CN117862033B - 一种化肥颗粒颜色与粒径检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种化肥颗粒颜色与粒径检测装置，包括：取料机构、进料机构、滚筒机构、颜色检测机构以及粒径检测机构；取料机构将待检化肥颗粒取料进入进料机构，进料机构将待检化肥颗粒冷却并进行第一次分筛；滚筒机构将进料机构输送的待检化肥颗粒进行第二次分筛；颜色检测机构设置在滚筒机构的下方，由面阵相机拍照对二次分筛之后的待检测化肥颗粒进行颜色检测；在颜色检测完成后的化肥颗粒流入所述粒径检测机构，由线扫相机对其取图进行粒径检测。通过检测以上数据，确定化肥在此工序的生产状态，并把检测结果实时反馈给DCS系统，及时调整化肥颗粒的生产工艺参数，对化肥颗粒生产过程形成严格的闭环控制，从而极大提高了化肥颗粒的生产合格率。

Description

一种化肥颗粒颜色与粒径检测装置

技术领域

本发明涉及化肥制造技术领域，特别涉及一种化肥颗粒颜色与粒径检测装置。

背景技术

现阶段化肥厂复合肥料的生产方法包括料浆法、熔体法、团粒法等，而氨酸法由于它产量较高，应用成本低，能耗低等优点，已经成为复合肥生产工艺的重要发展方向，是主流中大型化肥生产工厂造粒技术手段。氨酸造粒技术，将各种原料计量后混合均匀，送入造粒机内，通过造粒机转动形成料床，再经过埋管加入液氨(气氨)、浓硫酸、洗液、蒸汽，对物料进行打湿、加热，反应后的物料在造粒机内滚动团聚成粒。造粒机内物料反应好后颜色均匀，颗粒饱满，表面致密有光泽，强度高，为后续的产品防结块打下基础。

传统的氨酸法造粒工艺，需要化肥厂熟练的技术工人在生产时人眼观察造粒机内物料状态，实时监控，根据过往的造粒成型的经验来判断造粒机的情况，这种靠技术工人检测造粒的方式耗时耗力。并且在化肥造粒过程中会散发出浓烈的化学气体，工人长期吸入混有氨酸气体会氨中毒，对人体的呼吸系统造成损伤，故而实现氨酸造粒检测无人化势在必行。随着科学技术的发展，工厂的生产趋向自动化、智能化。其中计算机视觉技术因其识别率高和非接触等特性，能够满足工厂生产要求，得到了越来越广泛的应用。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种化肥颗粒颜色与粒径检测装置，包括：取料机构、进料机构、滚筒机构、颜色检测机构以及粒径检测机构；

所述取料机构用于化肥颗粒进行取料；

所述取料机构将待检化肥颗粒取料进入进料机构，所述进料机构将待检化肥颗粒冷却并进行第一次分筛；

所述滚筒机构，将进料机构输送的待检化肥颗粒进行第二次分筛；

所述颜色检测机构，设置在所述滚筒机构的下方，由面阵相机拍照对二次分筛之后的待检测化肥颗粒进行颜色检测；

在颜色检测完成后的化肥颗粒流入所述粒径检测机构，由线扫相机对其取图进行粒径检测。

优选的，所述取料机构包括设置在造粒机上的门阀式取料组件，所述门阀式取料组件包括与造粒机内部连通的第一取样通道、设置在第一取样通道一端的第一取样口、位于第一取样口的滑动门阀以及驱动所述滑动门阀关闭或打开所述第一取样口的第一滑台气缸。

优选的，所述取料机构包括设置在输送带上的真空取料组件，所述真空取料组件包括竖直设置在所述输送带一侧的提拉气缸、设置在提拉气缸上输出端的波纹管、设置在波纹管一端的第二取样口和另一端的第二出料口、设置在第二取样口出的颗粒真空输送器以及设置在所述提拉气缸一侧的滚珠导轨，所述滚珠导轨用于提拉气缸驱动所述第二取样口取样的导向。

优选的，所述取料机构包括设置在输送带上的旋转取样组件，所述旋转取样组件包括设置在输送带上方的旋转电机、设置在旋转电机输出端的旋转轴、与所述旋转轴内部连通设置的取料管道以及设置在旋转轴一侧的出料口，所述旋转轴内部空腔设置，所述取料管道远离所述旋转轴的一端沿所述旋转轴的旋转方向的一侧延伸成第三取样口；通过设置不同长度的取料管道，可实现对不同深浅位置的取样。

优选的，所述进料机构包括：冷却腔、设置在冷却腔上方的进料口、朝向所述冷却腔内部设置的冷却吹气机构、设置在冷却腔底部一侧的滤网、设置在滤网下方的细小颗粒筛除阀门以及设置在冷却腔底部另一侧的放料阀门，待检测颗粒通过放料阀门流入所述滚筒机构中。

优选的，所述滚筒机构包括：检测腔体、设置在检测腔体上方的滚筒滤网、设置在所述滚筒滤网一侧的进料漏斗、设置在滚筒滤网另一侧的结块颗粒筛除阀门以及结块颗粒筛除漏斗。

优选的，所述颜色检测机构包括：颜色检测腔体、设置在颜色检测腔体上的推平气缸、设置在颜色检测腔体底部的出料阀门、设置在推平气缸上方的第一光源和第一折射棱镜、以及设置在检测腔体外侧朝向所述第一折射棱镜设置的面阵相机，所述第一光源与检测面垂直设置。

优选的，所述面阵相机在检测前使用24色卡进行CCM校准。

优选的，所述粒径检测机构包括：设置在颜色检测机构下方的送料凹槽板、设置在所述送料凹槽板下方的直振器、设置在所述送料凹槽板一侧的清扫气缸、设置在送料凹槽板一侧的第二光源和第二折射棱镜以及设置在第二折射棱镜上方的线扫相机。

优选的，包括设置在所述粒径检测机构一侧的支架，所述线扫相机设置在所述支架上，所述支架底部和靠近所述粒径检测机构一侧设置有减震橡胶垫。

本发明的有益效果

本发明提供一种化肥颗粒颜色与粒径检测装置，包括：取料机构、进料机构、滚筒机构、颜色检测机构以及粒径检测机构；检测前筛除了对检测结果有影响的结块颗粒，保证了颜色检测结果的准确性；颜色检测机构为封闭式的暗室环境，光源与采集面距离恒定，既保证了外界光的干扰，又保证每次采集图像时光照强度保持一致，颜色检测机构中，检测面为垂直于检测光路的平面，保证了检测的准确性；粒径检测过程中，粒径为跌落式检测，不与成像系统接触，避免了检测物在检测过程中污染检测系统 ，检测可靠性高；掉落时经过采集区域时速度一致，采集图像畸变极小，检测准确性极高。

使用面阵相机和线扫相机分别检测生产过程中化肥颗粒的颜色与粒径大小。通过检测以上数据，确定化肥在此工序的生产状态，并把检测结果实时反馈给DCS系统，及时调整化肥颗粒的生产工艺参数，对化肥颗粒生产过程形成严格的闭环控制，从而极大提高了化肥颗粒的生产合格率。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为门阀式取料组件的结构示意图；

图3为真空取料组件的结构示意图；

图4为旋转取样组件的结构示意图；

图5为进料机构的结构示意图；

图6为滚筒机构的结构示意图；

图7为颜色检测机构的结构示意图；

图8为粒径检测机构的结构示意图；

其中，10、取料机构；11、门阀式取料组件；111、第一取样通道；112、第一取样口；113、滑动门阀；114、第一滑台气缸；12、真空取料组件；121、提拉气缸；122、波纹管；123、第二取样口；124、第二出料口；125、颗粒真空输送器；126、滚珠导轨；127、输送带；13、旋转取样组件；131、旋转电机；132、旋转轴；134、取料管道；135、出料口；136、第三取样口；20、进料机构；21、冷却腔；22、进料口；23、冷却吹气机构；24、滤网；25、细小颗粒筛除阀门；26、放料阀门；30、滚筒机构；31、检测腔体；32、滚筒滤网；33、进料漏斗；34、结块颗粒筛除阀门；35、结块颗粒筛除漏斗；40、颜色检测机构；41、颜色检测腔体；42、推平气缸；43、出料阀门；44、第一光源；45、第一折射棱镜；46、面阵相机；47、推平块；50、粒径检测机构；51、送料凹槽板；52、直振器；53、清扫气缸；54、第二光源；55、第二折射棱镜；56、线扫相机；57、支架；58、减震橡胶垫；59、清扫毛刷。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

参照图1至图8

本发明提供一种化肥颗粒颜色与粒径检测装置，包括：取料机构10、进料机构20、滚筒机构30、颜色检测机构40以及粒径检测机构50；

所述取料机构10用于化肥颗粒进行取料；所述取料机构10包括门阀式取料组件11、真空取料组件12以及旋转取样组件13的一种或多种；进行多工艺段的取料。所述取料机构10将待检化肥颗粒取料进入进料机构20，所述进料机构20将待检化肥颗粒冷却并进行第一次分筛；分筛之后的待检测化肥颗粒进入所述滚筒机构30中，所述滚筒机构30将进料机构20输送的待检化肥颗粒进行第二次分筛；所述颜色检测机构40，设置在所述滚筒机构30的下方，由面阵相机46拍照对二次分筛之后的待检测化肥颗粒进行颜色检测；在颜色检测完成后的化肥颗粒流入所述粒径检测机构50，由线扫相机56对其取图进行粒径检测。

在其中的一实施例中，参考图2，所述取料机构10包括设置在造粒机上的门阀式取料组件11，所述门阀式取料组件11包括与造粒机内部连通的第一取样通道111、设置在第一取样通道111一端的第一取样口112、位于第一取样口112的滑动门阀113以及驱动所述滑动门阀113关闭或打开所述第一取样口112的第一滑台气缸114。

需要取料时，第一滑台气缸114收回，带动滑动门阀113向上运动，待检测化肥颗粒从第一取样口112进入第一取样通道111，再从第一取样通道111进入进料机构20， 取料完成后，第一滑台气缸114伸出，带动滑动门阀113将第一取样口112堵住，停止取料。

在其中的一实施例中，参考图3，所述取料机构10包括设置在输送带127上的真空取料组件12，用于输送带127上的取料，所述真空取料组件12包括竖直设置在所述输送带127一侧的提拉气缸121、设置在提拉气缸121上输出端的波纹管122、设置在波纹管122一端的第二取样口123和另一端的第二出料口124、设置在第二取样口123出的颗粒真空输送器125以及设置在所述提拉气缸121一侧的滚珠导轨126，所述滚珠导轨126用于提拉气缸121驱动所述第二取样口123取样的导向。所述波纹管122为柔性波纹管122。需要取料时，提拉气缸121伸出，第二取样口123与化肥颗粒接触，颗粒真空输送器125工作，将化肥颗粒吸入波纹管122，并由第二出料口124流入进料机构20中；取料完成后，提拉气缸121收回，带动第二取样口123上升，使其与脱离与化肥颗粒的接触，停止取料。第二取样口123与提拉气缸121之间非刚性连接，在竖直方向留有一定活动空间，可自适应输送带127物料高低落差。

在其中的一实施例中，参考图4，所述取料机构10包括设置在输送带127上的旋转取样组件13，所述旋转取样组件13包括设置在输送带127上方的旋转电机131、设置在旋转电机131输出端的旋转轴132、与所述旋转轴132内部连通设置的取料管道134以及设置在旋转轴132一侧的出料口135，所述旋转轴132内部空腔设置，所述取料管道134远离所述旋转轴132的一端沿所述旋转轴132的旋转方向的一侧延伸成第三取样口136；通过设置不同长度的取料管道134，可实现对不同深浅位置的取样，取样更具有真实性。取样时，第三取样口136到达顶端，化肥颗粒依靠重力滑入出料口135。

在其中的一实施例中，参考图5，所述进料机构20包括：冷却腔21、设置在冷却腔21上方的进料口22、朝向所述冷却腔21内部设置的冷却吹气机构23、设置在冷却腔21底部一侧的滤网24、设置在滤网24下方的细小颗粒筛除阀门25以及设置在冷却腔21底部另一侧的放料阀门26，待检测颗粒通过放料阀门26流入所述滚筒机构30中。冷却吹风机构将压缩空气吹入冷却腔21中，使颗粒在冷却腔21内翻滚，达到降温除湿的效果，有效防止颗粒粘连以及污染检测机构，冷却完成后，放料阀门26打开，待检颗粒流入到滚筒机构30中；细小颗粒经由滤网24筛除，细小颗粒筛除阀门25打开将其运送至废料斗中。

在其中的一实施例中，参考图6，所述滚筒机构30包括：检测腔体31、设置在检测腔体31上方的滚筒滤网32、设置在所述滚筒滤网32一侧的进料漏斗33、设置在滚筒滤网32另一侧的结块颗粒筛除阀门34以及结块颗粒筛除漏斗35，用于将结块颗粒筛除。化肥颗粒由进料漏斗33流入滚筒滤网32，电机带动滚筒滤网32不断左右翻滚，对颗粒进行筛动，筛动过程中，将待检化肥颗粒滤入检测腔体31；分筛步骤完成后，结块颗粒筛除阀门34打开，大颗粒及结块颗粒从结块颗粒筛除漏斗35流入废料箱。

在其中的一实施例中，参考图7，所述颜色检测机构40包括：颜色检测腔体41、设置在颜色检测腔体41上的推平气缸42、设置在颜色检测腔体41底部的出料阀门43、设置在推平气缸42上方的第一光源44和第一折射棱镜45、以及设置在检测腔体31外侧朝向所述第一折射棱镜45设置的面阵相机46，所述第一光源44与检测面垂直设置，所述沿检测机构起到检测化肥颗粒颜色交分析各颜色占比的作用。所述推平气缸42在化肥颗粒进入颜色检测腔体41后将面阵相机46推入颜色检测腔体41，在推入的同时，推平气缸42输出端的推平块47将堆积的化肥颗粒推平使检测面为一个平面，保证检测的精准性，所述面阵相机46在检测前使用24色卡进行CCM校准。面阵相机46到位后，第一光源44开始工作，光线由第一折射棱镜45折射照入面阵相机46中，此时面阵相机46拍照取样得到图像，根据采集图像，软件算法统计各区间颜色以及占比，生成图形化的检测结果。检测完成后，出料阀门43打开，将化肥颗粒送入下一机构。

为保证颜色检测的准确性，需要对颜色检测相机进行标定。标定方法如下：

人工将标准24色卡板放入检测面，开启第一光源44和面阵相机46，色卡板移动，遍历所有色标位置，相机对所有色标进行图像采集，完成取图工作；取图过程中对图像中色标进行检测，得到色标Lab色彩信息。所有色标检测的Lab色彩信息与色标实际的Lab色彩信息，通过CCM校准，得到色彩校正矩阵。

在其中的一实施例中，参考图8，所述粒径检测机构50包括：设置在颜色检测机构40下方的送料凹槽板51、设置在所述送料凹槽板51下方的直振器52、设置在所述送料凹槽板51一侧的清扫气缸53、设置在送料凹槽板51一侧的第二光源54和第二折射棱镜55以及设置在第二折射棱镜55上方的线扫相机56。还包括设置在所述粒径检测机构50一侧的支架57，所述线扫相机56设置在所述支架57上，所述支架57底部和靠近所述粒径检测机构50一侧设置有减震橡胶垫58。所述粒径检测机构50起到检测化肥粒径大小并分析出各粒径占比的作用，检测系统不与直振器52接触，且通过减震橡胶垫58做了减震处理，最大程度上降低了振动对于检测结果的影响；在检测之前，使用若干数量钢珠对相机像素精度进行标定，保证粒径检测的准确性。颜色检测机构40的送料阀门分批多次打开后，使化肥颗粒均匀不堆叠的流入到送料凹槽板51上，此时直振器52开始工作，带支送料凹槽板51振动，将颗粒摊开，使其不产生堆叠，化肥颗粒随震动依次从前端掉落，在掉落空中，线扫相机56及第二光源54开始工作，经第二折射棱镜55折射连续采集多张图像。根据采集图像，软件算法统计各区间颗粒数量以及占比，生成图形化的检测结果；检测完成后，清扫气缸53带动清扫毛刷往复运动，清扫送料凹槽上残余颗化肥颗粒，避免其影响下次检测结果。

粒径检测相机的标定：

为保证粒径检测的准确性，需要对粒径检测相机像素精度进行标定。标定方法如下：

人工将若干数量高精度钢珠放置于直振器52的送料凹槽板51上，启动直振器52，使其随振动依次从凹槽板前端掉落，在掉落空中，线扫相机56连续采集图像，直到钢珠掉落完毕，完成取图工作。取图过程中对图像中钢珠进行检测，得到钢珠像素大小，通过与钢珠物理大小转换得到像素精度。

本发明的有益效果

本发明提供一种化肥颗粒颜色与粒径检测装置，包括：取料机构10、进料机构20、滚筒机构30、颜色检测机构40以及粒径检测机构50；检测前筛除了对检测结果有影响的结块颗粒，保证了颜色检测结果的准确性；颜色检测机构40为封闭式的暗室环境，光源与采集面距离恒定，既保证了外界光的干扰，又保证每次采集图像时光照强度保持一致，颜色检测机构40中，检测面为垂直于检测光路的平面，保证了检测的准确性；粒径检测过程中，粒径为跌落式检测，不与成像系统接触，避免了检测物在检测过程中污染检测系统 ，检测可靠性高；掉落时经过采集区域时速度一致，采集图像畸变极小，检测准确性极高。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“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，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (9)

1.一种化肥颗粒颜色与粒径检测装置，其特征在于，包括：取料机构(10)、进料机构(20)、滚筒机构(30)、颜色检测机构(40)以及粒径检测机构(50)；

所述取料机构(10)用于化肥颗粒进行取料；

所述取料机构(10)将待检化肥颗粒取料进入进料机构(20)，所述进料机构(20)将待检化肥颗粒冷却并进行第一次分筛；

所述滚筒机构(30)，将进料机构(20)输送的待检化肥颗粒进行第二次分筛；

所述颜色检测机构(40)，设置在所述滚筒机构(30)的下方，由面阵相机(46)拍照对二次分筛之后的待检测化肥颗粒进行颜色检测；

在颜色检测完成后的化肥颗粒流入所述粒径检测机构(50)，由线扫相机(56)对其取图进行粒径检测；

所述粒径检测机构(50)包括：设置在颜色检测机构(40)下方的送料凹槽板(51)、设置在所述送料凹槽板(51)下方的直振器(52)、设置在所述送料凹槽板(51)一侧的清扫气缸(53)、设置在送料凹槽板(51)一侧的第二光源(54)和第二折射棱镜(55)以及设置在第二折射棱镜(55)上方的线扫相机(56)。

2.根据权利要求1所述的化肥颗粒颜色与粒径检测装置，其特征在于，所述取料机构(10)包括设置在造粒机上的门阀式取料组件(11)，所述门阀式取料组件(11)包括与造粒机内部连通的第一取样通道(111)、设置在第一取样通道(111)一端的第一取样口(112)、位于第一取样口(112)的滑动门阀(113)以及驱动所述滑动门阀(113)关闭或打开所述第一取样口(112)的第一滑台气缸(114)。

3.根据权利要求1所述的化肥颗粒颜色与粒径检测装置，其特征在于，所述取料机构(10)包括设置在输送带(127)上的真空取料组件(12)，所述真空取料组件(12)包括竖直设置在所述输送带(127)一侧的提拉气缸(121)、设置在提拉气缸(121)上输出端的波纹管(122)、设置在波纹管(122)一端的第二取样口(123)和另一端的第二出料口(124)、设置在第二取样口(123)出的颗粒真空输送器(125)以及设置在所述提拉气缸(121)一侧的滚珠导轨(126)，所述滚珠导轨(126)用于提拉气缸(121)驱动所述第二取样口(123)取样的导向。

4.根据权利要求1所述的化肥颗粒颜色与粒径检测装置，其特征在于，所述取料机构(10)包括设置在输送带(127)上的旋转取样组件(13)，所述旋转取样组件(13)包括设置在输送带(127)上方的旋转电机(131)、设置在旋转电机(131)输出端的旋转轴(132)、与所述旋转轴(132)内部连通设置的取料管道(134)以及设置在旋转轴(132)一侧的出料口(135)，所述旋转轴(132)内部空腔设置，所述取料管道(134)远离所述旋转轴(132)的一端沿所述旋转轴(132)的旋转方向的一侧延伸成第三取样口(136)；通过设置不同长度的取料管道(134)，以实现对不同深浅位置的取样。

5.根据权利要求1所述的化肥颗粒颜色与粒径检测装置，其特征在于，所述进料机构(20)包括：冷却腔(21)、设置在冷却腔(21)上方的进料口(22)、朝向所述冷却腔(21)内部设置的冷却吹气机构(23)、设置在冷却腔(21)底部一侧的滤网(24)、设置在滤网(24)下方的细小颗粒筛除阀门(25)以及设置在冷却腔(21)底部另一侧的放料阀门(26)，待检测颗粒通过放料阀门(26)流入所述滚筒机构(30)中。

6.根据权利要求1所述的化肥颗粒颜色与粒径检测装置，其特征在于，所述滚筒机构(30)包括：检测腔体(31)、设置在检测腔体(31)上方的滚筒滤网(32)、设置在所述滚筒滤网(32)一侧的进料漏斗(33)、设置在滚筒滤网(32)另一侧的结块颗粒筛除阀门(34)以及结块颗粒筛除漏斗(35)。

7.根据权利要求1所述的化肥颗粒颜色与粒径检测装置，其特征在于，所述颜色检测机构(40)包括：颜色检测腔体(41)、设置在颜色检测腔体(41)上的推平气缸(42)、设置在颜色检测腔体(41)底部的出料阀门(43)、设置在推平气缸(42)上方的第一光源(44)和第一折射棱镜(45)、以及设置在检测腔体(31)外侧朝向所述第一折射棱镜(45)设置的面阵相机(46)，所述第一光源(44)与检测面垂直设置。

8.根据权利要求7所述的化肥颗粒颜色与粒径检测装置，其特征在于，所述面阵相机(46)在检测前使用24色卡进行CCM校准。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的化肥颗粒颜色与粒径检测装置，其特征在于，包括设置在所述粒径检测机构(50)一侧的支架(57)，所述线扫相机(56)设置在所述支架(57)上，所述支架(57)底部和靠近所述粒径检测机构(50)一侧设置有减震橡胶垫(58)。