CN208156003U - 籽棉回潮率测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种籽棉回潮率测量仪，属于微波检测回潮率技术领域，该测量仪包括测量仪壳体和框架壳体，框架壳体一侧设有控制模块、打印机和电源；测量仪壳体下面两侧设有微波扫描组件；测量仪壳体内部设有称重组件及检验压缩舱和电机推杆结构，推板上安装有温度传感器。该实用新型利用10GHZ微波对水分子敏感的特点，采用固定微波频率和固定功率对压缩成等密度的籽棉进行扫描，通过扫描后微波吸收波幅值衰减变化建立水分含量模型，从而确定籽棉的含水率，通过测试建立机采棉、手摘棉、长绒棉在不同温度下衰减换算成标准条件下的回潮率，解决棉花在收购过程中回潮率快速实时测量问题。

Description

籽棉回潮率测量仪

技术领域

本实用新型涉及微波检测技术领域，特别涉及籽棉回潮率测量仪。

背景技术

目前，籽棉回潮率直接测量设备尚处于空白，只有针插式电阻法回潮率报警器。使用时，将针插式电阻法回潮率报警器插入到棉花堆中，可在对回潮率超过10％以上进行报警，其测量范围小、误差大，不能满足精确测量籽棉回潮率的要求。

现有技术中，包括一种将籽棉进行加工，即试轧，试轧后按照GB6102-2006烘箱法取50g样品进行测量，当棉花回潮率大于12％时，轧花设备不能正常工作，并且破坏棉花的纤维组织，因此需要对棉花进行晾晒或烘干，其使用范围窄，花费时间长，费用高，不能满足现场实际收购的工作需求。现有技术中还包括另一种方法，该方法同样需要对棉花进行试轧，试轧后采用XJ130型微电脑原棉回潮率测定仪进行测试，其同样不能解决高回潮的棉花不能轧制的问题。只能测试皮棉，不能测试籽棉。且对于高回潮率的籽棉在轧制过程中的水分损失不能有效统计。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提供的籽棉回潮率测量仪，该测量仪利用10GHZ微波对水分子敏感的特点，采用固定微波频率和固定功率对压缩成同密度的棉花进行扫描，通过扫描后微波吸收波幅值变化确定内部水分含量，从而确定籽棉的含水率，在不同温度下换算成标准条件下的回潮率，解决棉花在收购过程中籽棉回潮率实时精确测量问题。

本实用新型通过以下技术手段解决上述问题：

一种籽棉回潮率测量仪，包括测量仪壳体和框架，其特征在于，所述框架上设有控制模块，微波扫描组件、称重组件和控制面板，所述微波扫描组件为微波天线在丝杠上通过电机控制运动扫描；所述称重组件包括电子秤和秤盘、变送器；所述控制面板用于电量显示、颜色级输入、GPRS传输、红外扫描控制；所述框架下面两侧设有微波扫描组件，框架内部下面设有称重组件；所述微波扫描组件和称重组件分别连接所述控制模块；所述框架内部可放置检验压缩舱和固定一端的电机推杆结构，所述推板连接所述电机推杆结构的伸缩端，所述推板上设有温度传感器，所述温度传感器连接所述控制模块，所述采用根据称重将籽棉压缩到同密度进行测量，保证测试模型的准确性。

所述测量仪壳体一侧设有控制模块、打印机和电源模块，所述打印机和电源模块分别连接所述控制模块；所述测量仪壳体另一侧设有微波扫描组件和称重组件，所述微波扫描组件和称重组件分别连接所述控制模块；

所述测量仪壳体内部上方设有电机推杆结构，所述点击推杆结构底部设有推板，所述推板连接所述电机推杆结构的伸缩端，所述推板底部设有温度传感器，所述温度传感器连接所述控制模块。

进一步的，所述控制模块包括工控机和控制主板，所述工控机分别连接所述控制主板、打印机和电源模块，所述控制主板分别连接所述微波扫描组件、温度传感器、称重组件和电机推杆结构。

进一步的，还包括触摸屏、GPRS模块和存储模块，所述触摸屏、GPRS模块和存储模块分别连接所述工控机，所述触摸屏设在所述控制模块上，所述GPRS模块和存储模块均设在所述测量仪壳体内。

进一步的，所述微波扫描组件包括微波盒，所述微波盒内设有微波发射喇叭天线、微波接收喇叭天线和接近开关，所述微波发射喇叭天线和微波接收喇叭天线安装在丝杠导轨上，所述丝杠导轨固定在所述检验压缩舱对应的测量仪壳体上。

进一步的，还包括红外条码扫描器，所述红外条码扫描器连接所述工控机。

进一步的，所述测量仪壳体下设有框架，所述框架为四轮平板结构。

进一步的，检测时籽棉被压缩成等密度体，可以计算单位体积内水分含量，保证了测试的一致性。

本实用新型的籽棉回潮率测量仪具有以下有益效果：

本实用新型提供了一种籽棉回潮率测量仪，属于微波检测技术领域，该测量仪包括测量仪壳体，测量仪壳体前侧设有控制模块、打印机和电源模块；测量仪壳体底部两侧设有微波扫描组件，底部设有称重组件；测量仪壳体内部设有检验压缩舱和电机推杆结构，推杆结构下部推板上设有温度传感器。该实用新型利用10GHZ微波对水分子敏感的特点，采用固定微波频率和固定功率对压缩成同密度的棉花进行扫描，通过扫描后微波吸收波幅值变化确定内部水分含量，从而确定籽棉的含水率，通过不同品种的衣分率以及在不同温度下换算成标准条件下的回潮率，解决棉花在收购过程中回潮率精确测量问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。

图1为本实用新型的籽棉回潮率测量仪的结构示意图(为方便显示，对称部分显示一边)；

图2为本实用新型的籽棉回潮率测量仪的系统模块连接图；

图3本实用新型的籽棉回潮率测量仪的微波扫描组件结构示意图；

图4本实用新型的籽棉回潮率测量仪的称重组件结构示意图；

图5本使用新型的籽棉回潮率测量仪的检测舱示意图；

图6本实用新型的籽棉回潮率测量仪的压缩推杆结构示意图。

其中，1-控制模块、100-工控机、101-控制主板、2-微波扫描组件、21-微波盒、23-聚四氟板、24-马达固定座、26-限位开关座、27-限位开关触片、28-螺杆-导杆、29-丝杠、210-丝杠光轴连接板、211-丝母套、212-丝目座、213-光电开关、214-电开关支架、215-光轴支撑、216-后螺母式插座、217-天线连接端子、218-接近开关、219-微波盒、220-直线轴承、3-GPRS模块、4-控制面板、5-6-红外条码扫描器、7-检验压缩舱、8-电机推杆结构、9-推板、10-称重组件、11-框架、12-电源、41-微波盒、43-聚四氟板、44-马达固定座、46-限位开关座、47-限位开关触片、48-螺杆-导杆、49-丝杠、410-丝杠光轴连接板、411-丝母套、412-丝目座、413-光电开关、414-光电开关支架、415-光轴支撑、416-后螺母式插座、417-天线连接端子、418-接近开关、419-微波盒、420-直线轴承、7检测压缩舱，81-电动推杆安装座、82-推杆-压头座、83-棉花压板、84-推杆-导杆、85-导杆-座、86-固定导杆、87-固定导杆-板、88-推杆、89-螺母、91-温度传感器、810-直线轴承-椭圆法兰座、1001-重量传感器固定座、1002-重量传感器压板、1003-检测框座、1004-门吸、1005-称重传感器，1006-称重变送器。

具体实施方式

以下将结合图1、图2对本实用新型进行详细说明。

如图1、图2所示，籽棉回潮率测量仪，包括测量仪壳体和框架11，所述测量仪壳体框架11一侧设有控制模块1、对称安装的微波扫描组件2、控制面板上有数据传送GPRS模块3，控制面板及数据键盘4，打印机5、红外扫描枪6，中间放置检测压缩舱7，检测舱上部安装有推杆8，推杆端头连接推板9，检测舱放置称重组件10上面，电源12采用磷酸铁锂电池，放置在设备右侧上端电池盒内。

具体的，打印机5选用定制的带串口的RD-E2C-S热敏打印机，可满足-20℃低温工作要求；电源12采用定制的24V20AH磷酸铁锂电池。

所述测量仪壳体11下方两侧对称设有微波扫描组件2，在下方中间安装称重组件10，所述微波扫描组件2和称重组件10分别连接所述控制模块1。

具体的，微波扫描组件2采用10GHZ微波进行扫描，功率8db；如图3所示，其布置在设备下方检测压缩舱对称的两侧。所述微波扫描组件2包括微波盒21、聚四氟板23、马达固定座24、限位开关座26、限位开关触片27、螺杆-导杆28、丝杠29、丝杠光轴连接板210、丝母套211、丝目座212、光电开关213、光电开关支架214、光轴支撑215、后螺母式插座216、天线连接端子217、接近开关218、微波盒219、直线轴承220等，微波盒219内设有微波发射喇叭天线、微波接收喇叭天线和接近接近开关，所述微波发射喇叭天线和微波接收喇叭天线安装在丝杠导轨上，所述丝杠导轨通过螺栓固定在所述检验压缩舱对应的测量仪壳体11上，其中光电开关213为E3JK-PP11-C欧姆龙。

如图4所示，称重组件10包括重量传感器固定座1001、重量传感器压板1002、检测舱座1003、门吸1004、称重传感器1005，称重变送器1006。实际操作时，多点取棉样约4kg籽棉放到称重组件10上称重，观察控制面板，称重范围在3.5～5kg之间即可，多去少补，满足要求为止，按检测确认按钮，设备记录棉样重量。

所述测量仪壳体框架11内部设有检测舱7(见图5)和电机推杆结构8(见图6)，所述检验压缩舱7为独立零部件，又称为取样框，取样框采用铝合金材料焊接而成，在底部扫描部位两侧采用聚四氟板透波材料，透波材料四周和取样框采用螺栓连接。所述推板9连接所述电机推杆结构8的伸缩端，所述推板底部设有温度传感器91，所述温度传感器91连接所述控制模块1。

如图6所示，电机推杆结构8包括电动推杆安装座81、推杆-压头座82、棉花压板83、推杆-导杆84、导杆-座85、固定导杆86、固定导杆-板87、推杆88、螺母89和直线轴承-椭圆法兰座810，直线推杆控制模块的电连接示意图如图6所示。

具体的，如图5所示，检测压缩舱(取样框)7采用铝合金钣金折弯焊接制作，包括提手71、舱体72、门吸铁片73、透波板74，测量籽棉回潮时，确保检测舱放置在设备内，按面板校准按钮，称量组件读取重量并自动除皮后将检测舱取出，将籽棉多点取样放入检测框中，将检测框放在称量组件的检测框座103上，设备称量籽棉重量，并将数据上传至控制模块，控制模块根据重量发出推杆压缩指令，调节压缩形成，将棉花压缩至密度为166.7g/dm³，温度传感器91装在推板上，采用PT100,(-20～80)℃温度传感器，当推板压缩棉花后，温度传感器在压缩扫描结束时读取棉样温度。电机推杆结构8为直流24V、行程300mm、推力3000N的电动推杆。

进一步的，所述控制模块1包括工控机100和控制主板101，所述工控机100分别连接所述控制主板101、打印机2和电源模块3，所述控制主板101分别连接所述微波扫描组件2、温度传感器91、称重组件10和电机推杆组件8。

具体的，工控机100采用HSN28-2L6C主板。设备电路图见图6.

进一步的，还包括控制面板4、GPRS模块3和，所述4、GPRS模块3和红外扫描器6，打印机5分别连接所述控制模块的工控机100上，所述控制面板4显示控制模块1显示的重量值、颜色等级值及检测的回潮率数据，所述GPRS模块3除天线外，设备设在所述测量仪壳体框架11内，采用螺栓连接。

具体的，控制面板4采用4.3寸液晶控制面板，GPRS模块3为中国移动H7710GPRS数据传输模块。

进一步的，还包括红外条码扫描器6，所述红外条码扫描器6连接所述控制模块的工控机100上，用来读取检验单信息。

进一步的，显示面板上安装有数字键盘，用于传输籽棉颜色级的数据上传，本设备仅为数据传输，不做颜色级判断。

进一步的，设备的数据处理，控制均通过控制模块各电路板进行控制运算，保证各操作步骤的正常运行。

进一步的，所述测量仪壳体框架11下设有滚动轮，所述滚动轮为两个定向轮和两个万向轮，便于推行。

壳体框架底部为四轮小车结构，外包喷塑面板，四周安装有扶手，可自由推动。

需要说明的是，本实施例中设备的实际操作流程为：

打开电源模块开关，各单元上电，设备预热10分钟；

设备控制主板101启动自校准，电机推杆结构8将推板9推到正常压缩位置，微波扫描组件2启动，微波扫描组件2扫描空的检测舱7后计算幅值衰减平均值，并将该数据上传工控机100存储，设备记录除皮重量，记录空载微波衰减后的微波值。

将设备推行至测量位置，取出取样框，将棉样放入检测框，将检测舱放入称量位置；取样约4kg，放到称重板上称重，观察控制面板，称重范围在3.5～5之间即可，多去少补，满足要求为止，按确认按钮，设备记录棉样重量；

检查颜色等级，在键盘上选择输入颜色级，设备记录颜色等级输入值，面板控制面板4显示等级输入值。

扫描挂单条码，设备启动，电机推杆组件8根据程序计算需要压缩高度，将棉花在检验舱内压缩至相对位置，使棉花密度约166.7g/dm3,命令微波扫描组件4的扫描喇叭天线通过透波板扫描压缩后棉花，每秒钟采集2个数据，采集幅值变化值。

微波扫描结束后，温度传感器91读取棉花温度，工控机100计算采集的微波扫描值平均值，温度值，从条码上读取棉样种类，按照搭建的回潮计算模型公式计算回潮率。

工控机100面板控制面板显示回潮测试结果，将数据发送打印机2打印，并将数据存储在工控机主板中，通过GPRS模块3发送至相应系统数据库。

电机推杆结构8收回，将检测舱从设备中拉出，将棉花从检测舱中倒出。

取样，设备开始下一轮测试。

经过和烘箱法对比试验，本实用新型申请提供的测量仪的测试回潮率误差在1％以内，满足各项测试测量要求。

通过本实用新型，可在30秒内检测完成籽棉的回潮率，极大的提高了检测效率，通过温度补偿以及实时测量的方法，提高了籽棉回潮率检测精度。扩大了设备对回潮率的检测范围。该设备实时检测结果为棉花后续根据回潮率大小分类堆放提供依据，为后续处理过程中的回潮损失提供数据支持，为棉花加工厂后续精细化管理提供了便利。将回潮率测量范围由原来的5％～13％扩大到5％～35％，满现在日益增多的机采棉的回潮率检测需求。

设备各模块采用常见的螺纹螺栓方式安装在框架上，控制面板、红外条码扫描器和按钮等部件通过螺栓螺杆连接在本申请测量仪面板上。检测舱中籽棉是被检验物品，检测舱可以取出和放入；称重组件10也可以选用RW-AT01A称重传感器(带变送器)或其他现有技术中的称重传感器，每次测量前，根据读取的称量重量确定推板压缩距离，在确定棉花质量、压缩断面积的情况下，通过电动推杆调节推杆伸缩长度，将籽棉压缩到检测舱底部，从而保证籽棉的密度压缩至166.7g/dm3，选用的电动推杆型号为：YNT-04,24v,S＝300mm，负载3000N，也可以选用其他现有电动推杆设备；微波喇叭安装在检测舱外，通过两侧丝杠(SFU1204-3)导轨使其能够左右运动扫描舱内籽棉，检测舱在扫面位置安装透波板，减少发射和接收的喇叭天线在发射和接收微波过程的损耗。期间微波损耗仅是籽棉内水分子引起的损耗，从而建立和含水量之间的关系，以此测量籽棉回潮率。

本实用新型利用10GHZ微波对水分子敏感的特点，采用固定微波频率和固定功率对压缩成同密度的棉花进行扫描，通过扫描后微波吸收波幅值变化确定内部水分含量，从而确定籽棉的含水率，通过不同品种的籽棉在不同温度下换算成标准条件下的回潮率，解决棉花在收购过程中回潮率实时精确测量问题。另外的，检测过程设备自动测量，建立的检测模型统一，减少了棉农和加工厂之间因为回潮率之间的纠纷，由于数据自动上传服务器数据库，避免了更改检测数据的现象发生。

最后说明的是，本实用新型经过在新疆生产建设兵团第一师三团、九团、十二团等6个加工厂进行两个收花季试验试用及和烘箱进行对比，满足棉花加工厂籽棉收购回潮率检测的使用。以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.籽棉回潮率测量仪，包括测量仪壳体和框架，其特征在于，所述框架上设有控制模块，微波扫描组件、称重组件和控制面板，所述微波扫描组件为微波天线在丝杠上通过电机控制运动扫描；所述称重组件包括电子秤和秤盘、变送器；所述控制面板用于电量显示、颜色级输入、GPRS传输、红外扫描控制；所述框架下面两侧设有微波扫描组件，框架内部下面设有称重组件；所述微波扫描组件和称重组件分别连接所述控制模块；所述框架内部可放置检验压缩舱和固定一端的电机推杆结构，所述电机推杆结构的伸缩端与推板相连接，所述推板上设有温度传感器，所述温度传感器连接所述控制模块，所述电机推杆结构根据称重将籽棉压缩到同密度进行测量，保证测试模型的准确性。

2.根据权利要求1所述的籽棉回潮率测量仪，其特征在于，所述控制模块包括电路板、工控机和控制主板，所述工控机分别连接所述控制主板、控制面板，打印机和电源，所述控制主板分别连接所述微波扫描组件、温度传感器、称重组件和电机推杆结构。

3.根据权利要求2所述的籽棉回潮率测量仪，其特征在于，还包括控制面板、GPRS模块和存储模块，所述控制面板、GPRS模块和存储模块分别连接所述工控机，所述控制面板设在所述控制模块上，所述GPRS模块和存储模块均设在所述测量仪壳体内。

4.根据权利要求1所述的籽棉回潮率测量仪，其特征在于，所述微波扫描组件包括微波发射喇叭天线、微波接收喇叭天线和接近开关，所述微波发射喇叭天线和微波接收喇叭天线安装在丝杠导轨上，所述丝杠导轨固定在所述检验压缩舱对应两侧的测量仪壳体框架上。

5.根据权利要求2所述的籽棉回潮率测量仪，其特征在于，还包括红外条码扫描器，所述红外条码扫描器连接所述工控机，用于读取棉样编号信息。