定机构；所述固定机构用于装料坩埚的固定；所述固定机构包括设置在所述回转筒底部的凹槽、呈中心对称设置在所述凹槽内壁的安装孔、设置在所述安装孔内的定位柱以及驱动件；所述驱动件的一端与所述安装孔固定连接，另一端与所述定位柱连接，所述驱动件用于驱动所述定位柱沿所述安装孔伸缩固定所述装料坩埚；所述凹槽与所述装料坩埚适配；所述回转筒的内部上方对应四个所述工位设置有搅拌机构，所述搅拌机构用于所述装料坩埚内物料的搅拌；所述搅拌机不工作时位于所述装料坩埚的上方；所述搅拌机不工作时位于所述装料坩埚的上方；

所述回转筒的底部上对应四个所述工位分别设置有第一通孔，所述第一通孔用于所述称重装置的称重杆的通过；

所述回转筒的底部设置有防漏波装置；

所述微波发生器用于对所述回转筒内的样品进行加温干燥；

所述回转筒靠近所述第四工位的侧壁设置有自动门；所述自动门对应的回转筒内部设置有屏蔽装置；所述称重装置位于所述靠近所述自动门的一侧。

2.根据权利要求1所述的物料水分检测装置，其特征在于：所述搅拌机构包括设置在所述回转筒内部上方的搅拌电机、设置在所述搅拌电机输出端的电动伸缩杆以及设置在所述电动伸缩杆下端的搅拌叶片。

3.根据权利要求1所述的物料水分检测装置，其特征在于：所述驱动件为电动弹簧。

4.根据权利要求1所述的物料水分检测装置，其特征在于：所述回转筒包括圆柱形的筒体、设置在所述筒体底部的底板以及设置在所述筒体上方的盖板；所述盖板上设置有通气孔；所述盖板外圆周均布设置有卡扣，所述筒体的内壁设置有与所述卡扣适配的卡槽。

5.根据权利要求1所述的物料水分检测装置，其特征在于：所述屏蔽装置设置在所述第四工位远离所述自动门的一侧，所述屏蔽装置包括与所述回转筒固定连接的连接板和与所述连接板活动连接的屏蔽门；所述连接板的下方设置有供物料旋转通过的开口，所述屏蔽门与所述开口对应设置；所述屏蔽门上端设置有拉杆，所述拉杆的另一端与电动推杆连接，所述电动推杆竖直设置在所述回转筒的顶部，所述回转筒的顶部对应设置有供所述拉杆通过的第二通孔。

6.根据权利要求4所述的物料水分检测装置，其特征在于：所述防漏波装置包括设置在所述底板中心的旋转机构；所述底板与所述回转筒底部适配；所述旋转机构包括第一电机，所述第一电机用于所述底板的旋转。

7.根据权利要求1所述的物料水分检测装置，其特征在于：还包括设置在所述回转筒下方的支撑架，所述支撑架与所述回转筒固定连接。

8.根据权利要求7所述的物料水分检测装置，其特征在于：所述称重装置包括设置在所述支撑架上的安装架、设置在所述安装架上的气缸、设置在所述气缸上方的重量传感器、设置在所述重量传感器一侧的定位板以及设置在所述重量传感器上方的直线轴承，所述直线轴承用于所述气缸顶升所述重量传感器的导向，所述定位板用于所述重量传感器的定位。

9.一种物料水分检测控制系统，包括权1-权8任一项所述的一种物料水分检测装置，其特征在于，包括：CPU控制系统、24V开关电源、微波发生器功率调节模块、称重显示仪器、触摸屏以及限位开关，所述CPU控制系统包括模拟量输入模块、模拟量输出模块以及CPU模块，所述微波发生器功率调节模块用于调节所述微波发生器的功率，所述称重仪显示仪表用于将所述称重传感器感应的信号转换成数字信号；所述CPU控制系统与驱动件、搅拌电机、第一电机、电动推杆、自动门、电动伸缩杆以及气缸电性连接；所述限位开关用于回转筒的旋转定位。

10.一种物料水分检测控制方法，采用如权利要求9所述的物料水分检测控制系统，包括：

S1、坩埚称重：坩埚送入到第四工位处，控制系统控制第四工位一侧的自动门关闭，防止外部粉尘进入到第四工位处，影响到称重精度；此时称重传感器称量坩埚的重量，记为W₀；

S2、称完的坩埚放在第四工位位置上，控制系统第四工位一侧的自动门打开，机械臂换上取料装置，在皮带上取料，把料倒入第四工位的坩埚进行上料；上料完成后，控制系统控制自动门关闭，完成第二次称重，记为W₁；

S3、上料完成后，控制系统控制自动门关闭，屏蔽装置打开，控制系统控制装料坩埚旋转至第一工位、第二工位、第三工位进行干燥；控制系统控制固定机构对装料坩埚进行固定，搅拌机构工作；

S4、称重装置对第四工位上的装料坩埚进行多次称重测量判断干燥时间到否；若是，控制系统控制装料坩埚旋转至第四工位进行称重；记为W₂；称重时，控制系统控制搅拌机构关闭，固定机构关闭；

S5、根据

计算出该坩埚内的物料的水分。

Images