CN112718521A - 一种物料分离系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种物料分离系统及方法，物料分离系统包括：固定箱；从上到下依次位于固定箱内的进料斗、振动分离装置、检测装置、电子发射装置和电极板；进料斗用于接收待分离物料，并使待分离物料掉落至振动分离装置；振动分离装置用于通过振动将待分离物料掉落至检测装置；检测装置用于获取待分离物料的特征信息，并将特征信息与预设特征信息进行比对，并根据比对结果控制电子发射装置向落入其的发射电子端口一侧的待分离物料发射电子束，以使待分离物料带有相应的电荷；电极板产生电场，以使得带有相应的电荷的待分离物料的下落轨迹偏转相应的方向，实现物料分离。

Description

一种物料分离系统及方法

技术领域

本发明涉及物料处理技术领域，特别涉及一种物料分离系统及方法。

背景技术

物料分离设备可以将原料或产品中与正品不一致的个体分离出来；例如，粮食中的病虫害侵蚀颗粒、霉变粒、秸秆、稻壳、麦壳、砂石、塑料残片等个体从粮食中识别并分离出来；将花瓣中残留的花梗、枝叶等分离出来；将茶叶中品相比较差的叶片筛选并分离。

现有的的物料分离设备都是通过喷气式的分离系统，实现分离的。具体的，信号处理器发出指令发送至控制器，控制器根据发射指令控制驱动喷阀启动做一次喷气动作，从而将杂质去除。

但高速喷气系统在开关速度、气流运行等方面存在延迟，对于精细物料的分离效果较差，而且对于容易破坏产品如茶叶、花瓣容易受到气流冲击而破碎，造成品质下降，影响分离效果；同时，对于密度较低的物质，受到气流冲击，飞行轨迹会发生紊乱而旋转和相互碰撞，从而大大降低分离的效果。还有，为了达到快速喷气的目的，一般使用高压喷气阀，对控制器也有很高要求，同时，长时间运行，阀门容易疲劳，而发生漏气等问题，造成系统损坏或者效率下降，从而使得分离系统的维护、使用成本会大大提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种物料分离系统及方法，以解决现有技术中对待分离物料进行物料分离时，在开关速度、气流运行等方面存在延迟，导致分离效果较差，甚至会造成待分离物料的损坏，而且设备长时间使用也容易出现损坏，从而导致分离系统成本大大提高的问题。

根据第一方面，本发明提供一种物料分离系统，包括：固定箱；

从上到下依次位于所述固定箱内的进料斗、振动分离装置、检测装置、电子发射装置和电极板；

所述进料斗用于接收待分离物料，并使所述待分离物料掉落至振动分离装置；

所述振动分离装置用于通过振动将待分离物料掉落至检测装置；

所述检测装置用于获取待分离物料的特征信息，并将特征信息与预设特征信息进行比对，并根据比对结果控制电子发射装置向落入其的发射电子端口一侧的待分离物料发射电子束，以使待分离物料带有相应的电荷；

所述电极板产生电场，以使得带有相应的电荷的待分离物料的下落轨迹偏转相应的方向，实现物料分离。

可选的，还包括：接料槽；

所述接料槽用于分别接收下落轨迹偏转了不同方向的物料。

可选的，所述检测装置包括：检测器和控制器；

所述检测器用于获取待分离物料的所述特征信息；

所述控制器用于将特征信息与预设特征信息进行比对，生成比对结果，并根据所述比对结果控制电子发射装置发射带有相应电荷的电子束。

可选的，所述检测器包括：图像采集器、处理器和光源；

所述图像采集器用于采集所述待分离物料的图像；

所述处理器用于提取所述图像包含的待分离物料的特征信息；

所述光源用于对所述采集进行补光。

可选的，所述振动分离装置包括：接料部和溜槽部，所述接料部和溜槽部分别具有第一坡度和第二坡度，且第一坡度与水平面形成的角度不大于第二坡度与水平面形成的角度；

所述接料部的第一接料口位于所述进料斗正下方，且用于接收所述进料斗掉落的所述待分离物料；

所述溜槽部的第二接料口与所述接料部的第一出料口相对应，并用于接收所述接料部的第一出料口掉落的待分离物料，以使所述待分离物料掉落至所述检测装置。

可选的，所述溜槽部接地，以使所述待分离物料呈电中性。

可选的，所述进料斗的进料开口的开口面积大于出料开口的开口面积。

根据第二方面，本发明还提供一种物料分离方法，包括：

进料斗接收待分离物料，并使所述待分离物料掉落至振动分离装置中；

所述振动分离装置通过振动将待分离物料掉落于检测装置；

所述检测装置获取待分离物料的特征信息，并将特征信息与预设特征信息进行比对，并根据比对结果控制电子发射装置向落入其的发射电子端口一侧的待分离物料发射电子束，以使待分离物料带有相应的电荷；

所述电极板产生电场，以使得带有相应的电荷的待分离物料的下落轨迹偏转相应的方向，实现物料分离。

可选的，所述方法还包括：

分别接收下落轨迹偏转了不同方向的物料。

可选的，所述振动分离装置包括：接料部和溜槽部；

所述通过振动将待分离物料掉落于检测装置包括：接料部通过振动将待分离物料掉落至接地的溜槽部，所述接地溜槽部使所述待分离物料呈电中性后，并掉落至检测装置。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

本发明提供的方案中，检测装置获取待分离物料的特征信息，并控制电子发射装置向落入其的发射电子端口一侧的待分离物料发射电子束，以使待分离物料带有相应的电荷；电子发射装置采用的是电子开关，并非传统的气流的机械式开关，所以从获取待分离物料的特征信息到对其发射电子束的时间极短，几乎不存在延迟，大大缩短了响应时间；而且，发射电子束的稳定性强，在使用时也不会由于频繁的开启关闭而对其寿命产生影响；在使用时也不会对较为脆弱的待分离物料造成损伤；电极板的使用，使得带有不同电荷的待分离物料获得不同的偏转力，利用带电物体在电场中存在加速度的特性，从而改变带有不同电荷的待分离物料的下落轨迹，使其偏转相应的方向，实现物料的多级别分离，提高分离的准确性。

附图说明

图1表示本发明实施例的物料分离系统的结构示意图；

图2表示本发明实施例的物料分离系统的电子发射装置带有偏转线圈时的发射的电子束的运行轨迹示意图；

图3表示本发明实施例的物料分离系统的电子发射装置不带有偏转线圈时的发射的电子束的运行轨迹示意图；

图4表示本发明实施例的物料分离方法的一个具体示例的流程图；

图5表示本发明实施例的物料分离方法的另一个具体示例的流程图。

主要附图标记说明：

1-进料斗；2-接料部；3-溜槽部；4-光源；5-图像采集器；6-控制器；7-电子发射装置；8-电极板；9-接料槽；10-固定箱；11-偏转线圈；12-电子束。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示，本发明实施例提供一种物料分离系统，物料分离系统包括：固定箱10；从上到下依次位于所述固定箱内的进料斗1、振动分离装置、检测装置、电子发射装置7和电极板8；所述进料斗1用于接收待分离物料，并使所述待分离物料掉落至振动分离装置；所述振动分离装置用于通过振动将待分离物料掉落至检测装置；所述检测装置用于获取待分离物料的特征信息，并将特征信息与预设特征信息进行比对，并根据比对结果控制电子发射装置7向落入其的发射电子端口一侧的待分离物料发射电子束，以使待分离物料带有相应的电荷；所述电极板8产生电场，以使得带有相应的电荷的待分离物料的下落轨迹偏转相应的方向，实现物料分离。

本发明的上述实施例中，检测装置获取待分离物料的特征信息，并控制电子发射装置7向落入其的发射电子端口一侧的待分离物料发射电子束，以使待分离物料带有相应的电荷；电子发射装置7采用的是电子开关，并非传统的气流的机械式开关，所以从获取待分离物料的特征信息到对其发射电子束的时间极短，几乎不存在延迟，大大缩短了响应时间；而且，发射电子束的稳定性强，在使用时也不会由于频繁的开启关闭而对其寿命产生影响；在使用时也不会对较为脆弱的待分离物料造成损伤；电极板的使用，使得带有不同电荷的待分离物料获得不同的偏转力，利用带电物体在电场中存在加速度的特性，从而改变带有不同电荷的待分离物料的下落轨迹，使其偏转相应的方向，实现物料的多级别分离，提高分离的准确性。

具体的，所述进料斗1的进料开口的开口面积大于出料开口的开口面积，类似漏斗的形状，这样，方便待分离物料进入进料斗。当然，在不影响本发明使用效果的情况下也可以为其他形状。电极板8带正电荷，这样电子发射装置7发射的电子才能与电极板形成电场。

上述振动分离装置包括：接料部2和溜槽部3，待分离物料掉落至溜槽部3以及检测装置；接料部2和溜槽部3分别具有第一坡度和第二坡度，且第一坡度与水平面形成的角度不大于第二坡度与水平面形成的角度，所述接料部的第一接料口位于所述进料斗正下方，且用于接收所述进料斗掉落的所述待分离物料；所述溜槽部3的第二接料口与所述接料部的第一出料口相对应，并用于接收所述接料部的第一出料口掉落的待分离物料，以使所述待分离物料掉落至所述检测装置。这样，待分离物料不会出现接料部2或溜槽部3接收不到的情况，溜槽部3比接料部2更陡一些，方便待分离物料向下运输，使其容易掉落至检测装置中。

其中，所述溜槽部3接地，以使待分离物料呈电中性。这样，可以使得待分离物料消除其通过摩擦可能产生的静电；接收到电子发射装置对其发射的电子束才不会被中和或叠加，在电极板产生电场的作用下，待分离物料的下落轨迹偏转的方向才能更加准确。

上述检测装置包括：检测器和控制器6；所述检测器用于获取待分离物料的特征信息；所述控制器6用于将特征信息与预设特征信息进行比对，生成比对结果，并根据所述比对结果控制电子发射装置7发射带有相应电荷的电子束。其中，特征信息包括待分离物料的形貌、颜色、尺寸和位置等信息；预设特征信息为控制器中提前预设好的标准的形貌、颜色和尺寸等信息；对于不同的物料所获取的特征信息不同；控制器6中还设置有多个预设比对结果，控制器对于每个预设比对结果都会控制电子发射装置7发射不同数量的电子束；每个待分离物料生成的比对结果都会与其中一个预设比对结果匹配，根据匹配结果对应的电子发射装置7应发射的电子数量对待分离物料发射不同数量的电子束。例如，在对小麦中的病虫害侵蚀颗粒、霉变粒、秸秆、稻壳、麦壳、砂石等个体从粮食本体中识别并分离出来，可以获取待分离小麦的形状、颜色、尺寸信息，将其与控制器中预设好的形状、颜色和尺寸进行比对，生成的比对结果，生成的比对结果再与预设比对结果进行匹配，控制器控制电子发射装置对其发射电子，预设比对结果可以分为四组时，标准小麦为一组，霉变粒为一组，秸秆、稻壳和麦壳为一组，砂石为一组，也可以根据实际情况进行分组。

如图2所示，上述电子发射装置包括有偏转线圈11，偏转线圈11会产生电磁场，当发射的电子束12需要改变其发射轨迹时，控制器可以根据检测器检测的待分离物料的掉落轨迹控制偏转线圈的电流大小，从而调节偏转线圈产生磁场的大小，从而改变电子束12的发射轨迹；除此之外，控制器还可以根据实际情况控制电子发射装置使其进行旋转，从而改变电子束的发射方向，以确保电子束准确的与对应的待分离物料接触使之带电。如图3所示，当电子发射装置不包括有偏转线圈时，电子束12只能按照规定的轨迹运行，不能进行偏转。

在一实施例中，检测器、控制器和电子发射装置均具有一组，接料部2通过振动将待分离物料分成单层单列，并使单个待分离物料依次掉落至接地的溜槽部3，以使待分离物料呈电中性，再将呈电中性的待分离物料掉落至检测器，检测器获取待分离物料的特征信息，并将特征信息与预设特征信息进行比对，并根据比对结果控制电子发射装置向落入其的发射电子端口一侧的待分离物料发射带有相应电荷的电子束。

在上述实施例的可替换的第一实施例中，检测器、控制器和电子发射装置也均可具有一一对应的多组，这时，接料部2通过振动将待分离物料分成单层，并使多个待分离物料依次掉落至接地的溜槽部3，以使多个待分离物料均呈电中性，再将呈电中性的多个待分离物料掉落至检测器，这里，每个检测器均有一个检测范围，采集检测范围内的待分离物料的特征信息，并将采集的特征信息发送至相应的控制器，使相应的电子发射装置对相应的待分离物料发射带有相应电荷的电子束。

在上述实施例的可替换的第二实施例中，检测器具有多组，控制器和电子发射装置均具有一组，控制器均与多个检测器连接；接料部2通过振动将接收的多个待分离物料掉落至接地的溜槽部3，以使多个待分离物料均呈电中性，再将呈电中性的多个待分离物料掉落至检测器，这里，每个检测器均有一个检测范围，采集检测范围内的待分离物料的特征信息，并将采集的特征信息发送至控制器，控制器控制电子发射装置的偏转线圈11产生相应的磁场，以使得发射的电子束发生偏转，和/或控制发射端口旋转至与掉落的待分离物料相应的方向，再发射带有相应电荷的电子束。

在实际应用中，根据实际需求来设置检测器、控制器和电子发射装置的数量。

上述检测器包括：图像采集器5、处理器(图中未示出)和光源4；所述图像采集器5用于采集所述待分离物料的图像；所述处理器用于提取所述图像包含的待分离物料的特征信息；所述光源用于对所述采集进行补光。其中，图像采集器5与控制器6连接，且具有至少一个，根据实际需要来设置图像采集器的数量以及放置位置，图像采集器可以为CCD图像传感器，当然，在不影响图像采集效果的情况下也可以为其他图像采集器；光源可以为可见光或红外的LED光源，也可以为其他光源，光源的数量同样至少具有一个，根据实际需要来设置光源的数量及放置位置；例如，图1中，在一组检测器中图像采集器5具有两个，光源4具有四个，且四个光源在同一平面内，两个图像采集器分别位于相对的两个光源之间，这样，可以对待分离物料有一个更加均匀的补光效果，图像采集也可以满足最基本的需求。

在一实施例中，本发明提供的物料分离系统还包括：接料槽9；位于所述电极板的下方；所述接料槽9用于分别接收下落轨迹偏转了不同方向的物料。接料槽9的设置可以对已分离物料进行收集，防止落在地上通过滚动等方式再次混在一起。这里，接料槽至少有一个，在实际应用中，根据实际物料的分离情况进行设置。

上述进料斗1、振动分离装置、检测装置、电子发射装置7、电极板8和接料槽9的摆放位置，可以如1图的位置进行摆放，进料斗位于固定箱10的右上角，振动分离装置、检测装置、电子发射装置和电极板依次朝向固定箱的左下角方向进行设置，其中，电极板位于固定箱的最左侧，接料槽位于固定箱的底部靠近电极板的位置；当然，在实际应用中，可以根据实际情况进行位置设置。

本发明实施例还提供一种物料分离方法，如图4所示，该物料分离方法包括：

步骤S1：进料斗接收待分离物料，并使所述待分离物料掉落至振动分离装置中；

步骤S2：所述振动分离装置通过振动将待分离物料掉落于检测装置；

步骤S3：所述检测装置获取待分离物料的特征信息，并将特征信息与预设特征信息进行比对，并根据比对结果控制电子发射装置向落入其的发射电子端口一侧的待分离物料发射电子束，以使待分离物料带有相应的电荷；

步骤S4：所述电极板产生电场，以使得带有相应的电荷的待分离物料的下落轨迹偏转相应的方向，实现物料分离。

通过上述步骤S1至步骤S4，本发明实施例提供的物料分离方法，当需要对待分离物理进行分离时，振动分离装置通过振动将接收的待分离物料掉落至检测装置，使其对待分离物料特征信息的识别更加准确；检测装置获取待分离物料的特征信息到对其发射电子束的时间极短，几乎不存在延迟，大大缩短了响应时间；电极板产生的电场，使得带有不同电荷的待分离物料获得不同的偏转力，利用带电物体在电场中存在加速度的特性，从而改变带有不同电荷的待分离物料的下落轨迹，使其偏转相应的方向，实现物料的多级别分离，提高分离的准确性。

上述步骤S4之后，如图5所示，还包括：

步骤S5：分别接收下落轨迹偏转了不同方向的物料。这里，使用接料槽接收下落轨迹偏转了不同方向的物料。

上述步骤S2中，振动分离装置包括：接料部和溜槽部；具体的，所述通过振动将待分离物料掉落于检测装置包括：接料部通过振动将待分离物料掉落至接地的溜槽部，所述接地溜槽部使所述待分离物料呈电中性后，并掉落至检测装置。这里，接料部的振动可以确保待分离物料有足够的分散水平，避免在后续检测和分离过程中出现重叠。

本发明实施例提供的物料分离方法的具体细节和效果描述可参见上述的物料分离系统的相关内容，此处不再赘述。

以上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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种物料分离系统，其特征在于，包括：固定箱；

从上到下依次位于所述固定箱内的进料斗、振动分离装置、检测装置、电子发射装置和电极板；

所述进料斗用于接收待分离物料，并使所述待分离物料掉落至振动分离装置；

所述振动分离装置用于通过振动将待分离物料掉落至检测装置；

所述检测装置用于获取待分离物料的特征信息，并将特征信息与预设特征信息进行比对，并根据比对结果控制电子发射装置向落入其的发射电子端口一侧的待分离物料发射电子束，以使待分离物料带有相应的电荷；

所述电极板产生电场，以使得带有相应的电荷的待分离物料的下落轨迹偏转相应的方向，实现物料分离。

2.根据权利要求1所述的物料分离系统，其特征在于，还包括：接料槽；

所述接料槽用于分别接收下落轨迹偏转了不同方向的物料。

3.根据权利要求1所述的物料分离系统，其特征在于，所述检测装置包括：检测器和控制器；

所述检测器用于获取待分离物料的所述特征信息；

所述控制器用于将特征信息与预设特征信息进行比对，生成比对结果，并根据所述比对结果控制电子发射装置发射带有相应电荷的电子束。

4.根据权利要求3所述的物料分离系统，其特征在于，所述检测器包括：图像采集器、处理器和光源；

所述图像采集器用于采集所述待分离物料的图像；

所述处理器用于提取所述图像包含的待分离物料的特征信息；

所述光源用于对所述采集进行补光。

5.根据权利要求1所述的物料分离系统，其特征在于，所述振动分离装置包括：接料部和溜槽部；

所述接料部和溜槽部分别具有第一坡度和第二坡度，且第一坡度与水平面形成的角度不大于第二坡度与水平面形成的角度；

所述接料部的第一接料口位于所述进料斗正下方，且用于接收所述进料斗掉落的所述待分离物料；

所述溜槽部的第二接料口与所述接料部的第一出料口相对应，并用于接收所述接料部的第一出料口掉落的待分离物料，以使所述待分离物料掉落至所述检测装置。

6.根据权利要求5所述的物料分离系统，其特征在于，所述溜槽部接地，以使所述待分离物料呈电中性。

7.根据权利要求1所述的物料分离系统，其特征在于，所述进料斗的进料开口的开口面积大于出料开口的开口面积。

8.一种物料分离方法，其特征在于，包括：

进料斗接收待分离物料，并使所述待分离物料掉落至振动分离装置中；

所述振动分离装置通过振动将待分离物料掉落于检测装置；

所述检测装置获取待分离物料的特征信息，并将特征信息与预设特征信息进行比对，并根据比对结果控制电子发射装置向落入其的发射电子端口一侧的待分离物料发射电子束，以使待分离物料带有相应的电荷；

所述电极板产生电场，以使得带有相应的电荷的待分离物料的下落轨迹偏转相应的方向，实现物料分离。

9.根据权利要求8所述的物料分离方法，其特征在于，所述方法还包括：

分别接收下落轨迹偏转了不同方向的物料。

10.根据权利要求8所述的物料分离方法，其特征在于，所述振动分离装置包括：接料部和溜槽部；

所述通过振动将待分离物料掉落于检测装置包括：接料部通过振动将待分离物料掉落至接地的溜槽部，所述接地溜槽部使所述待分离物料呈电中性后，并掉落至检测装置。

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