CN112697822A - 一种矿物成分检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明针对现有技术中采用多种设备或方法用于矿物成分检测时操作较为繁琐弊端，提供一种矿物成分检测装置，属于矿物检测设备技术领域，包括装置主体，装置主体内设有放料区、矿物表面检测区、三维扫描区、钻孔取样区、碎料区；放料区内设有放料盘；所述矿物表面检测区内设有底座，底座上设有隔离罩，所述装置主体上设有能驱动隔离罩升降的升降机构，所述底座上设有真空泵和电子探针；所述三维扫描区内设有放料台和X射线显微CT设备。所述钻孔取样区内设有矿物夹持装置和钻孔设备，所述碎料区内设有碎料机；所述装置主体上还设有矿物夹取机构和PLC控制器。本发明自动化程度较高，能够简化对矿物检测时的人工操作流程，更为简便。

Description

一种矿物成分检测装置

技术领域

本发明属于矿物检测设备技术领域，具体涉及一种矿物成分检测装置。

背景技术

目前，矿物成分检测分析方法包括机械分离方法：分选、水洗、重液分离、磁重分离、电化学分离等；物理方法：双目立体显微镜鉴定、偏光显微镜鉴定、X射线差热分析、电子显微镜鉴定、电子探针等；化学方法：吹管分析、显微化学分析、全化学分析、光谱分析、极谱分析等。通过矿物分析，可以阐明矿物的成因及其在不同地质作用下的富集规律。在对矿物成分进行检测时，只能依次用不同设备进行检测，且只能人工将矿物样本依次放入不同检测设备内检测，较为繁琐。尤其是在对部分矿物检测时，需要使用物力方法和化学方法结合检测，而进行化学检测时，需要对矿物样本进行钻孔取样，这部分都需要人工操作，自动化程度较低。

发明内容

本发明针对现有技术中采用多种设备或方法用于矿物成分检测时操作较为繁琐弊端，提供一种矿物成分检测装置，该装置自动化程度较高，能够简化对矿物检测时的人工操作流程，更为简便。

本发明的发明目的是通过以下技术方案实现的：一种矿物成分检测装置，包括装置主体，装置主体内依次设置有放料区、矿物表面检测区、三维扫描区、钻孔取样区、碎料区；

所述放料区内设有放料盘，放料盘底部设有用于检测放料盘重量变化的压力传感器；

所述矿物表面检测区内设有底座，底座上端面设有环形结构的凹槽，凹槽内设有截面为U形结构的橡胶密封圈，所述底座上设有能嵌入所述凹槽内并与所述底座之间形成封闭空间的隔离罩，所述装置主体上设有能驱动隔离罩升降的升降机构，所述底座上连接有能将底座与隔离罩之间形成的封闭空间抽真空的真空泵，所述底座上还设有用于矿物表面成分测定的电子探针；通过电子探针能够对矿物样本的表面进行测定，在测定时，隔离罩与底座配合，再通过真空泵将隔离罩内部抽真空，此时再通过电子探针测定矿物样本表面成分时更为精准。

所述三维扫描区内设有只能自转的圆柱形结构的放料台以及驱动放料台自转的第一驱动电机，所述放料台上端边沿固定设有由下至上呈扩口形结构的橡胶挡圈，所述放料台旁设有朝向放料台设置的X射线显微CT设备。X射线显微CT技术是一种采用微焦点X射线成像原理进行超高分辨率三维成像的设备，可以在不破坏样品的情况下，获得高精度三维图像，显示样品内部详尽的三维信息，并进行结构、密度和力学的定量分析。

所述钻孔取样区内设有矿物夹持装置和钻孔设备，该矿物夹持装置包括安装架，安装架上设有只能自转的第一齿轮、两根竖直设置且只能沿着自身长度方向滑动的第一齿条，所述安装架上固定设有用于驱动第一齿轮自转的第二驱动电机，两根第一齿条分别位于第一齿轮两侧且与第一齿轮啮合，其中一根第一齿条的上端、另一根第一齿条的下端分别固定设有夹持部，两个夹持部互相平行且两个夹持部与所述第一齿轮的中心线的距离相等，所述夹持部朝向第一齿轮的侧面设有位于该侧面中心位置的夹持面、围绕夹持面均匀分布的导向孔，导向孔内设有只能在导向孔内沿着导向孔长度方向滑动的滑块，滑块上固定设有相对于夹持部朝向第一齿轮一侧凸出的活动柱，导向孔内端与滑块之间设有弹簧；所述钻孔设备包括固定在装置主体上的横板，横板上固定设有横向设置的导轨，导轨上设有只能沿着导轨滑动的滑板，所述滑板上设有与导轨平行且只能自转的中空圆管形结构的钻孔管，所述钻孔管与所述第一齿轮位于同一高度且钻孔管的中心线与第一齿轮的中心线垂直且相交；所述滑板上还固定设有用于驱动钻孔管自转的第一驱动机构；所述钻孔管一端连接有吸风装置，吸风装置上安装有收集盒，所述横板上还固定设有用于驱动滑板沿着导轨滑动且使钻孔管未连接吸风装置的一端穿过两块夹持部之间的第二驱动机构；矿物夹持装置能够对矿物样本进行自动夹持，再通过钻孔设备能够对矿物样本钻孔取样，而设置的吸风装置能够将矿物样本上取样出来的矿物样本碎料收集至收集盒内。

所述碎料区内设有碎料机；将收集盒内的矿物样本碎料放入碎料机内进行碎料，能够对矿物样本碎料进一步打碎，之后可对矿物样本碎料进行人工化学测定。

所述装置主体上还设有矿物夹取机构，所述矿物夹取机构包括用于夹取矿物的自动爪夹、用于驱动自动爪夹横向来回移动的第三驱动机构、用于驱动自动爪夹纵向升降的第四驱动机构、用于驱动自动爪夹横向依次经过放料区、矿物表面检测区、三维扫描区、钻孔取样区的第五驱动机构，所述第五驱动机构的驱动方向与第四驱动机构的驱动方向垂直；所述自动爪夹张开时，第四驱动机构能够驱动自动爪夹套在所述放料台外移动且能拨动所述橡胶挡圈；通过矿物夹取机构能够将矿物样本依次夹取经过放料区、矿物表面检测区、三维扫描区、钻孔取样区，进行不同操作，实现自动化。

所述装置主体上还固定设有PLC控制器，所述PLC控制器分别与所述压力传感器、升降机构、真空泵、电子探针、第一驱动电机、X射线显微CT设备、第二驱动电机、第一驱动机构、吸风装置、第二驱动机构、碎料机、自动爪夹、第三驱动机构、第四驱动机构、第五驱动机构电性连接。通过PLC控制器能控制各个部件，实现自动操作。

作为优选，所述碎料机包括机架，机架上固定设有碎料盘，碎料盘的内腔为上大下小的圆锥形结构，碎料盘下端设有与碎料盘内腔连通的出料口，所述碎料盘的内腔侧壁上设有若干围绕碎料盘内腔中心线呈圆周阵列第一碎料块；所述碎料盘内腔内设有与碎料盘内腔配合的磨盘，磨盘上半部分为圆柱形结构，磨盘下半部分为倒置的圆锥形结构，磨盘上为圆锥形结构的部分的外壁与碎料盘内腔内壁之间的距离由上至下逐渐缩小，所述磨盘外壁上设有若干围绕磨盘中心线呈圆周阵列分布的第二碎料块，所述第二碎料块与碎料盘内腔内壁之间由上至下的距离逐渐缩小，所述第一碎料块与所述磨盘上为圆锥形结构的部分的外壁之间由上至下的距离逐渐减小；所述碎料盘上端边沿设有圆环形结构的导料斗；所述机架上还固定设有用于驱动磨盘自转的第三驱动电机，所述第三驱动电机与所述PLC控制器电性连接。矿物碎料放入该结构的碎料机内，能够将矿物碎料逐渐打碎，避免产生颗粒过大的矿物碎料。

作为优选，所述钻孔管朝向第一齿轮的一端固定设有若干围绕钻孔管中心线呈圆周分布的金刚石刀片，相邻金刚石刀片之间留有间隔。金刚石刀片的硬度更大，能使钻孔管对矿物样本起到更好的钻孔效果。

作为优选，所述吸风装置包括固定在所述滑板上的连接座，连接座上设有用于安装收集盒的安装腔，所述连接座上还设有分别与安装腔连通的第一连接孔和第二连接孔，所述收集盒上设有贯穿收集盒的通孔，当收集盒安装在安装腔内时，所述通孔、第一连接孔和第二连接孔位于同一直线上，所述钻孔管套入所述第一连接孔内，所述钻孔管嵌入所述第一连接孔的端部固定设有相对于钻孔管外侧面凸出的第一连接环，所述第一连接孔内设有与第一连接环配合的圆环槽，所述第一连接环嵌入所述圆环槽内，所述第二连接孔内固定设有滤网，所述第二连接孔外固定设有抽气泵，所述抽气泵与所述PLC控制器电性连接。

作为优选，所述升降机构为竖直固定在所述装置主体上的气缸，气缸的活塞杆与所述隔离罩上端固定连接。通过气缸驱动隔离罩的升降，进而实现与底座的配合。

作为优选，所述第一驱动机构包括固定在所述滑板上的第一电机，第一电机的转轴上固定设有主动齿轮，所述钻孔管上固定设有与主动齿轮啮合的从动齿轮，所述第一电机与所述PLC控制器电性连接。

作为优选，所述第二驱动机构包括固定在所述滑板上的固定座，固定座上设有横向贯穿固定座的螺孔，所述螺孔与所述钻孔管平行，螺孔内螺接有丝杆，所述横板上固定设有用于驱动丝杆自转的第二电机，第二电机与所述PLC控制器电性连接。

作为优选，所述第五驱动机构包括横向固定在所述装置主体上且依次通过放料区、矿物表面检测区、三维扫描区、钻孔取样区的第一轨道，第一轨道上设有只能沿着第一轨道滑动且由伺服电机驱动的第一滑车；

所述第四驱动机构包括固定在第一滑车上的第二轨道，第二轨道竖直设置且与所述第一轨道垂直，第二轨道上设有只能沿着第二轨道滑动且由伺服电机驱动的第二滑车；

所述第三驱动机构包括横向固定在所述第二滑车上的第三轨道，所述第三轨道与所述第一轨道垂直，第三轨道上设有只能沿着第三轨道滑动且由伺服电机驱动的第三滑车，所述第三滑车上固定设有竖直设置的连杆，所述自动爪夹固定在连杆上；

所述第一滑车上的伺服电机、第二滑车上的伺服电机、第三滑车上的伺服电机分别与所述PLC控制器电性连接。

作为优选，所述自动爪夹包括壳体，壳体上设有条形结构的导向槽，导向槽内设有两个只能沿着导向槽滑动的滑动块，滑动块上垂直固定设有夹持板，两个滑动块上的夹持板互相平行，所述滑动块背对夹持板的一侧固定设有与导向槽平行的第二齿条，两根第二齿条互相平行，且两根第二齿条之间设有只能自转的第二齿轮，两根第二齿条同时与第二齿轮啮合，所述壳体上还固定设有用于驱动第二齿轮转动的第四驱动电机，所述第四驱动电机与所述PLC控制器电性连接连接。通过第四电机驱动第二齿轮转动，再带动两根第二齿条，即可控制两根夹持板之间的距离，实现对矿物样本的夹持效果。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本申请能够将放在放料区上的矿物样本依次夹持通过矿物表面检测区、三维扫描区进行不同检测，并能放入钻孔取样区进行钻孔取样，最后可通过人工操作的方式将钻孔取下的矿物样本碎料放入碎料区进一步打碎，便于后续人工对矿物样本碎料进行化学测定。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为底座和隔离罩连接结构示意图

图3为矿物夹持装置和钻孔设备之间的结构示意图；

图4为夹持部立体图；

图5为夹持部与活动柱之间连接结构示意图；

图6为吸风装置与钻孔管之间的连接结构示意图；

图7为碎料机立体图；

图8为碎料盘和磨盘的连接结构示意图；

图9为碎料盘立体图；

图10为磨盘立体图；

图11为矿物夹取机构立体图；

图12为自动爪夹立体图；

图中标记：1、装置主体，2、放料区，3、矿物表面检测区，4、三维扫描区，5、钻孔取样区，6、碎料区，7、放料盘，8、压力传感器，9、底座，10、凹槽，11、橡胶密封圈，12、隔离罩，13、升降机构，14、真空泵，15、电子探针，16、放料台，17、第一驱动电机，18、橡胶挡圈，19、X射线显微CT设备，20、安装架，21、第一齿轮，22、第一齿条，23、第二驱动电机，24、夹持部，25、夹持面，26、导向孔，27、滑块，28、活动柱，29、弹簧，30、横板，31、导轨，32、滑板，33、钻孔管，34、第一驱动机构，35、第一电机，36、主动齿轮，37、从动齿轮，38、吸风装置，39、收集盒，40、连接座，41、安装腔，42、第一连接孔，43、第二连接孔，44、通孔，45、第一连接环，46、圆环槽，47、滤网，48、抽气泵，49、金刚石刀片，50、第二驱动机构，51、固定座，52、螺孔，53、丝杆，54、第二电机，55、碎料机，56、机架，57、碎料盘，58、出料口，59、第一碎料块，60、磨盘，61、第二碎料块，62、导料斗，63、第三驱动电机，64、自动爪夹，65、第三驱动机构，66、第四驱动机构，67、第五驱动机构，68、第一轨道，69、第一滑车，70、第二轨道，71、第二滑车，72、第三轨道，73、第三滑车，74、连杆，75、壳体，76、导向槽，77、滑动块，78、夹持板，79、第二齿条，80、第二齿轮，81、第四驱动电机，82、PLC控制器。

具体实施方式

下面结合附图所表示的实施例对本发明作进一步描述：

实施例1

如图1-图12所示，一种矿物成分检测装置，包括装置主体1，装置主体1内依次设置有放料区2、矿物表面检测区3、三维扫描区4、钻孔取样区5、碎料区6；

所述放料区2内设有放料盘7，放料盘7底部设有用于检测放料盘7重量变化的压力传感器8；

所述矿物表面检测区3内设有底座9，底座9上端面设有环形结构的凹槽10，凹槽10内设有截面为U形结构的橡胶密封圈11，所述底座9上设有能嵌入所述凹槽10内并与所述底座9之间形成封闭空间的隔离罩12，所述装置主体1上设有能驱动隔离罩12升降的升降机构13，所述升降机构13为竖直固定在所述装置主体1上的气缸，气缸的活塞杆与所述隔离罩12上端固定连接。所述底座9上连接有能将底座9与隔离罩12之间形成的封闭空间抽真空的真空泵14，所述底座9上还设有用于矿物表面成分测定的电子探针15；

所述三维扫描区4内设有只能自转的圆柱形结构的放料台16以及驱动放料台16自转的第一驱动电机17，所述放料台16上端边沿固定设有由下至上呈扩口形结构的橡胶挡圈18，所述放料台16旁设有朝向放料台16设置的X射线显微CT设备19；

所述钻孔取样区5内设有矿物夹持装置和钻孔设备，该矿物夹持装置包括安装架20，安装架20上设有只能自转的第一齿轮21、两根竖直设置且只能沿着自身长度方向滑动的第一齿条22，所述安装架20上固定设有用于驱动第一齿轮21自转的第二驱动电机23，两根第一齿条22分别位于第一齿轮21两侧且与第一齿轮21啮合，其中一根第一齿条22的上端、另一根第一齿条22的下端分别固定设有夹持部24，两个夹持部24互相平行且两个夹持部24与所述第一齿轮21的中心线的距离相等，所述夹持部24朝向第一齿轮21的侧面设有位于该侧面中心位置的夹持面25、围绕夹持面25均匀分布的导向孔26，导向孔26内设有只能在导向孔26内沿着导向孔26长度方向滑动的滑块27，滑块27上固定设有相对于夹持部24朝向第一齿轮21一侧凸出的活动柱28，导向孔26内端与滑块27之间设有弹簧29；所述钻孔设备包括固定在装置主体1上的横板30，横板30上固定设有横向设置的导轨31，导轨31上设有只能沿着导轨31滑动的滑板32，所述滑板32上设有与导轨31平行且只能自转的中空圆管形结构的钻孔管33，所述钻孔管33与所述第一齿轮21位于同一高度且钻孔管33的中心线与第一齿轮21的中心线垂直且相交；所述滑板32上还固定设有用于驱动钻孔管33自转的第一驱动机构34，所述第一驱动机构34包括固定在所述滑板32上的第一电机35，第一电机35的转轴上固定设有主动齿轮36，所述钻孔管33上固定设有与主动齿轮36啮合的从动齿轮37。

所述钻孔管33一端连接有吸风装置38，吸风装置38上安装有收集盒39，所述吸风装置38包括固定在所述滑板32上的连接座40，连接座40上设有用于安装收集盒39的安装腔41，所述连接座40上还设有分别与安装腔41连通的第一连接孔42和第二连接孔43，所述收集盒39上设有贯穿收集盒39的通孔44，当收集盒39安装在安装腔41内时，所述通孔44、第一连接孔42和第二连接孔43位于同一直线上，所述钻孔管33套入所述第一连接孔42内，所述钻孔管33嵌入所述第一连接孔42的端部固定设有相对于钻孔管33外侧面凸出的第一连接环45，所述第一连接孔42内设有与第一连接环45配合的圆环槽46，所述第一连接环45嵌入所述圆环槽46内，所述第二连接孔43内固定设有滤网47，所述第二连接孔43外固定设有抽气泵48。所述钻孔管33另一端固定设有四个围绕钻孔管33中心线呈圆周分布的金刚石刀片49，相邻金刚石刀片49之间留有间隔。

所述横板30上还固定设有用于驱动滑板32沿着导轨31滑动且使钻孔管33上设有金刚石刀片49的一端穿过两块夹持部24之间的第二驱动机构50，所述第二驱动机构50包括固定在所述滑板32上的固定座51，固定座51上设有横向贯穿固定座51的螺孔52，所述螺孔52与所述钻孔管33平行，螺孔52内螺接有丝杆53，所述横板30上固定设有用于驱动丝杆53自转的第二电机54。

所述碎料区6内设有碎料机55；所述碎料机55包括机架56，机架56上固定设有碎料盘57，碎料盘57的内腔为上大下小的圆锥形结构，碎料盘57下端设有与碎料盘57内腔连通的出料口58，所述碎料盘57的内腔侧壁上设有若干围绕碎料盘57内腔中心线呈圆周阵列第一碎料块59；所述碎料盘57内腔内设有与碎料盘57内腔配合的磨盘60，磨盘60上半部分为圆柱形结构，磨盘60下半部分为倒置的圆锥形结构，磨盘60上为圆锥形结构的部分的外壁与碎料盘57内腔内壁之间的距离由上至下逐渐缩小，所述磨盘60外壁上设有若干围绕磨盘60中心线呈圆周阵列分布的第二碎料块61，所述第二碎料块61与碎料盘57内腔内壁之间由上至下的距离逐渐缩小，所述第一碎料块59与所述磨盘60上为圆锥形结构的部分的外壁之间由上至下的距离逐渐减小；所述碎料盘57上端边沿设有圆环形结构的导料斗62；所述机架56上还固定设有用于驱动磨盘60自转的第三驱动电机63。

所述装置主体1上还设有矿物夹取机构，所述矿物夹取机构包括用于夹取矿物的自动爪夹64、用于驱动自动爪夹64横向来回移动的第三驱动机构65、用于驱动自动爪夹64纵向升降的第四驱动机构66、用于驱动自动爪夹64横向依次经过放料区2、矿物表面检测区3、三维扫描区4、钻孔取样区5的第五驱动机构67，所述第五驱动机构67的驱动方向与第四驱动机构66的驱动方向垂直；所述自动爪夹64张开时，第四驱动机构66能够驱动自动爪夹64套在所述放料台16外移动且能拨动所述橡胶挡圈18。所述第五驱动机构67包括横向固定在所述装置主体1上且依次通过放料区2、矿物表面检测区3、三维扫描区4、钻孔取样区5的第一轨道68，第一轨道68上设有只能沿着第一轨道68滑动且由伺服电机驱动的第一滑车69。所述第四驱动机构66包括固定在第一滑车69上的第二轨道70，第二轨道70竖直设置且与所述第一轨道68垂直，第二轨道70上设有只能沿着第二轨道70滑动且由伺服电机驱动的第二滑车71。所述第三驱动机构65包括横向固定在所述第二滑车71上的第三轨道72，所述第三轨道72与所述第一轨道68垂直，第三轨道72上设有只能沿着第三轨道72滑动且由伺服电机驱动的第三滑车73，所述第三滑车73上固定设有竖直设置的连杆74，所述自动爪夹64固定在连杆74上。

所述自动爪夹64包括壳体75，壳体75上设有条形结构的导向槽76，导向槽76内设有两个只能沿着导向槽76滑动的滑动块77，滑动块77上垂直固定设有夹持板78，两个滑动块77上的夹持板78互相平行，所述滑动块77背对夹持板78的一侧固定设有与导向槽76平行的第二齿条79，两根第二齿条79互相平行，且两根第二齿条79之间设有只能自转的第二齿轮80，两根第二齿条79同时与第二齿轮80啮合，所述壳体75上还固定设有用于驱动第二齿轮80转动的第四驱动电机81。

所述装置主体1上还固定设有PLC控制器82，所述PLC控制器82分别与所述压力传感器8、升降机构13、真空泵14、电子探针15、第一驱动电机17、X射线显微CT设备19、第二驱动电机23、第一驱动机构34上的第一电机35、吸风装置38上的抽气泵48、第二驱动机构50上的第二电机54、碎料机55上的第三驱动电机63、自动爪夹64上的第四驱动电机81、第一滑车69上的伺服电机、第二滑车71上的伺服电机、第三滑车73上的伺服电机电性连接。

本申请中，放料盘7、底座9、放料台16、矿物夹持装置、钻孔设备、第三驱动机构65、第四驱动机构66、第五驱动机构67、自动爪夹64等部件的三维坐标都预先通过程序输入PLC控制器82，使PLC控制器82能够判定和控制各个部件的位置，位置的设定与控制与CNC加工中心的原理相同，本发明的使用原理如下：

将待检测的矿物样本放置在放料区2的放料盘7上，此时压力传感器8会检测到放料盘7的重量发生变化，压力传感器8传递信号给PLC控制器82，PLC控制器82通过第三驱动机构65、第四驱动机构66、第五驱动机构67控制自动爪夹64移动，使自动爪夹64移动至放料盘7上方，PLC控制器82再控制自动爪夹64夹持住放料盘7上的矿物样本，此时PLC控制器82再通过第三驱动机构65、第四驱动机构66、第五驱动机构67控制自动爪夹64移动至底座9上，松开自动爪夹64，使矿物样本放置在底座9上，此时PLC控制器82再通过第三驱动机构65、第四驱动机构66、第五驱动机构67控制自动爪夹64离开底座9正上方，接着PLC控制器82控制升降机构13驱动隔离罩12，使隔离罩12下端嵌入底座9的凹槽10内，此时隔离罩12与底座9之间形成密闭的孔径，电子弹针也位于隔离罩12内部，接着PLC控制器82控制真空泵14将隔离罩12内部抽至真空状态，为了便于控制，在隔离罩12内部设置电子气压计，用于检测隔离罩12内部的气压状态，且电子气压计与PLC控制器82电性连接，PLC控制器82读取到电子气压计检测到隔离罩12内部压力小于预设值，PLC控制器82控制电子探针15工作，对矿物样本表面进行检测，电子弹针检测完毕，PLC控制器82控制真空泵14停止工作，此时在大气压力的作用下，隔离罩12内部气压会逐渐升高当PLC控制器82读取到电子气压计检测到隔离罩12内部气压达到另一预设值，该预设值与正常大气压相等，此时PLC控制器82控制升降机构13提起隔离罩12，接着PLC控制器82通过第三驱动机构65、第四驱动机构66、第五驱动机构67控制自动爪夹64移动至底座9上方，并控制电动爪夹夹住矿物样本，PLC控制器82通过第三驱动机构65、第四驱动机构66、第五驱动机构67控制自动爪夹64移动至三维扫描区4内的放料台16上方，PLC控制器82控制电动爪夹松开矿物样本，矿物样本掉落在放料台16上，此时放料台16上的橡胶挡圈18朝上设置，能够避免矿物样本从放料台16上掉落，起到阻挡的作用，然后PLC控制器82通过第四驱动机构66驱动自动爪夹64向下移动，此时自动爪夹64为松开状态，自动爪夹64上的两块夹持板78之间的距离大于放料台16的直径且小于橡胶挡圈18最粗位置的直径，自动爪夹64会拨动橡胶挡圈18下翻，直到自动爪夹64完全经过橡胶挡圈18，此时PCL控制器再通过第三驱动机构65、第四驱动机构66、第五驱动机构67控制自动爪夹64来开放料台16，接着PLC控制器82控制第一驱动电机17工作，第一驱动电机17驱动放料台16自转，同时PLC控制器82控制X射线显微CT设备19工作，X射线显微CT设备19扫描出矿物样本的高精度三维图像，显示样品内部详尽的三维信息，因此时橡胶挡圈18下翻，不会对放料台16上的矿物样本产生遮挡，所以橡胶挡圈18不会影响X射线显微CT设备19的成像效果。X射线显微CT设备19扫描完成后，PLC控制器82通过第三驱动机构65、第四驱动机构66、第五驱动机构67控制自动爪夹64移动至套设在放料台16外且位于橡胶挡圈18下方，接着PLC控制器82通过第四驱动机构66驱动自动爪夹64向上移动拨动橡胶挡圈18上翻，接着控制自动爪夹64夹起矿物样本并移动至钻孔取样区5且位于两个夹持部24之间，然后PLC控制器82控制第二驱动电机23工作，第二驱动电机23带动第一齿轮21转动，进而带动两条第一齿条22移动，从而控制两个夹持部24从矿物样本的上下两端夹持住矿物样本，在这一过程中，夹持部24上的活动柱28碰触到矿物样本后会朝向夹持部24上的导向孔26内缩，直到两个夹持部24上的夹持面25分别夹紧在矿物样本两侧，此时活动柱28在弹簧29的作用下活动柱28外端紧贴在矿物样本上，对矿物样本进行限位，放置矿物样本横向转动。接着PLC控制器82通过第三驱动机构65、第四驱动机构66、第五驱动机构67控制自动爪夹64离开两个夹持部24之间，然后PLC控制器82控制钻孔设备对矿物样本进行钻孔，即控制第一驱动机构34驱动钻孔管33转动，控制第二驱动机构50推动滑板32沿着导轨31滑动使钻孔管33设有金刚石刀片49的一端穿过矿物样本，从而完成，钻孔，在钻孔过程中，PLC控制器82控制吸风装置38工作，钻孔设备上的钻孔管33对矿物样本钻孔产生的矿物样本碎料会通过钻孔管33内腔被吸风装置38吸入收集盒39，钻孔完成后PLC控制器82控制钻孔设备上的第二驱动机构50反向运行，使钻孔管33移动至初始位置，再控制第一驱动机构34、吸风装置38停止工作。最后PLC控制器82控制第二驱动电机23反向运行，进而驱动两个夹持部24互相远离，矿物样本落入下方的夹持部24上，此时实验人员可取下下方夹持部24上的矿物样本。实验人员也去取下收集盒39，将收集盒39内收集的矿物样本碎料倒入碎料机55内进一步碎料，实验人员通过PLC控制器82采用手动的方式控制碎料机55上的第三驱动电机63工作，从而实现控制碎料机55工作，经过碎料机55进一步打碎的矿物样本碎料从碎料机55的出料口58掉落，此时实验人员可将这些矿物样本碎料拿去进行化学分析。

文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种矿物成分检测装置，其特征在于，包括装置主体，装置主体内依次设置有放料区、矿物表面检测区、三维扫描区、钻孔取样区、碎料区；

所述放料区内设有放料盘，放料盘底部设有用于检测放料盘重量变化的压力传感器；

所述矿物表面检测区内设有底座，底座上端面设有环形结构的凹槽，凹槽内设有截面为U形结构的橡胶密封圈，所述底座上设有能嵌入所述凹槽内并与所述底座之间形成封闭空间的隔离罩，所述装置主体上设有能驱动隔离罩升降的升降机构，所述底座上连接有能将底座与隔离罩之间形成的封闭空间抽真空的真空泵，所述底座上还设有用于矿物表面成分测定的电子探针；

所述三维扫描区内设有只能自转的圆柱形结构的放料台以及驱动放料台自转的第一驱动电机，所述放料台上端边沿固定设有由下至上呈扩口形结构的橡胶挡圈，所述放料台旁设有朝向放料台设置的X射线显微CT设备；

所述钻孔取样区内设有矿物夹持装置和钻孔设备，该矿物夹持装置包括安装架，安装架上设有只能自转的第一齿轮、两根竖直设置且只能沿着自身长度方向滑动的第一齿条，所述安装架上固定设有用于驱动第一齿轮自转的第二驱动电机，两根第一齿条分别位于第一齿轮两侧且与第一齿轮啮合，其中一根第一齿条的上端、另一根第一齿条的下端分别固定设有夹持部，两个夹持部互相平行且两个夹持部与所述第一齿轮的中心线的距离相等，所述夹持部朝向第一齿轮的侧面设有位于该侧面中心位置的夹持面、围绕夹持面均匀分布的导向孔，导向孔内设有只能在导向孔内沿着导向孔长度方向滑动的滑块，滑块上固定设有相对于夹持部朝向第一齿轮一侧凸出的活动柱，导向孔内端与滑块之间设有弹簧；所述钻孔设备包括固定在装置主体上的横板，横板上固定设有横向设置的导轨，导轨上设有只能沿着导轨滑动的滑板，所述滑板上设有与导轨平行且只能自转的中空圆管形结构的钻孔管，所述钻孔管与所述第一齿轮位于同一高度且钻孔管的中心线与第一齿轮的中心线垂直且相交；所述滑板上还固定设有用于驱动钻孔管自转的第一驱动机构；所述钻孔管一端连接有吸风装置，吸风装置上安装有收集盒，所述横板上还固定设有用于驱动滑板沿着导轨滑动且使钻孔管未连接吸风装置的一端穿过两块夹持部之间的第二驱动机构；

所述碎料区内设有碎料机；

所述装置主体上还设有矿物夹取机构，所述矿物夹取机构包括用于夹取矿物的自动爪夹、用于驱动自动爪夹横向来回移动的第三驱动机构、用于驱动自动爪夹纵向升降的第四驱动机构、用于驱动自动爪夹横向依次经过放料区、矿物表面检测区、三维扫描区、钻孔取样区的第五驱动机构，所述第五驱动机构的驱动方向与第四驱动机构的驱动方向垂直；所述自动爪夹张开时，第四驱动机构能够驱动自动爪夹套在所述放料台外移动且能拨动所述橡胶挡圈；

所述装置主体上还固定设有PLC控制器，所述PLC控制器分别与所述压力传感器、升降机构、真空泵、电子探针、第一驱动电机、X射线显微CT设备、第二驱动电机、第一驱动机构、吸风装置、第二驱动机构、碎料机、自动爪夹、第三驱动机构、第四驱动机构、第五驱动机构电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种矿物成分检测装置，其特征在于，所述碎料机包括机架，机架上固定设有碎料盘，碎料盘的内腔为上大下小的圆锥形结构，碎料盘下端设有与碎料盘内腔连通的出料口，所述碎料盘的内腔侧壁上设有若干围绕碎料盘内腔中心线呈圆周阵列第一碎料块；

所述碎料盘内腔内设有与碎料盘内腔配合的磨盘，磨盘上半部分为圆柱形结构，磨盘下半部分为倒置的圆锥形结构，磨盘上为圆锥形结构的部分的外壁与碎料盘内腔内壁之间的距离由上至下逐渐缩小，所述磨盘外壁上设有若干围绕磨盘中心线呈圆周阵列分布的第二碎料块，所述第二碎料块与碎料盘内腔内壁之间由上至下的距离逐渐缩小，所述第一碎料块与所述磨盘上为圆锥形结构的部分的外壁之间由上至下的距离逐渐减小；所述碎料盘上端边沿设有圆环形结构的导料斗；所述机架上还固定设有用于驱动磨盘自转的第三驱动电机，所述第三驱动电机与所述PLC控制器电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种矿物成分检测装置，其特征在于，所述钻孔管朝向第一齿轮的一端固定设有若干围绕钻孔管中心线呈圆周分布的金刚石刀片，相邻金刚石刀片之间留有间隔。

4.根据权利要求1所述的一种矿物成分检测装置，其特征在于，所述吸风装置包括固定在所述滑板上的连接座，连接座上设有用于安装收集盒的安装腔，所述连接座上还设有分别与安装腔连通的第一连接孔和第二连接孔，所述收集盒上设有贯穿收集盒的通孔，当收集盒安装在安装腔内时，所述通孔、第一连接孔和第二连接孔位于同一直线上，所述钻孔管套入所述第一连接孔内，所述钻孔管嵌入所述第一连接孔的端部固定设有相对于钻孔管外侧面凸出的第一连接环，所述第一连接孔内设有与第一连接环配合的圆环槽，所述第一连接环嵌入所述圆环槽内，所述第二连接孔内固定设有滤网，所述第二连接孔外固定设有抽气泵，所述抽气泵与所述PLC控制器电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种矿物成分检测装置，其特征在于，所述升降机构为竖直固定在所述装置主体上的气缸，气缸的活塞杆与所述隔离罩上端固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种矿物成分检测装置，其特征在于，所述第一驱动机构包括固定在所述滑板上的第一电机，第一电机的转轴上固定设有主动齿轮，所述钻孔管上固定设有与主动齿轮啮合的从动齿轮，所述第一电机与所述PLC控制器电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种矿物成分检测装置，其特征在于，所述第二驱动机构包括固定在所述滑板上的固定座，固定座上设有横向贯穿固定座的螺孔，所述螺孔与所述钻孔管平行，螺孔内螺接有丝杆，所述横板上固定设有用于驱动丝杆自转的第二电机，第二电机与所述PLC控制器电性连接。

8.根据权利要求1所述的一种矿物成分检测装置，其特征在于，所述第五驱动机构包括横向固定在所述装置主体上且依次通过放料区、矿物表面检测区、三维扫描区、钻孔取样区的第一轨道，第一轨道上设有只能沿着第一轨道滑动且由伺服电机驱动的第一滑车；

所述第四驱动机构包括固定在第一滑车上的第二轨道，第二轨道竖直设置且与所述第一轨道垂直，第二轨道上设有只能沿着第二轨道滑动且由伺服电机驱动的第二滑车；

所述第三驱动机构包括横向固定在所述第二滑车上的第三轨道，所述第三轨道与所述第一轨道垂直，第三轨道上设有只能沿着第三轨道滑动且由伺服电机驱动的第三滑车，所述第三滑车上固定设有竖直设置的连杆，所述自动爪夹固定在连杆上；

所述第一滑车上的伺服电机、第二滑车上的伺服电机、第三滑车上的伺服电机分别与所述PLC控制器电性连接。

9.根据权利要求8所述的一种矿物成分检测装置，其特征在于，所述自动爪夹包括壳体，壳体上设有条形结构的导向槽，导向槽内设有两个只能沿着导向槽滑动的滑动块，滑动块上垂直固定设有夹持板，两个滑动块上的夹持板互相平行，所述滑动块背对夹持板的一侧固定设有与导向槽平行的第二齿条，两根第二齿条互相平行，且两根第二齿条之间设有只能自转的第二齿轮，两根第二齿条同时与第二齿轮啮合，所述壳体上还固定设有用于驱动第二齿轮转动的第四驱动电机，所述第四驱动电机与所述PLC控制器电性连接连接。

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