CN114472190B - 智能干选机及分选控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能干选机及分选控制方法，该智能干选机通过一级振动给料机的高振幅将物料颗粒强制分开，通过调整一级振动给料机的左右倾斜角度使物料颗粒均匀分布，通过一级滑板进一步将物料颗粒均分，使局部的多层物料颗粒摊开为单层，通过二级振动给料机实现均匀分布的物料颗粒的稳定给料，通过二级滑板使物料颗粒稳定出料，降低了物料颗粒的翻滚，因此实现了颗粒单层布料和姿态控制，提高了识别精度。

Description

智能干选机及分选控制方法

技术领域

本发明涉及物料分选技术领域，尤其是涉及一种智能干选机及分选控制方法。

背景技术

在干选机中，自由落体给料的形式是一种高效紧凑的布置方式，能够减小设备的占地面积，对于中小粒级（＜25mm）提高处理量具有重要意义，在这种布置方式下，识别过程在物料颗粒的自由落体下落中完成，对于中小粒级而言，颗粒单层布料及其翻滚对识别精度的影响不可忽视，如何实现颗粒单层布料的同时大幅降低翻滚是一个亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能干选机及分选控制方法，以实现颗粒单层布料和姿态控制，提高识别精度。

第一方面，本发明实施例提供了一种智能干选机，包括沿物料颗粒的移动方向依次设置的布料设备、识别设备、执行设备和收集器，还包括分析控制设备；

上述布料设备包括顺次连接的一级振动给料机、一级滑板、二级振动给料机和二级滑板；一级振动给料机被配置为沿物料颗粒移动方向左右倾斜角度可调；

上述识别设备用于对从二级滑板出料后的物料颗粒进行物料类型识别，生成识别信号；上述分析控制设备分别与识别设备、执行设备和一级振动给料机连接，分析控制设备用于从识别设备获取识别信号，并输出相应的控制指令至执行设备和一级振动给料机；执行设备用于按照接收到的控制指令，将不同物料类型的物料颗粒分离；一级振动给料机用于根据收到的控制指令，调整左右倾斜角度；收集器用于收集按物料类型分选后的物料颗粒。

进一步地，上述一级振动给料机的振动频率小于或等于二级振动给料机的振动频率，一级振动给料机的振幅大于二级振动给料机的振幅。

进一步地，上述一级振动给料机和二级振动给料机垂直方向上下设置，且一级振动给料机的垂直投影和二级振动给料机的垂直投影至少部分重叠。

进一步地，上述二级滑板包括弧形段和直线段，弧形段的一端与二级振动给料机的出料口方向相切，弧形段的另一端与直线段相切。

进一步地，上述直线段的长度小于一级滑板的长度，且直线段相对于水平面的倾斜角度位于45°-70°范围内；

上述弧形段的半径r满足如下关系：

r≥l*6/π；

其中，l表示物料颗粒的最大粒径。

进一步地，上述识别设备包括射源和线阵探测器，射源和线阵探测器之间形成检测路径，检测路径与直线段的夹角大于预设角度；在二级滑板不干扰检测路径时，检测路径与直线段的出料端之间的距离最小。

进一步地，上述执行设备包括分气块、多个分支气管、管接电磁阀、阀板和喷嘴；

上述分气块分别与多个分支气管的一端连接，分气块用于将总给气管输入的气流分为多股；多个分支气管的另一端经管接电磁阀后与阀板连接，阀板与喷嘴固定并连通；管接电磁阀与分析控制设备连接，分析控制设备用于通过输出的控制指令控制管接电磁阀的开合，来控制喷嘴是否对相应的物料颗粒进行喷吹。

第二方面，本发明实施例还提供了一种分选控制方法，应用于第一方面所述的智能干选机中的分析控制设备；该分选控制方法包括：

从识别设备获取识别信号；

根据识别信号，确定物料颗粒的物料类型和实际铺满率；

根据物料类型，输出相应的控制指令至执行设备；

根据实际铺满率，调节一级振动给料机的振动频率，以使实际铺满率等于设定铺满率。

进一步地，物料颗粒的料流沿其中间线分为左右两侧；上述分选控制方法还包括：

根据识别信号，计算得到分别对应于料流左右两侧的第一铺满率和第二铺满率；

根据第一铺满率和第二铺满率的大小关系，调整一级振动给料机相应侧的高度。

进一步地，上述分析控制设备还与二级振动给料机连接；上述分选控制方法还包括：

根据识别信号，确定单位时间内物料颗粒相对于识别设备的平均投影面积；

根据平均投影面积，调节二级振动给料机的振动频率，以使平均投影面积处于设定面积区间。

本发明实施例提供的智能干选机及分选控制方法中，该智能干选机包括沿物料颗粒的移动方向依次设置的布料设备、识别设备、执行设备和收集器，还包括分析控制设备；布料设备包括顺次连接的一级振动给料机、一级滑板、二级振动给料机和二级滑板；一级振动给料机被配置为沿物料颗粒移动方向左右倾斜角度可调；识别设备用于对从二级滑板出料后的物料颗粒进行物料类型识别，生成识别信号；分析控制设备分别与识别设备、执行设备和一级振动给料机连接，分析控制设备用于从识别设备获取识别信号，并输出相应的控制指令至执行设备和一级振动给料机；执行设备用于按照接收到的控制指令，将不同物料类型的物料颗粒分离；一级振动给料机用于根据收到的控制指令，调整左右倾斜角度；收集器用于收集按物料类型分选后的物料颗粒。该智能干选机通过一级振动给料机的高振幅将物料颗粒强制分开，通过调整一级振动给料机的左右倾斜角度使物料颗粒均匀分布，通过一级滑板进一步将物料颗粒均分，使局部的多层物料颗粒摊开为单层，通过二级振动给料机实现均匀分布的物料颗粒的稳定给料，通过二级滑板使物料颗粒稳定出料，降低了物料颗粒的翻滚，因此实现了颗粒单层布料和姿态控制，提高了识别精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，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一种智能干选机的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种执行设备的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种分气块的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种阀板的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种喷嘴的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种分选控制方法的流程示意图。

图标：101-一级振动给料机；102-一级滑板；103-二级振动给料机；104-二级滑板；201-射源；202-线阵探测器；300-执行设备；301-喷嘴；302-阀板；303-分支气管；304-管接电磁阀；305-分气块；400-收集器。

具体实施方式

下面将结合实施例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。

在干选机中，自由落体给料的形式是一种高效紧凑的布置方式；其中物料颗粒的布料效果对物料颗粒的识别结果有重要影响，如何实现颗粒单层布料是一个问题；对于中小粒级而言，其翻滚对识别精度的影响不可忽视，如何降低翻滚、控制颗粒姿态也是一个有待解决的问题。目前通常采用多点布料的形式提高振动筛的入料口的数目，从而提高布料效果，但此种方式往往会导致设备管道复杂，布料效果波动较大，难以满足现场要求。基于此，本发明实施例提供的一种智能干选机及分选控制方法，可以实现颗粒单层布料和姿态控制，提高识别精度。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种智能干选机进行详细介绍。

参见图1所示的一种智能干选机的结构示意图，该智能干选机包括沿物料颗粒的移动方向依次设置的布料设备、识别设备、执行设备300和收集器400，还包括分析控制设备（图中未示出）。

具体地，布料设备包括顺次连接的一级振动给料机101、一级滑板102、二级振动给料机103和二级滑板104。一级振动给料机101被配置为沿物料颗粒移动方向左右倾斜角度（即倾角）可调，也即物料颗粒的料流左右两侧的倾斜角度可调，以实现对物料颗粒均匀分布的控制。一级振动给料机101可以根据需要调整其左右倾斜角度，使物料颗粒均匀分布（即均分），一级振动给料机101的高振幅使得物料颗粒能强制分开，一级滑板102进一步使得物料颗粒均分，局部的多层物料颗粒摊开为单层，二级振动给料机103则负责将均匀分布的物料颗粒稳定给料，二级滑板104负责使物料颗粒稳定出料。

识别设备用于对从二级滑板104出料后的物料颗粒进行物料类型识别，生成识别信号；分析控制设备分别与识别设备、执行设备300和一级振动给料机101连接，分析控制设备用于从识别设备获取识别信号，并输出相应的控制指令至执行设备300和一级振动给料机101；执行设备300用于按照接收到的控制指令，将不同物料类型的物料颗粒分离；一级振动给料机101用于根据收到的控制指令，调整左右倾斜角度；收集器400用于收集按物料类型分选后的物料颗粒。其中，分析控制设备具备基础的颗粒识别功能，能够基于识别设备产生的识别信号，识别出物料颗粒的物料类型，并将执行所需信息以控制指令的方式发送给执行设备300和一级振动给料机101等，完成物料颗粒基本的识别及分选控制。

本发明实施例提供的智能干选机，通过一级振动给料机101的高振幅将物料颗粒强制分开，通过调整一级振动给料机101的左右倾斜角度使物料颗粒均匀分布，通过一级滑板102进一步将物料颗粒均分，使局部的多层物料颗粒摊开为单层，通过二级振动给料机103实现均匀分布的物料颗粒的稳定给料，通过二级滑板104使物料颗粒稳定出料，降低了物料颗粒的翻滚，因此实现了颗粒单层布料和姿态控制，提高了识别精度。

可选地，为了提高布料效果，一级振动给料机101的振动频率小于或等于二级振动给料机103的振动频率，一级振动给料机101的振幅大于二级振动给料机103的振幅。若一级振动给料机101的振动频率和振幅分别记为f₁、H₁，二级振动给料机103的振动频率和振幅分别记为f₂、H₂，则满足如下关系：f₁≤f₂，H₁>H₂。

如图1所示，为了减小设备的占地面积，一级振动给料机101和二级振动给料机103垂直方向上下设置，且一级振动给料机101的垂直投影和二级振动给料机103的垂直投影至少部分重叠。

可选地，为了进一步提高颗粒出料时的稳定性，上述二级滑板104包括弧形段和直线段，弧形段的一端（上端）与二级振动给料机103的出料口方向相切（即呈水平），弧形段的另一端（下端）与直线段相切。待分选的物料颗粒经一级振动给料机101、一级滑板102和二级振动给料机103进入二级滑板104，经弧形段稳定过渡到直线段，从直线段出料后做抛物线运动；识别设备对从直线段出料后的物料颗粒进行物料类型识别，生成识别信号。二级滑板104的弧形段可以使得物料颗粒稳定过渡到直线段，物料颗粒在直线段以一定的倾角运动直至最后做抛物线运动，进入后续识别与执行阶段。

可选地，考虑到设备的占地面积和布料效果，一级滑板102相对于水平面的倾斜角度大于30°，二级滑板104的直线段相对于水平面的倾斜角度位于45°-70°范围内，直线段的长度小于一级滑板102的长度。若一级滑板102相对于水平面的倾斜角度和长度分别记为α₁、L₁，直线段相对于水平面的倾斜角度和长度分别记为α₂、L₂，则满足如下关系：α₁>30°，45°＜α₂＜70°，L₂＜L₁。

为了进一步提高颗粒出料时的稳定性，本实施例中不同粒径的物料颗粒对应的弧形段的半径不同。经过试验测试，弧形段中圆弧30°角对应的弧长大于或等于物料颗粒的最大粒径时，物料颗粒以当前速度（0.2-0.4m/s）运动时具备一定的稳定性，因此弧形段的半径r满足如下关系：

r≥l*6/π；

其中，l表示物料颗粒的最大粒径。

可选地，上述识别设备包括射源201和线阵探测器202，射源201和线阵探测器202之间形成检测路径。为了减少颗粒姿态对识别结果的影响，检测路径与直线段的夹角大于预设角度；在二级滑板104不干扰检测路径时，检测路径与直线段的出料端之间的距离最小。其中，预设角度可以根据实际需求设置，例如，预设角度为70°，即检测路径与直线段的夹角位于70°-90°范围内。优选地，检测路径与直线段的夹角成90°。通过将射源201倾斜布置，尽量使物料颗粒从二级滑板104抛出时与二级滑板104接触的受力面与射源201的射线发射方向相互垂直，在保证二级滑板104不干扰射源201发出的射线的前提下，射线尽量与二级滑板104的末端（即直线段的出料端）紧密接触，使物料颗粒从二级滑板104的出料口出料后立即识别，可以减少颗粒姿态对识别结果的影响。

为了进一步提高布料效果，本发明实施例提供的智能干选机还具有以下调整策略：

①分析控制设备还用于根据识别信号确定物料颗粒的实际铺满率，通过比较实际铺满率与设定铺满率的大小关系来调整给料量，若实际铺满率小于设定铺满率，则增加一级振动给料机101的振动频率；若实际铺满率大于设定铺满率，则减少一级振动给料机101的振动频率。其中，设定铺满率可以根据实际需求设置，这里不做限定。

②物料颗粒的料流沿其中间线分为左右两侧，分析控制设备还用于比较两侧铺满率来调整一级振动给料机101的左右倾角，若左侧的铺满率比右侧的铺满率高，则提高一级振动给料机101左侧的高度；若右侧的铺满率比左侧的铺满率高，则提高一级振动给料机101右侧的高度。

③分析控制设备还与二级振动给料机103连接，分析控制设备还用于根据统计的物料颗粒的投影面积来调节物料颗粒的稳定性，若单位时间内物料颗粒的平均投影面积小于设定面积，则表明颗粒姿态控制出现问题，需降低二级振动给料机103的振动频率，使平均投影面积处于设定面积区间，提高物料颗粒的稳定性。其中，设定面积可以根据实际需求设置，这里不做限定。

上述执行设备300可以包括电磁阀和喷嘴，通过电磁阀控制喷嘴对特定物料类型的物料颗粒进行喷吹，实现不同物料类型的物料颗粒分离。考虑到由于粒径较小的物料颗粒采用流量较小的电磁阀，相同宽度内电磁阀的数量会大幅增加，本发明实施例提供了一种新型的执行设备，参见图2所示的一种执行设备的结构示意图，该执行设备300包括分气块305、多个分支气管303、管接电磁阀304、阀板302和喷嘴301。

具体地，分气块305分别与多个分支气管303的一端连接，分气块305用于将总给气管输入的气流分为多股；多个分支气管303的另一端经管接电磁阀304后与阀板302连接，阀板302与喷嘴301固定并连通；管接电磁阀304与分析控制设备连接，分析控制设备用于通过输出的控制指令控制管接电磁阀304的开合，来控制喷嘴301是否对相应的物料颗粒进行喷吹。

使用过程中总给气管输入的气流首先进入分气块305，分气块305与各个分支气管303相连，经管接电磁阀304后另一端连接阀板302，阀板302与喷嘴301固定并相通，实现高密度电磁阀控制。

如图3所示，上述分气块305的两个侧面均设置有连接孔（每个侧面可以设置例如80个），各个分支气管303通过相应的连接孔与分气块305连接。分气块305的一端设置有圆柱形洞，该端用于连接总给气管。

上述阀板302具有固定、转接作用，如图4所示，阀板302设置有多个通孔（例如160个），各个分支气管303可以通过转接口与相应的通孔固定；如图5所示，喷嘴301设置有多个喷气孔，每个喷气孔可以通过螺丝连接阀板302的一个通孔。

本发明实施例还提供了一种分选控制方法，该方法应用于上述的智能干选机中的分析控制设备。参见图6所示的一种分选控制方法的流程示意图，该方法主要包括如下步骤S602~步骤S608：

步骤S602，从识别设备获取识别信号。

步骤S604，根据上述识别信号，确定物料颗粒的物料类型和实际铺满率。

步骤S606，根据物料类型，输出相应的控制指令至执行设备。

步骤S608，根据实际铺满率，调节一级振动给料机的振动频率，以使实际铺满率等于设定铺满率。

通过比较实际铺满率与设定铺满率的大小关系来调节一级振动给料机的振动频率，若实际铺满率小于设定铺满率，则增加一级振动给料机的振动频率；若实际铺满率大于设定铺满率，则减少一级振动给料机的振动频率。其中，设定铺满率可以根据实际需求设置，这里不做限定。

物料颗粒的料流沿其中间线分可以为左右两侧；为了进一步提高布料效果，上述方法还包括：根据上述识别信号，计算得到分别对应于料流左右两侧的第一铺满率和第二铺满率；根据第一铺满率和第二铺满率的大小关系，调整一级振动给料机相应侧的高度。若第一铺满率比第二铺满率高，则提高一级振动给料机左侧的高度；若第二铺满率比第一铺满率高，则提高一级振动给料机右侧的高度。

进一步地，为了提高物料颗粒的稳定性，上述分析控制设备还与二级振动给料机连接；上述方法还包括：根据上述识别信号，确定单位时间内物料颗粒相对于识别设备的平均投影面积；根据平均投影面积，调节二级振动给料机的振动频率，以使平均投影面积处于设定面积区间。若单位时间内物料颗粒的平均投影面积小于设定面积，则降低二级振动给料机的振动频率。

本实施例所提供的分选控制方法，其实现原理及产生的技术效果和前述智能干选机实施例相同，为简要描述，分选控制方法实施例部分未提及之处，可参考前述智能干选机实施例中相应内容。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

另外，在本发明实施例的描述中，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，可以是两个元件内部的连通。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。

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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种智能干选机，其特征在于，包括沿物料颗粒的移动方向依次设置的布料设备、识别设备、执行设备和收集器，还包括分析控制设备；

所述布料设备包括顺次连接的一级振动给料机、一级滑板、二级振动给料机和二级滑板；所述一级振动给料机被配置为沿物料颗粒移动方向左右倾斜角度可调；

所述识别设备用于对从所述二级滑板出料后的物料颗粒进行物料类型识别，生成识别信号；所述分析控制设备分别与所述识别设备、所述执行设备和所述一级振动给料机连接，所述分析控制设备用于从所述识别设备获取所述识别信号，并输出相应的控制指令至所述执行设备和所述一级振动给料机；所述执行设备用于按照接收到的控制指令，将不同物料类型的物料颗粒分离；所述一级振动给料机用于根据收到的控制指令，调整左右倾斜角度；所述收集器用于收集按物料类型分选后的物料颗粒。

2.根据权利要求1所述的智能干选机，其特征在于，所述一级振动给料机的振动频率小于或等于所述二级振动给料机的振动频率，所述一级振动给料机的振幅大于所述二级振动给料机的振幅。

3.根据权利要求1所述的智能干选机，其特征在于，所述一级振动给料机和所述二级振动给料机垂直方向上下设置，且所述一级振动给料机的垂直投影和所述二级振动给料机的垂直投影至少部分重叠。

4.根据权利要求1所述的智能干选机，其特征在于，所述二级滑板包括弧形段和直线段，所述弧形段的一端与所述二级振动给料机的出料口方向相切，所述弧形段的另一端与所述直线段相切。

5.根据权利要求4所述的智能干选机，其特征在于，所述直线段的长度小于所述一级滑板的长度，且所述直线段相对于水平面的倾斜角度位于45°-70°范围内；

所述弧形段的半径r满足如下关系：

r≥l*6/π；

其中，l表示物料颗粒的最大粒径。

6.根据权利要求4所述的智能干选机，其特征在于，所述识别设备包括射源和线阵探测器，所述射源和所述线阵探测器之间形成检测路径，所述检测路径与所述直线段的夹角大于预设角度；在所述二级滑板不干扰所述检测路径时，所述检测路径与所述直线段的出料端之间的距离最小。

7.根据权利要求1所述的智能干选机，其特征在于，所述执行设备包括分气块、多个分支气管、管接电磁阀、阀板和喷嘴；

所述分气块分别与多个所述分支气管的一端连接，所述分气块用于将总给气管输入的气流分为多股；多个所述分支气管的另一端经所述管接电磁阀后与所述阀板连接，所述阀板与所述喷嘴固定并连通；所述管接电磁阀与所述分析控制设备连接，所述分析控制设备用于通过输出的控制指令控制所述管接电磁阀的开合，来控制所述喷嘴是否对相应的物料颗粒进行喷吹。

8.一种分选控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-7任一项所述的智能干选机中的分析控制设备；所述分选控制方法包括：

从所述识别设备获取所述识别信号；

根据所述识别信号，确定物料颗粒的物料类型和实际铺满率；

根据所述物料类型，输出相应的控制指令至所述执行设备；

根据所述实际铺满率，调节所述一级振动给料机的振动频率，以使所述实际铺满率等于设定铺满率；

所述分析控制设备还与所述二级振动给料机连接；所述分选控制方法还包括：

根据所述识别信号，确定单位时间内物料颗粒相对于所述识别设备的平均投影面积；

根据所述平均投影面积，调节所述二级振动给料机的振动频率，以使所述平均投影面积处于设定面积区间。

9.根据权利要求8所述的分选控制方法，其特征在于，物料颗粒的料流沿其中间线分为左右两侧；所述分选控制方法还包括：

根据所述识别信号，计算得到分别对应于料流左右两侧的第一铺满率和第二铺满率；

根据所述第一铺满率和所述第二铺满率的大小关系，调整所述一级振动给料机相应侧的高度。

Images