CN113102295A - 一种金属定位装置、金属分离系统及金属分离方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种金属定位装置、金属分离系统以及金属分离方法，所述金属定位装置包括若干以阵列方式分布的金属识别传感器，以及与所述金属识别传感器信号连接的金属识别信号处理模块；每一所述金属识别传感器均包括两个相对设置的磁体，两个所述磁体之间相对设置有两组磁敏线圈，且所述磁体的中部设置有磁敏传感器。本发明提供的金属定位装置，分别通过金属异物经过时引起的磁敏线圈与磁敏传感器的磁场变化来对金属异物的两个方向进行定位，从而实现对金属异物的精确定位。

Description

一种金属定位装置、金属分离系统及金属分离方法

技术领域

本发明涉及金属检测技术领域，具体而言，涉及一种金属定位装置、金属分离系统及金属分离方法。

背景技术

随着科技的发展，各行各业中对物料或产品进行运输、转运的自动化程度越来越高，皮带等运输设备在各行各业中的应用也越来越广泛。

由于物料中经常会出现金属异物，这些金属异物一方面在运输过程中易于对皮带等运输设备造成损坏，另一方面，金属异物的存在会影响产品质量，因此，需要在运输过程中对物料中的金属异物进行检测并去除。

现有的对运输设备中的金属异物进行检测的装置，对金属异物进行检测的精确度不高，进而影响对金属异物进行分离的效果。

发明内容

本发明解决的问题是目前对金属异物进行检测的精确度不高。

为解决上述问题，本发明提供一种金属定位装置，包括若干以阵列方式分布的金属识别传感器，以及与所述金属识别传感器信号连接的金属识别信号处理模块；

每一所述金属识别传感器均包括两个相对设置的磁体，两个所述磁体之间相对设置有两组磁敏线圈，且所述磁体的中部设置有磁敏传感器。

可选地，若干所述金属识别传感器以横向阵列方式进行分布。

可选地，所述金属识别传感器还包括磁轭。

本发明的另一目的在于提供一种金属分离系统，包括如上所述的金属定位装置，与所述金属定位装置相邻设置的金属抓取装置，以及与所述金属定位装置、所述金属抓取装置均信号连接的控制模块。

可选地，所述金属抓取装置包括金属抓取机械手，与所述金属抓取机械手相连的伸缩臂，以及与所述伸缩臂相连的导轨。

可选地，所述抓取机械手上设置有磁场分布传感器。

可选地，所述金属抓取装置还包括金属卸载结构。

可选地，所述金属抓取装置还包括金属卸载区，所述金属卸载结构与所述金属卸载区相邻设置。

可选地，还包括料位传感器以及金属物料分离器，所述料位传感器以及所述金属物料分离器均与所述控制模块信号连接。

本发明的在一目的在于提供一种金属分离方法，通过如上所述的金属分离系统进行分离；

所述金属分离方法包括：

通过金属定位装置对金属异物进行检测，得到所述金属异物的检测信息；

根据所述检测信息，控制金属抓取装置动作，对所述金属异物进行抓取。

与现有技术相比，本发明提供的金属定位装置具有如下优势：

本发明提供的金属定位装置，分别通过金属异物经过时引起的磁敏线圈与磁敏传感器的磁场变化来对金属异物的两个方向进行定位，从而实现对金属异物的精确定位；同时，根据磁场变化量的大小，实现对金属异物大小的定位，进一步提高了对金属异物进行识别检测的精确度；此外，由于本申请中包括若干以阵列方式分布的金属识别传感器，使得位于运输设备上任意位置处的金属异物，均可引起金属识别传感器中磁场的变化，因而使得运输设备上任意位置处的金属异物均可被识别检测，保证了金属定位装置对金属异物进行检测的可靠性。

附图说明

图1为本发明中金属定位装置的结构简图；

图2为本发明中金属识别传感器的结构简图；

图3为本发明中金属分离系统的结构简图；

图4为本发明中金属抓取装置的结构简图；

图5为本发明中金属分离系统的机械系统方框图。

附图标记说明：

1-金属定位装置；11-金属识别传感器；111-磁体；112-磁敏线圈；113-磁敏传感器；12-金属识别信号处理模块；13-第一支架；2-金属抓取装置；21-金属抓取机械手；22-伸缩臂；23-导轨；24-金属卸载结构；25-金属卸载区；26-第二支架；3-运输设备。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中表示，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的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，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于简化描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性，或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定为“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第一特征之“上”或之“下”，可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征的正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

对金属异物进行精确识别、检测，是实现对金属异物进行精确分离的基础；为解决目前对金属异物进行检测的精确度不高的问题，本发明提供一种金属定位装置，参见图1、图2所示，该金属定位装置包括若干以阵列方式分布的金属识别传感器11，以及与金属识别传感器11信号连接的金属识别信号处理模块12；该金属定位装置工作过程中，通过金属识别传感器11来对金属异物进行识别、检测，并将检测信号传递至金属识别信号处理模块12，通过金属识别信号处理模块12对检测信号进行分析处理，得到金属异物的精确信息。

具体的，参见图2所示，本申请中每一金属识别传感器11均包括两个相对设置的磁体111，两个磁体111之间相对设置有两组磁敏线圈112，且磁体111的中部设置有磁敏传感器113；本申请优选磁体111为永磁体。

为便于对运输设备3中的金属异物进行检测，本申请优选该金属定位装置与运输设备3相邻设置；本申请提供的金属定位装置1还可以包括第一支架13，金属识别传感器11以及金属识别信号处理器12均安装于该第一支架13上；该第一支架13的具体结构以及尺寸可根据金属定位装置安装的位置，以及通过该金属定位装置1进行金属检测的运输设备3而定；譬如，当运输设备3是皮带时，该第一支架13可设置于皮带的下方，以便于在皮带在第一支架13上方运行过程中，通过安装于第一支架13上的金属识别传感器11以及金属识别新型号处理模块12来对皮带上的金属异物进行检测。

具体的，该金属定位装置1工作过程中，将该金属定位装置1与运输设备3相邻设置，随着运输设备3的运行，当运输设备3上的物料中出现金属异物时，随着金属异物的靠近，会引起金属识别传感器11中磁敏传感器113以及磁敏线圈112的磁场发生变化，进而可以根据磁场的变化来识别金属异物的位置以及金属异物的大小。

本申请中以阵列方式分布具体是指，若干金属识别传感器11的分布方向相同，且若干金属识别传感器11以成排或成行的方式进行分布。

当金属异物随皮带从金属定位装置1经过时，磁敏传感器113前后两端的磁场发生变化，其中金属异物靠近一端的磁体111处的磁场减弱，从而使得该磁体111对应的磁敏传感器113两端的磁场失衡，产生第一磁场变化量；该磁敏传感器113进一步将第一磁场变化量转化成第一电压变化量，再将第一电压变化量传送至金属识别信号处理模块12中，该金属识别信号处理模块12即可对该金属异物在皮带一个方向上的位置进行定位，该定位的方向可以是纵向，也可以是横向，具体根据金属识别传感器11的分布方向而定；同时，金属异物的体积越大，引起的磁敏传感器113中产生的第一磁场变化量就越大，相应的转化后的第一电压变化量就越大，因此，金属识别信号处理模块12还可根据第一电压变化量的大小来确定金属异物的大小。

此外，参见图2所示，本申请中磁体111之间还设置有磁敏线圈112，当金属异物经过金属定位装置1时，还会引起磁敏线圈112两端的磁场发生变化，产生第二磁场变化量，磁敏线圈112进一步将该第二磁场变化量转化为第二电压变化量，并将该第二电压变化量传送至金属识别信号处理模块12中；由于磁敏传感器113设置于磁体111上，磁敏线圈112设置于两个磁体111之间，因此，磁敏传感器113的前后两端，与磁敏线圈112的两端，两个方向相垂直；第一磁场变化量与第二磁场变化量分别体现的是金属异物引起的两个相垂直方向上磁场的变化；也就是说，金属识别信号处理模块12根据第一电压变化量以及第二电压变化量，可以分别对金属异物在皮带上横向或纵向位置中的一个进行定位，从而通过第一电压变化量与第二电压变化量，可以同时得到金属异物在皮带上的横向定位与纵向定位，进而得到金属异物在皮带上的精确定位。

本发明提供的金属定位装置，分别通过金属异物经过时引起的磁敏线圈112与磁敏传感器113的磁场变化来对金属异物的两个方向进行定位，从而实现对金属异物的精确定位；同时，根据磁场变化量的大小，实现对金属异物大小的定位，进一步提高了对金属异物进行识别检测的精确度；此外，由于本申请中包括若干以阵列方式分布的金属识别传感器11，使得位于运输设备3上任意位置处的金属异物，均可引起金属识别传感器11中磁场的变化，因而使得运输设备3上任意位置处的金属异物均可被识别检测，保证了金属定位装置1对金属异物进行检测的可靠性。

对运输设备3上的金属异物进行检测时，金属定位装置1的数量可以为一个，也可以为两个或多个，具体数量根据运输设备3的种类以及尺寸等信息而定。

例如，当用于无导磁钢芯的普通皮带上金属异物的检测时，优选金属定位装置1的数量为一个，并优选将该金属定位装置1放置于皮带的下方，皮带经过该金属定位装置1时，所引起的磁场变化均由皮带上的金属异物引起，通过金属识别信号处理模块12得到的电压变化量，即可确定金属异物的精确位置以及金属异物的大小。

当该金属是识别装置1用于钢芯皮带上金属异物的检测时，由于通常钢芯皮带上运输的物料较多，金属埋藏于物料中的深度可能会较深，从而导致对金属异物的检测精度下降；鉴于此，优选在钢芯皮带的下方设置金属定位装置1的基础上，在该钢芯皮带的上方再设置一金属定位装置1，或再设置若干以阵列方式分布的金属识别传感器11，使得金属识别传感器11分布于钢芯皮带的周围，提高金属识别传感器11对金属异物进行检测的精确度；此外，由于钢芯皮带中存在导磁钢芯，金属定位装置检测到的磁场变化是由皮带自身的导磁钢芯与金属异物共同引起的，通过在钢芯皮带的上方增设一组金属识别传感器11，由于上方的金属识别传感器11距离钢芯皮带较远，通过设定金属识别传感器11的检测灵敏度，使得可以忽略导磁钢芯对检测到结果的影响，同时，位于下方的金属识别传感器11，可以弥补位于钢芯皮带上方的金属识别传感器11对贴近钢芯皮带的金属异物进行检测的灵敏度，保证对金属异物进行检测的精确度以及可靠性；具体的，通过本申请提供的金属定位装置对钢芯皮带上的金属异物进行检测时，可以首先采用位于钢芯皮带四周的金属识别传感器11对空载的钢芯皮带自身的磁场信号进行标记与统计，作为金属识别传感器11信号输出的基础值，进而在对装有物料的钢芯皮带进行检测时，根据实时检测的信号值与基础值，即可得到金属异物的精确信息。

本申请优选若干金属识别传感器11以横向阵列方式进行分布，即，金属识别传感器11中的磁体111沿运输设备3的长度方向分布，磁敏线圈112沿运输设备的宽度方向分布。

随着运输设备3的运行，金属异物经过金属定位装置1时，由于沿运输设备3的宽度方向上分布有若干金属识别传感器11，金属异物于运输设备3沿宽度方向上的位置不同，对不同的磁敏线圈112的影响不同，因此不同位置处的磁敏线圈112产生的第二磁场变化量不同，因此，金属识别信号处理模块12检测到的第二电压变化量不同；根据第二电压变化量即可识别出金属异物于运输设备3的宽度方向上的定位，即实现对金属异物的横向定位。

同时，随着运输设备3的运行，金属异物与金属识别传感器11中磁敏传感器113之间的距离不同；金属异物距离磁敏传感器113越远，磁敏传感器113产生的第一磁场变化量越小，并且，金属异物的体积越大，能够监测到金属异物的磁敏传感器113的数量越多，且第一磁场变化量的数值就越大，金属识别信号处理模块12接收到的第一电压变化量也相应变化，根据该第一电压变化量即可识别出金属异物的大小，以及金属异物于运输设备3的长度方向上的定位，即实现对金属异物的纵向定位。

进一步根据识别出的金属异物的横向定位与纵向定位，即可得到金属异物的精确定位；再结合运输设备3的运行速度等信息，即可得到某一时刻金属异物于运输设备3上的精确定位。

为进一步提高检测的灵敏度，本申请优选金属识别传感器11还包括磁轭。

通过本发明提供的金属定位装置1，能够对运输设备3上的金属异物进行精确定位，并能够识别金属异物的大小，从而为对金属异物的精确去除提供了基础。

本发明的另一目的在于提供一种金属分离系统，参见图3所示，该金属分离系统包括如上所述的金属定位装置1，与金属定位装置1相邻设置的金属抓取装置2，以及与金属定位装置1、金属抓取装置2均信号连接的控制模块。

本申请中的控制模块可包括上位机数据智能处理显示模块，主要用于接收金属定位装置1传送的金属异物检测信息，包括金属异物的精确位置以及金属异物大小等；对接收的金属异物检测信息进行分析与计算，根据分析计算结果，换算成金属抓取装置2的动作参数，如金属抓取装置2横向移动的距离、下降的高度等，再根据该动作参数控制金属抓取装置2动作，实现对金属异物的抓取；同时，该控制模块还可记录金属异物的信息，并形成对金属异物的统计监测报告。

其中金属定位装置1以及金属抓取装置2的数量均至少为一个，具体数量可根据运输设备3的尺寸以及物料的性质、物料中金属异物的含量等因素而定。

具体的，本申请优选沿运输设备3的运行方向，金属定位装置1设置于金属抓取装置2的上游，从而在运输设备3经过金属定位装置1时，通过金属定位装置1对运输设备3上的金属异物进行识别、检测，得到金属异物的精确定位以及金属异物的大小，并将金属异物的精确定位以及大小等信息传送至控制模块，控制模块根据接收到的金属异物的信息来控制金属抓取装置2运行，实现对金属异物的抓取、分离。

本发明提供的金属分离系统，通过如上所述的金属定位装置对运输设备3上的金属异物进行精确定位，进一步经金属抓取装置2对精确定位后的金属异物进行抓取，使得金属异物从物料中被分离出来，提高对金属异物进行分离的精确度。

具体的，参见图3、图4所示，本申请中的金属抓取装置2包括金属抓取机械手21，与金属抓取机械手21相连的伸缩臂22，以及与伸缩臂22相连的导轨23。

其中导轨23沿运输设备3的宽度方向进行分布，从而通过伸缩臂22沿导轨23滑动改变伸缩臂22以及抓取机械手21于运输设备3宽度方向上的位置，使抓取机械手21与金属异物于运输设备3宽度方向上的定位相同，进而当金属异物运行至抓取机械手21的下方时，通过伸缩臂22的伸缩运动，带动抓取机械手21靠近金属异物，实现对金属异物的抓取，然后进一步通过伸缩臂22收缩，将金属异物抓起，实现对金属异物的分离。

本申请优选抓取机械手21上设置有永磁体，从而在抓取机械手21靠近金属异物时，即可通永磁体对金属异物进行吸取。

进一步的，为提高对金属异物进行抓取的精确度，本申请中抓取机械手21上设置有磁场分布传感器，该磁场分布传感器与抓取机械手21上的永磁体相结合，形成实时监控的磁场，对金属异物进行抓取时，原有的磁场发生变化；抓取的金属异物越大，则磁场变化量越大，从而可以通过监测磁场的变化来判断是否对金属异物成功进行了抓取。

进一步的，为便于对抓取的金属异物进行分离，本申请中的金属抓取装置2还包括金属卸载结构24，从而在判断抓取机械手21对金属异物进行抓取后，进一步通过该金属卸载结构24，将抓取的金属异物从抓取机械手21上分离下来。

由于设置有永磁体的抓取机械手21与金属异物进行分离需要的力很大，而横向错位分离需要的力相对较小，利用永磁体的这一特性，本申请优选金属卸载结构24通过刮板将抓取机械手21上的金属异物进行分离。

进一步的，本申请优选金属抓取装置2中还设置有金属卸载区25，金属卸载结构24与金属卸载区25相邻设置，当抓取机械手21对金属异物进行抓取后，通过伸缩臂22将抓取机械手21转移至金属卸载区25，通过抓取机械手21与金属卸载结构24进行相对运动，将抓取机械手21上抓取的金属异物卸载在金属卸载区25.

将金属异物卸载后，抓取机械手21上的磁场又恢复至初始状态，进而通过该磁场的变化来监测是否将金属异物进行卸载。

此外，本申请提供的金属分离系统还包括料位传感器以及金属物料分离器，料位传感器以及金属物料分离器均与控制模块信号连接。

其中料位传感器用于对运输设备3上的料位进行检测，再根据料位高度判断金属异物是否深埋在物料中；当检测到料位不高，判定金属异物未深埋于物料中时，可直接通过伸缩臂22将金属抓取机械手21带动至金属异物处，对金属异物进行抓取、分离；相反，当检测到的物料料位较高，判定金属异物深埋于物料中时，可首先经金属物料分离器来将金属异物上方的物料进行分离，使得金属异物显露于物料表面，再通过伸缩臂22将金属抓取机械手21带动至金属异物处，对金属异物进行抓取、分离。

为便于对金属与物料进行分离，本申请优选金属物料分离器主要包括可移动、伸缩的机械臂，以及与机械臂相连的弧形铁板；通过机械臂带动弧形铁板至金属异物处，再通过机械臂带动弧形铁板移动，实现对金属异物表面物料的分离。

为便于金属分离系统对运输设备3上的金属异物进行分离，本申请优选该金属抓取装置2还包括第二支架26，通过该第二支架26来对导轨23、金属卸载结构24、金属卸载区25等结构进行固定。

参见图5所示，本申请中的金属分离系统还包括电源模块，通过该电源模块对各部件提供工作所需要的电源。

此外，本申请提供的金属分离系统还包括控制柜，通过控制柜控制伸缩臂22以及金属物料分离器中的机械臂的伸缩与移动。

目前，通过输送带运输物料过程中，主要采用大功率的除铁器放置在输送带的上方，通过大功率的除铁器对物料中的金属异物进行移除；通常情况下，除铁器一般距离运输设备较远，导致除铁器难以将体积较大或长杆类金属异物进行移除，使得金属异物易于对输送设备3造成划伤；本发明提供的金属分离系统，能够对金属异物进行精确定位，并能够识别金属异物的大小，还进一步通过金属抓取装置2靠近金属异物，来将金属异物从输送设备3上进行移除，整个金属分离系统的不仅结构小巧，易于布置，而且还能够将传统的除铁器无法移除的大块金属异物或长杆状金属异物进行清除，从而能够降低金属异物划伤运输设备3的风险。

本发明的再一目的在于提供一种金属分离方法，该金属分离方法通过如上所述的金属分离系统进行分离；该金属分离方法包括：

通过金属定位装置1对金属异物进行检测，得到金属异物的检测信息；

根据检测信息，控制金属抓取装置2动作，对金属异物进行抓取。

具体的，本申请提供的金属分离方法可包括如下步骤：

S1：通过金属定位装置1对经过的运输设备3进行检测，得到金属异物检测信息；

S2：根据金属异物检测信息判断是否存在金属异物；若判定存在金属异物，进入步骤S3，否则进入步骤S1；

S3：根据金属异物检测信息确定金属异物的位置信息；

S4：通过料位传感器判断金属异物是否深埋于物料中；若判定金属深埋于物料中，进入步骤S5，否则进入步骤S6：

S5：通过金属物料分离器将金属异物表面的物料进行分离，然后进入步骤S6；

S6：通过伸缩臂22带动金属抓取机械手21对金属异物进行抓取；

S7：通过磁场分布传感器判断金属抓取机械手21是否对金属异物进行抓取；若判定已抓取，则进入步骤S8，否则进入步骤S6；

S8：通过伸缩臂22带动金属抓取机械手21至金属卸载区25，通过金属卸载结构24对金属异物进行分离；

S9：通过磁场分布传感器判断是否对抓取的金属异物进行分离；若判定已分离，则进入步骤S1，否则进入步骤S8。

本发明提供的金属分离方法，通过金属定位装置1对金属异物进行精确定位，从而能够实现对金属异物的精确去除，避免金属异物的存在对运输设备3造成损坏。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种金属定位装置，其特征在于，包括若干以阵列方式分布的金属识别传感器(11)，以及与所述金属识别传感器(11)信号连接的金属识别信号处理模块(12)；

每一所述金属识别传感器(11)均包括两个相对设置的磁体(111)，两个所述磁体(111)之间相对设置有两组磁敏线圈(112)，且所述磁体(111)的中部设置有磁敏传感器(113)。

2.如权利要求1所述的金属定位装置，其特征在于，若干所述金属识别传感器(11)以横向阵列方式进行分布。

3.如权利要求1所述的金属定位装置，其特征在于，所述金属识别传感器(11)还包括磁轭。

4.一种金属分离系统，其特征在于，包括如权利要求1～3任一项所述的金属定位装置(1)，与所述金属定位装置(1)相邻设置的金属抓取装置(2)，以及与所述金属定位装置(1)、所述金属抓取装置(2)均信号连接的控制模块。

5.如权利要求4所述的金属分离系统，其特征在于，所述金属抓取装置(2)包括金属抓取机械手(21)，与所述金属抓取机械手(21)相连的伸缩臂(22)，以及与所述伸缩臂(22)相连的导轨(23)。

6.如权利要求5所述的金属分离系统，其特征在于，所述抓取机械手(21)上设置有磁场分布传感器。

7.如权利要求5所述的金属分离系统，其特征在于，所述金属抓取装置(2)还包括金属卸载结构(24)。

8.如权利要求7所述的金属分离系统，其特征在于，所述金属抓取装置(2)还包括金属卸载区(25)，所述金属卸载结构(24)与所述金属卸载区(25)相邻设置。

9.如权利要求4～8任一项所述的金属分离系统，其特征在于，还包括料位传感器以及金属物料分离器，所述料位传感器以及所述金属物料分离器均与所述控制模块信号连接。

10.一种金属分离方法，其特征在于，通过如权利要求4～9任一项所述的金属分离系统进行分离；

所述金属分离方法包括：

通过金属定位装置(1)对金属异物进行检测，得到所述金属异物的检测信息；

根据所述检测信息，控制金属抓取装置(2)动作，对所述金属异物进行抓取。

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