CN205341313U - 一种基于射线透射识别的矿石智能分选控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于射线透射识别的矿石智能分选控制系统，包括联动及安全防护系统、三自由度气动分选系统、X射线透射数据采集系统和上位机控制系统，联动及安全防护系统对整个分选控制系统的动作进行联动检测和控制；三自由度气动分选系统由高速电磁阀、喷嘴、储气罐、空压机、过滤减压阀和三自由度自动调节控制装置组成；X射线透射数据采集系统包含X射线源、冷却装置、安全防护罩、透射能量检测传感器和信号处理系统；上位机控制系统包括高性能工控机。该系统能够有效解决现有磨前预选设备处理量小、分选精度差的问题。

Description

一种基于射线透射识别的矿石智能分选控制系统

技术领域

本实用新型涉及矿石分选控制技术领域，尤其涉及一种基于射线透射识别的矿石智能分选控制系统。

背景技术

目前，传统矿石分选过程主要采用人选、磁选、浮选、重选等方法进行分选，普遍存在分选成本高、效率低、精度差等现象。矿石磨前预选有助于提高矿石入磨品位，能够大幅节省选矿成本，并稳定后续矿石分选品位。

但现有技术中磨前预选采用的人工手选、磁选，及近年来尝试的光电分选、X射线辐射分选在应用过程中存在处理量小、分选精度差等问题，没有得到大规模有效应用。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于射线透射识别的矿石智能分选控制系统，能够有效解决现有磨前预选设备处理量小、分选精度差的问题，通过检测矿石内部的特性，提高矿石分选的准确度。

一种基于射线透射识别的矿石智能分选控制系统，所述系统包括联动及安全防护系统、三自由度气动分选系统、X射线透射数据采集系统和上位机控制系统，其中：

所述联动及安全防护系统与振动给料器和皮带机电连接，对振动给料器和皮带机进行联合控制，同时与X射线源电连接，对X射线源的电源进行控制；

所述三自由度气动分选系统由高速电磁阀、喷嘴、储气罐、空压机、过滤减压阀和三自由度自动调节控制装置组成；

所述X射线透射数据采集系统包含X射线源、冷却装置、安全防护罩、透射能量检测传感器和信号处理系统；其中，所述X射线源安装在皮带的正上方，所述透射能量检测传感器利用遮光薄膜覆盖，并与所述信号处理系统一同封装，安装于紧贴皮带的正下方；

所述上位机控制系统包括高性能工控机。

所述系统还包括皮带自动纠偏系统，其中：

所述皮带自动纠偏系统包括皮带侧边限位传感器、步进电机和连杆；其中，所述皮带侧边限位传感器实时检测皮带的侧边位置，一旦超过限位，则所述步进电机向前或向后带动所述连杆作用于托辊轴座，调整托辊轴线的角度，实现自动纠偏。

所述系统还包括PLC控制系统，所述PLC控制系统分别与所述联动及安全防护系统、三自由度气动分选系统、X射线透射数据采集系统和上位机控制系统相连，完成整体控制动作。

所述透射能量检测传感器包括高能和低能两组，且两组传感器之间设有滤波铜片。

由上述本实用新型提供的技术方案可知，上述系统能够有效解决现有磨前预选设备处理量小、分选精度差的问题，通过检测矿石内部的特性，提高矿石分选的准确度，实现矿石智能分选设备的自动、高效、稳定运行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为本实用新型实施例所提供基于射线透射识别的矿石智能分选控制系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所提供三自由度气动分选系统的工作示意图；

图3为本实用新型所举实例的系统整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，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，都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型实施例所述系统利用不同元素对X射线吸收能力的不同，识别矿石内部的不同元素组成，从而判断矿石是否符合分选条件，即“好矿石”还是“坏矿石”，然后利用分选执行系统将一类矿石剔除，从而达到分选的目的。下面将结合附图对本实用新型实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本实用新型实施例所提供基于射线透射识别的矿石智能分选控制系统结构示意图，所述系统主要包括联动及安全防护系统、三自由度气动分选系统、X射线透射数据采集系统和上位机控制系统，其中：

所述联动及安全防护系统与振动给料器和皮带机电连接，对振动给料器和皮带机进行联合控制，使待分选矿石均匀平铺地落入到皮带上，同时与X射线源电连接，对X射线源的电源进行控制，在不分选时自动关闭电源；

所述三自由度气动分选系统由高速电磁阀、喷嘴、储气罐、空压机、过滤减压阀和三自由度自动调节控制装置组成，具体根据实时检测的待分选矿石的大小、皮带初速度参数来自动调节所述喷嘴的前后距离、上下高度以及角度，以保证所述三自由度气动分选系统始终对矿石进行精确的剔除，降低带出比，提高矿石分选精度。如图2所示为本实用新型实施例所提供三自由度气动分选系统的工作示意图，图2中1-5分别为控制喷气装置前后、上下、仰角的步进电机1-5，参考图2：

该三自由度气动分选系统由步进电机1-5控制喷气装置的前后、上下、仰角变化。步进电机1-5由PLC控制系统的高频脉冲连接步进电机专用驱动器来控制，步进电机1-4通过连杆输出线位移，步进电机5输出角位移。当喷气装置需要前后移动时，PLC控制系统通过驱动器控制步进电机1、2精确输出步长；当喷气装置需要上下移动时，PLC控制系统通过驱动器控制步进电机3、4精确输出步长；当喷气装置需要上下移动时，PLC控制系统通过驱动器控制步进电机5精确输出转化为仰角角度变化。

所述X射线透射数据采集系统包含X射线源、冷却装置、安全防护罩、透射能量检测传感器和信号处理系统；其中，所述X射线源安装在皮带的正上方，所述透射能量检测传感器利用遮光薄膜覆盖，并与所述信号处理系统一同封装，安装于紧贴皮带的正下方；具体实现中，所述透射能量检测传感器可以包括高能和低能两组，且两组传感器之间设有滤波铜片。

所述上位机控制系统包括高性能工控机，安装自己开发的C++控制程序，其中：所述透射能量检测传感器采集到的数据信息经过处理之后，通过以太网实时传输到所述上位机控制系统，所述上位机控制系统对采集到的数据信息进行分析后得到控制策略，并发送到PLC控制系统，由所述PLC控制系统驱动高速电磁阀进行矿石分选。

具体实现中，系统所包含的PLC控制系统分别与所述联动及安全防护系统、三自由度气动分选系统、X射线透射数据采集系统和上位机控制系统相连，完成整体控制动作，具体包括：数据高速处理CPU西门子3152PN/DP，利用以太网口接收所述上位机控制系统传输的控制策略，并根据该控制策略控制所述联动及安全防护系统和三自由度气动分选系统进行工作。具体实现中可以包含高速数据输入模块和高速数据输出模块，实现系统的检测和控制功能。

上述上位机控制系统的实现步骤可以包括：

1)开启联动控制系统：开启上位机、皮带机、X射线源电源，PLC控制柜、振动给料机，进入分选模式；

2)安全检测：通过安全检测及控制系统始终检测X射线安全防护罩的密闭状态，当防护罩门打开时，自动关闭X射线源，停止整个分选过程；

3)数据采集：通过接收X射线透射后能量的原始数据，对数据进行信号放大、滤波等处理，通过网线将数据发送给上位机软件接收系统；

4)数据融合：对高能和低能两组检测传感器的数据进行数据处理，消除矿石厚度对结果的影响，并通过小波变换方法进行高、低能数据融合，最大限度地提高特征值对比度并保留细节信息。

5)还原矿石透射图像：并利用数据分析及数据融合技术，还原矿石透射图像；

6)提取皮带上矿石信息：提取此时刻皮带上矿石的轮廓，得到每块完整矿石的位置信息、面积信息；

7)判定矿石“好”、“坏”：根据数据融合后的信息计算出被透射矿石的有效原子序数，查找标准分选曲线判定此块矿石的“好”、“坏”。

8)计算每块矿石的体积和重量：对矿石透射图像信息进行处理，提取其轮廓信息，计算矿石的投影面积，利用多重积分算法计算矿石的体积，利用平均原子序数估算矿石重量。

9)精确分选：根据每块矿石的标志，如“好、坏”、位置、体积、重量，得到分选策略，包含对喷气位置开启关闭的控制策略、开启时间的控制策略、喷气嘴前后、上下、角度控制，使其精准分离。

10)样本学习系统：初次分选一类矿石时，控制系统调到样本学习模式，对大量待分选矿石的体积、重量、平均原子序数进行统计分类，得到此类矿石体积重量特征和标准分选曲线。

另外，所述系统还可以包括皮带自动纠偏系统，其中：

所述皮带自动纠偏系统包括皮带侧边限位传感器、步进电机和连杆，通过所述皮带侧边限位传感器实时检测皮带的侧边位置，一旦超过限位，则所述步进电机向前或向后带动所述连杆作用于托辊轴座，调整托辊轴线的角度，实现自动纠偏。

具体应用中，上述联动及安全防护系统还能自动识别所述X射线透射数据采集系统中安全防护罩的状态，当所述安全防护罩打开时，关闭所述X射线源的电源。具体来说，X射线源的铅板防护罩上(即安全防护罩)安装有行程开关，行程开关接到PLC控制系统的数字量输入，当铅板防护罩打开时，行程开关输出量由1变为0，作为外部中断被PLC控制系统检测到，则控制所述联动及安全防护系统立即关闭X射线源的电源，防止射线污染。

下面以具体的实例对系统的工作过程进行详细描述，如图3所示为本实用新型所举实例的系统整体结构示意图，图3中包括振动给料装置1；皮带输送系统2；X射线透射检测及信号处理系统3；铅板防护罩4；X射线源5；自动纠偏系统6；三自由度气动执行机构7，具体来说：

振动给料装置1、皮带输送系统2、X射线源5在开机时由联动及安全防护系统启动，进入分选模式，振动给料装置1将待分选矿石均匀平铺地给入皮带，皮带输送系统2以一定速度输送矿石颗粒；待分选矿石进入X射线源5的照射区域内时，安装在皮带正下方的X射线透射检测及信号处理系统3采集当前皮带对应矿石透射后的能量，并实时传送给上位机控制系统；

所述上位机控制系统还原矿石的透射图像，通过内置算法识别每个矿石轮廓，提取矿石大小、体积、重量、平均原子序数等信息，判别每块矿石的“好”、“坏”，并将喷气控制策略实时写入PLC控制系统，由所述PLC控制系统驱动高速电磁阀进行矿石分选。

上述皮带输送系统2始终工作，当矿石运动到皮带边缘时，以一定初速度平抛出去，安装在下方的三自由度气动执行机构7根据喷气控制策略调整喷嘴位置及喷气时间，对待分选矿石进行精确分离。

另外，在上述整个分选过程中，联动及安全防护系统始终检测铅板防护罩4是否为密闭状态，若检测到门打开，则立即关闭X射线源5的电源，防止射线污染。

在分选过程中，还可以通过皮带自动纠偏系统防止皮带跑偏，该皮带自动纠偏系统包括皮带侧边限位传感器、步进电机及连杆，PLC控制系统实时检测限位传感器状态，当左侧限位传感器信号变化时说明皮带向左跑偏，此时PLC控制系统通过驱动器控制步进电机6(或步进电机7)调整左侧(或右侧)托辊轴座的位置；当右侧限位传感器信号变化时说明皮带向右跑偏，此时PLC控制系统通过驱动器控制步进电机7或(步进电机6)调整右侧(或左侧)托辊轴座的位置；驱动步进电机6或7取决于要在保持托辊轴线水平的基础上不能使皮带过度张紧或松弛。

综上所述，本实用新型实施例所提供的矿石智能分选控制系统能够实现自动皮带给料、自动检测、智能判断、自动分选及安全防护，并通过检测矿石内部特性，提高系统分选的准确度，从而实现矿石智能分选设备的自动、高效、稳定运行。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种基于射线透射识别的矿石智能分选控制系统，其特征在于，所述系统包括联动及安全防护系统、三自由度气动分选系统、X射线透射数据采集系统和上位机控制系统，其中：

所述联动及安全防护系统与振动给料器和皮带机电连接，对振动给料器和皮带机进行联合控制，同时与X射线源电连接，对X射线源的电源进行控制；

所述三自由度气动分选系统由高速电磁阀、喷嘴、储气罐、空压机、过滤减压阀和三自由度自动调节控制装置组成；

所述X射线透射数据采集系统包含X射线源、冷却装置、安全防护罩、透射能量检测传感器和信号处理系统；其中，所述X射线源安装在皮带的正上方，所述透射能量检测传感器利用遮光薄膜覆盖，并与所述信号处理系统一同封装，安装于紧贴皮带的正下方；

所述上位机控制系统包括高性能工控机。

2.如权利要求1所述基于射线透射识别的矿石智能分选控制系统，其特征在于，所述系统还包括皮带自动纠偏系统，其中：

所述皮带自动纠偏系统包括皮带侧边限位传感器、步进电机和连杆；其中，所述皮带侧边限位传感器实时检测皮带的侧边位置，一旦超过限位，则所述步进电机向前或向后带动所述连杆作用于托辊轴座，调整托辊轴线的角度，实现自动纠偏。

3.如权利要求1所述基于射线透射识别的矿石智能分选控制系统，其特征在于，所述系统还包括PLC控制系统，所述PLC控制系统分别与所述联动及安全防护系统、三自由度气动分选系统、X射线透射数据采集系统和上位机控制系统相连，完成整体控制动作。

4.如权利要求1所述基于射线透射识别的矿石智能分选控制系统，其特征在于，

所述透射能量检测传感器包括高能和低能两组，且两组传感器之间设有滤波铜片。