CN117415028A - 一种风选机的控制方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种风选机的控制方法,包括:获取进料输送带上的物料图像;根据物料图像,确定物料体积流量和物料尺寸;根据所述物料体积流量,确定风选机调节阀的目标开口尺寸;根据所述物料尺寸,确定风选机的目标风速等级;根据所述风选机调节阀的目标开口尺寸和目标风速等级,确定目标风量;根据所述目标风量控制风机转速按照目标转速工作。采用设备的方式进行作业调节,达到了精准分离物料以及实时处理量的目的。
Description
技术领域
本发明涉及利用气流分离物料应用领域,具体涉及一种风选机的控制方法、装置及系统。
背景技术
风选机广泛应用于各类垃圾分选行业,如建筑垃圾,有机垃圾,生活垃圾,陈腐垃圾等等,筛选出的轻质物料包括:布条,碎纸片,塑料薄膜,含水率较低的生物质及木质物料,重质物料包括:金属类物料及砂石等。通常这些垃圾比较复杂,成分变化大,现有风选机在处理这些垃圾时,有诸多不便:
1.风选机作业时,喷口风速调节等通常为人工作业,劳动强度大,精准度低;
2.不能按照风选机实时的处理流量来处理和调整有关控制点,如风机,调节阀等;
3.不同物料的参数在调整时需要不断摸索,反复调整效率低下。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种风选机的控制方法、装置及系统,解决现有技术中不能精准分离物料以及不能根据处理流量实时调整控制参数的问题。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案如下:
一种风选机的控制方法,包括:
获取进料输送带上的物料图像;
根据物料图像,确定物料体积流量和物料尺寸;
根据所述物料体积流量,确定风选机调节阀的目标开口尺寸;
根据所述物料尺寸,确定风选机的目标风速等级;
根据所述风选机调节阀的目标开口尺寸和目标风速等级,确定目标风量;
根据所述目标风量控制风机转速按照目标转速工作。
可选的,所述获取进料输送带上的物料图像,包括:
通过设置于风选机的进料输送带上方的视觉传感器获取物料图像。
可选的,所述根据物料图像,确定物料体积流量,包括:
确定进料输送带的物料图像中的存在目标物料的预设矩形区域;
根据所述预设矩形区域、所述预设矩形区域的料层厚度以及预设矩形区域的采样密度,确定目标物料体积;
根据目标物料体积和进料输送带的带速,得到物料体积流量。
可选的,根据所述物料体积流量,确定风选机调节阀的目标开口尺寸,包括:
根据物料体积流量与调节阀开口尺寸之间的对应关系,确定当前物料体积流量对应的风选机调节阀的目标开口尺寸;其中,风选机调节阀包括喷口调节阀和/或进风口调节阀。
可选的,所述根据所述物料尺寸,确定风选机的目标风速等级,包括:
根据物料尺寸与风选机的风速等级之间的对应关系,确定当前物料尺寸对应的风选机的目标风速等级。
可选的,所述根据所述风选机调节阀的目标开口尺寸和目标风速等级,确定目标风量,包括:
根据物料尺寸,得到物料分离速度;
再根据得到的物料分离速度,结合当前物料体积流量对应的风选机调节阀的目标开口尺寸,确定目标风量。
一种风选机的控制装置,包括:
获取模块,用于获取进料输送带上的物料图像;
控制模块,用于根据物料图像,确定物料体积流量和物料尺寸;根据所述物料体积流量,确定风选机调节阀的目标开口尺寸;根据所述物料尺寸,确定风选机的目标风速等级;根据所述风选机调节阀的目标开口尺寸和目标风速等级,确定目标风量;根据所述目标风量控制风机转速按照目标转速工作。
一种风选机的控制系统,包括:
视觉传感器,设置于风选机的进料输送带上;以及如上所述的风选机的控制装置。
可选的,所述风选机包括:
供风模块;
分别与所述供风模块连接的风道模块和过滤模块;
与所述风道模块连接的进料模块;
与所述进料模块连接的分离模块;
与所述分离模块连接的沉降模块;
与所述沉降模块连接的回风管道,所述回风管道与供风模块连接,实现循环风;
所述进料模块内设置进料输送带,所述沉降模块内设置出料输送带,输出轻物质。
本发明的上述方案至少包括以下有益效果:
本发明提供一种风选机的控制方法,包括:获取进料输送带上的物料图像;根据物料图像,确定物料体积流量和物料尺寸;根据所述物料体积流量,确定风选机调节阀的目标开口尺寸;根据所述物料尺寸,确定风选机的目标风速等级;根据所述风选机调节阀的目标开口尺寸和目标风速等级,确定目标风量;根据所述目标风量控制风机转速按照目标转速工作。采用设备的方式进行作业调节,达到了精准分离物料以及根据流量实施调整控制参数的目的。
附图说明
图1是本发明的实施例提供的风选机控制方法流程图;
图2是本发明的实施例提供的风选机装置示意图;
图3是本发明的实施例提供的风选机装置剖面示意图;
图4是本发明的实施例提供的风选机控制方法示意图;
图5是本发明的实施例提供的风选机控制装置的结构图;
附图标记说明:
1、过滤模块;2、供风模块;3、风道模块;4、进料模块;5、重物质出口;6、分离模块;7、沉降模块;8、回风管道;9、出料模块;10、进风口调节阀;11、喷嘴调节阀;12、视觉传感器。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明,并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1所示,本发明的实施例提出一种风选机的控制方法,包括:
步骤11,获取进料输送带上的物料图像;
步骤12,根据物料图像,确定物料体积流量和物料尺寸;
步骤13,根据所述物料体积流量,确定风选机调节阀的目标开口尺寸;
步骤14,根据所述物料尺寸,确定风选机的目标风速等级;
步骤15,根据所述风选机调节阀的目标开口尺寸和目标风速等级,确定目标风量;
步骤16,根据所述目标风量控制风机转速按照目标转速工作。
在本发明的一可选实施例中,步骤11可以包括:
步骤111,通过设置于风选机的进料输送带上方的视觉传感器获取物料图像。
在本实施例中,进料输送带上方设置视觉传感器,用于采集进料输送带上的物料图像,根据得到的物料图像,结合进料输送带输送速度,可以实时计算得出物料的体积流量,并在一定周期内计算得到物料的尺寸信息。
在本发明的一可选实施例中,所述根据物料图像,确定物料体积流量,包括:
确定进料输送带的物料图像中的存在目标物料的预设矩形区域;
根据所述预设矩形区域、所述预设矩形区域的料层厚度以及预设矩形区域的采样密度,确定目标物料体积;
根据目标物料体积和进料输送带的带速,得到物料体积流量。
本实施例中,进料输送带为由变频电机驱动,物料由进料输送带进行送入,在物料输送过程中,上方的视觉传感器实时采集物料图像,经图像处理提取设定长度(带长方向输送长度,例如1.5m,)*设定宽度(带宽方向,以皮带挡边为边界的输送宽度)矩形区域物料图像,并根据设定的采样密度,测定采样点的料层厚度不同,基于此求取对应范围内的体积。
需要说明的是,由于采样点的料层厚度不同,使得得到的体积流量不同。
在以采样点范围长度方向为进料口向外取单位长度,例如1m,该体积乘以带速,即为下一时刻进入分离区域的体积流量。该流量实时计算,一方面通过时间累加,得到风选机整体的处理量,一方面该值用于调节进料输送带带速,以便于降低流量波动,稳定后续功能结构的运行工况。
在本发明的一可选实施例中,步骤13可以包括:
步骤131,根据物料体积流量与调节阀开口尺寸之间的对应关系,确定当前物料体积流量对应的风选机调节阀的目标开口尺寸;其中,风选机调节阀包括喷口调节阀和/或进风口调节阀。
在本发明的一可选实施例中,步骤14可以包括:
步骤141,根据物料尺寸与风选机的风速等级之间的对应关系,确定当前物料尺寸对应的风选机的目标风速等级。
本实施例中,在对尺寸进行统计的过程中,主要采用边缘检测技术提取不同种类物料边缘,然后将该轮廓投影长度与图像长宽进行像素对比获取实际尺寸,物料尺寸统计仅计入物料长度,统计结果按照中位数对应尺寸分级,示例性的,按照25-50mm,50-100mm,100-200mm,200-400mm分为四级,如中位数统计值为150mm,对应100-200mm级,尺寸统计和分级计算为周期性校验,根据物料尺寸变化情况,可以按周次,班次设定。
在本发明的一可选实施例中,步骤15可以包括:
步骤151,根据物料尺寸,得到物料分离速度;
步骤152,再根据得到的物料分离速度,结合当前物料体积流量对应的风选机调节阀的目标开口尺寸,确定目标风量。
本发明还提供一种风选机的控制装置50,包括:
获取模块51,用于获取进料输送带上的物料图像;
控制模块52,用于根据物料图像,确定物料体积流量和物料尺寸;根据所述物料体积流量,确定风选机调节阀的目标开口尺寸;根据所述物料尺寸,确定风选机的目标风速等级;根据所述风选机调节阀的目标开口尺寸和目标风速等级,确定目标风量;根据所述目标风量控制风机转速按照目标转速工作。
本实施例中,采用可编程逻辑控制器(PLC)进行操作,通过获取模块获取进料输送带上的物料图像,采用图像处理模块实时计算出物料体积流量,并周期性计算物料的尺寸信息。其中物料体积流量信息给到PLC,PLC采用PID算法模块,对进料皮带做实时控制,目的是稳定输入的流量,降低流量的波动程度,以便于建立相对稳定的工况,使系统稳态运行,降低系统调节需求。PLC根据物料体积流量选择喷口调节阀开口尺寸,控制电动推杆将调节阀调节到指定位置。
具体的,调节阀的动作由电动推杆完成,电动推杆具有位置传感器和自锁功能,可以根据PLC给定的位置要求,调整调节阀的开度,同时自锁功能确保调节阀可以稳定保持,而无需持续的通电维持。
图像处理模块根据物料图像,计算物料尺寸信息,并进行分级,将相应尺寸级别给到PLC,PLC根据尺寸级别进行预设,选定速度等级,结合调节阀开口尺寸,计算出所需风量,选取风机工作点,并将风机转速要求给到风机变频器。所述风机工作点根据风机在不同转速下性能曲线选定,优选高效率点,预设到PLC。总体实现“物料流量决定喷口大小,物料尺寸决定风速范围,风机效率优化转速”的系统控制逻辑,最终达成按照物料高效分选、节能运行的目标。
在此过程中,由于不同的物料粒度,最佳分离速度不同,因此物料粒度尺寸出来后,根据经验值选定这个分离速度;
再根据体积流量确定了喷口的开口尺寸,比如打开60%,那么对应这个开口大小,再结合风道宽度,可以得到开口面积,由于这些数据跟结构有关,通过推杆的位置参数或者PLC给定的位置要求得到开口大小,其中推杆的位置参数具有固定的参数表。
根据分离速度,和开口面积,就可以得到风量需求。
本发明还提供一种风选机的控制系统,包括:
视觉传感器,设置于风选机的进料输送带上;以及如上所述的风选机的控制装置。
本发明的一可选实施例,所述风选机包括:
供风模块2;
分别与所述供风模块2连接的风道模块3和过滤模块1;
与所述风道模块3连接的进料模块4;
与所述进料模块4连接的分离模块6;
与所述分离模块6连接的沉降模块7;
与所述沉降模块7连接的回风管道8,所述回风管道8与供风模块2连接,实现循环风;
所述进料模块4内设置进料输送带,所述沉降模块7内设置出料输送带,输出轻物质。
具体的,风选机主要有如下部分构成:
进料模块4:
包括进料溜槽和进料输送带,其中进料皮带的带速可调节,以实现对物料输入量的控制;
进料皮带上设有视觉传感器12及图像分析模块。
供风模块2:
包括风机和管道,风机电机通过变频器控制,可以实现对进风量的控制;
风道模块3:
包括风道和喷嘴,风道的进风口及喷嘴均设置有调节阀,可以实现对喷枪输出风量,风速和风向的控制;
其中进风口调节阀10,主要用于调节风机吹风与吸风比例。
喷口调节阀11主要用于调节喷嘴大小。
分离模块6:
包括分离箱,分离鼓,利用风力将轻物质和重物质分离过程;
重物质出口5:
包括重物质溜槽;
沉降模块7:
包括膨胀箱,是轻物质从物料中分离出来后,从风中脱离,沉降到出料皮带的部分;
出料输送带:
包括出料输送带,是输出被风选出的轻物质的主要结构;
回风管道8:
回风管道8进风端接在膨胀箱,将气体从膨胀箱抽出,实现设备的负压状态,出风端接在风机的进风口,实现循环风系统;
过滤模块1:
包括过滤器及其管道,用以实现过滤清洁排放到大气中的多余气体,风机的部分风量经风道调节阀,吹入过滤器中过滤后排入大气。
本实施例中,风机性能通常由一组曲线来表示,在高效率点附近运行,比较节能。因此在确定风量需求范围后,根据风机内在特性选取高效率附近工作点,优化电机转速值,会给系统带来较好的节能效果,因此本方案将有关高效率点预设进PLC参数,供不同模式调用控制。
在风机里,还会有部分空气排入到灰尘过滤器;约60-70%的气流气流被送到分离鼓前的空气喷口,重新回到分离箱内,进口调节阀即用于调节进入分离箱内的风量比例,确保沉降室内的沉降效果,调节阀开度由尺寸分级结果决定,尺寸大的,进风比例高,尺寸小的,进风比例低,具体数值由试验数据确认后,预设进PLC。
本发明,相比较于现有技术,具有以下有益效果:
通过采用视觉传感器进行体积流量测量,与设备的运行特点和需求直接相关,分选过程与物料的体积,外形,尺寸,密度有关,能更好的用于运行控制。使用称重或其他传感器,受限于物料密度的巨大差异,而对体积,尺寸直接参数获取不够精准,很难实现精确控制。
通过视觉传感器有限采样方法;降低硬件算力需求,提高实时性精度和速度。
基于传感器体积测量的进料稳流控制方法;
基于传感器体积测量的处理量统计方法;
基于图像的物料尺寸统计测量方法;
基于体积流量和物料统计尺寸的风选调节机构控制逻辑与方法;
应用上述技术的风选机使用自锁式及装有位置传感器的电动推杆作为调节阀开度调节执行器;
基于该技术的风选机可以将工况运行数据系统收集,不断丰富优化控制模式库,实现工况经验的数据化积累。
风选机作业时,喷嘴风速调节等通常为人工作业,劳动强度大,精准度低;使用电动推杆可以大大提升调整效率,降低工人的劳动强度。
现有设备不能按照风选机实时的处理流量来处理和调整有关控制点,如风机,调节阀等;该控制方法可以更科学,实时的,在线调节。
不同物料的参数在调整时需要不断摸索,反复调整效率低下;自动调节便利,高效。
使用该技术,将直接控制目标,以及控制对象参数化,可以快速优化出高效,节能的运行控制方案。
基于该控制方法,电机将稳定运行在高效区间,比较节能。
基于该方法,可以得到准确的处理数据,以体积流量为基础。解决了以前无法得到处理量的问题。
电动推杆可以采用其他方式作为执行器,如气缸,摆动油缸,电动回转阀等;
PLC控制器的有关功能也可以集成在图像控制模块中,或者集成到DCS,电脑主机程序中,PLC是非必需的,只是通常的工业设备控制模块。
以上所述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,在不脱离本发明所述原理的前提下,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 (9)
1.一种风选机的控制方法,其特征在于,包括:
获取进料输送带上的物料图像;
根据物料图像,确定物料体积流量和物料尺寸;
根据所述物料体积流量,确定风选机调节阀的目标开口尺寸;
根据所述物料尺寸,确定风选机的目标风速等级;
根据所述风选机调节阀的目标开口尺寸和目标风速等级,确定目标风量;
根据所述目标风量控制风机转速按照目标转速工作。
2.根据权利要求1所述的风选机的控制方法,其特征在于,所述获取进料输送带上的物料图像,包括:
通过设置于风选机的进料输送带上方的视觉传感器获取物料图像。
3.根据权利要求1所述的风选机的控制方法,其特征在于,所述根据物料图像,确定物料体积流量,包括:
确定进料输送带的物料图像中的存在目标物料的预设矩形区域;
根据所述预设矩形区域、所述预设矩形区域的料层厚度以及预设矩形区域的采样密度,确定目标物料体积;
根据目标物料体积和进料输送带的带速,得到物料体积流量。
4.根据权利要求1所述的风选机的控制方法,其特征在于,根据所述物料体积流量,确定风选机调节阀的目标开口尺寸,包括:
根据物料体积流量与调节阀开口尺寸之间的对应关系,确定当前物料体积流量对应的风选机调节阀的目标开口尺寸;其中,风选机调节阀包括喷口调节阀和/或进风口调节阀。
5.根据权利要求1所述的风选机的控制方法,其特征在于,所述根据所述物料尺寸,确定风选机的目标风速等级,包括:
根据物料尺寸与风选机的风速等级之间的对应关系,确定当前物料尺寸对应的风选机的目标风速等级。
6.根据权利要求1所述的风选机的控制方法,其特征在于,所述根据所述风选机调节阀的目标开口尺寸和目标风速等级,确定目标风量,包括:
根据物料尺寸,得到物料分离速度;
再根据得到的物料分离速度,结合当前物料体积流量对应的风选机调节阀的目标开口尺寸,确定目标风量。
7.一种风选机的控制装置,其特征在于,包括:
获取模块,用于获取进料输送带上的物料图像;
控制模块,用于根据物料图像,确定物料体积流量和物料尺寸;根据所述物料体积流量,确定风选机调节阀的目标开口尺寸;根据所述物料尺寸,确定风选机的目标风速等级;根据所述风选机调节阀的目标开口尺寸和目标风速等级,确定目标风量;根据所述目标风量控制风机转速按照目标转速工作。
8.一种风选机的控制系统,其特征在于,包括:
视觉传感器,设置于风选机的进料输送带上;以及如权利要求7所述的风选机的控制装置。
9.根据权利要求8所述的风选机的控制系统,其特征在于,所述风选机包括:
供风模块(2);
分别与所述供风模块(2)连接的风道模块(3)和过滤模块(1);
与所述风道模块(3)连接的进料模块(4);
与所述进料模块(4)连接的分离模块(6);
与所述分离模块(6)连接的沉降模块(7);
与所述沉降模块(7)连接的回风管道(8),所述回风管道(8)与供风模块(2)连接,实现循环风;
所述进料模块(4)内设置进料输送带,所述沉降模块(7)内设置出料输送带,输出轻物质。
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