CN212525014U - 基于tdi与多能谱x射线检测技术改进的矿石分拣设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于TDI与多能谱X射线检测技术改进的矿石分拣设备，包括机身机架，其上安装有下料溜槽、皮带式运输装置、射线源总成、射线探测器、气动式执行组件、接料仓以及控制装置，所述控制装置分别与皮带式运输装置、射线源总成、射线探测器和气动式执行组件电气连接；皮带式运输装置包括两个皮带轴、张紧设置在两个皮带轴之间的皮带和驱动一个皮带轴转动的电机，皮带穿过射线源总成和射线探测器之间；下料溜槽位于皮带一端的上方，气动式执行组件靠近设置在皮带另一端。本实用新型具有更高的分辨精度和射线利用率，物料识别能力强，能更好地替代人工作业，提高劳动生产效率，更好地完成矿石智能识别与拣选。
Description
技术领域
本实用新型涉及矿石机器视觉识别分析与拣选技术领域，特别涉及一种基于TDI与多能谱X射线检测技术改进的矿石分拣设备。
背景技术
当前在矿石在线分拣领域，主要的检测技术有可见光检测、近红外线检测、激光检测、XRF(X射线荧光光谱分析)、XRT(X射线透射)。其中只有XRT可以检测到矿石的内部组成，其他的技术都只能检测到矿石的表面，所以XRT在识别的准确率方面有着得天独厚的优势，也因此成为当前的主流矿石分拣检测技术。而在XRT检测领域，自1953年Jacobson率先提出DEXRT(双能X射线透射)成像技术以来，DEXRT已广泛应用于医疗和工业CT、机场和客运站安全检查、无损检测等领域，近年在矿石在线分拣领域也逐渐成为了主流的检测技术。DEXRT采用两种不同闪烁体分别检测不同能量区间X射线能量强弱的方式来获得两个通道的信息，从而克服被测物的厚度对识别带来的影响。但是闪烁体本身的具有光电转化效率和灵敏度都较低，且易受散射影响的特点，使得图像的对比度和清晰度都受到很大的限制，而且不同闪烁体之间感光区域也有很大的重叠，使得两个通道的信息产生了较大的相互干扰，这些都是DEXRT技术在矿石在线分拣领域取得更优性能的瓶颈。
TDI(Time Delay and Integration)时间延长积分成像技术，是一种扫描技术，是在桢传输设备与采集目标的运动对齐并同步的前提下，对同一采集目标进行多线多次曝光累加电荷产生响应度更高的图像信号。多次曝光本质上提升了扫描时的感光灵敏度，同时多级电荷累加也能有效解决扫描对于光响应不均匀性不敏感的问题。因此与传统的线扫描技术相比，TDI技术能在较低的光照水平下提供了更高的分辨精度、对比度与信噪比。TDI技术基本机制如图1所示意。
TDI技术最早用于可见光线扫描相机，用于解决相机在极高分辨率下，成像质量差的问题。它是解决闪烁体本身的光电转化效率和灵敏度较低问题的理想方案，也正逐渐应用到食品检测、医用CT和无损检测领域等。
多能谱探测器主要是指根据CdTe(碲化镉)和CZT(碲锌镉)这两种半导体探测材料制成的X射线探测器。其成像原理为依靠加在探测器两端的电压(偏压)将入射光子与探测材料直接相互作用产生的电子-空穴对进行收集而产生电离电流信号。X射线探测器的作用原理如图2所示。
闪烁体探测器与多能谱探测器对比：
由上表比较可知：相较于闪烁体探测器而言，多能谱探测器不仅具有更高的射线灵敏度和更高的信噪比，同时能够无重叠地做更多能区的分辨，在物料的识别能力方面是质的飞跃。
综上所述：DEXRT技术作为在矿石在线分拣领域的主流技术，在取得更优性能的存在重大的瓶颈，而TDI与多能谱X射线检测技术探测器的技术特点正好能够突破此瓶颈。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供基于TDI与多能谱X射线检测技术改进的矿石分拣设备，其至少解决了部分上述问题。
本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
基于TDI与多能谱X射线检测技术改进的矿石分拣设备，包括机身机架，所述机身机架上安装有位于其右侧的下料溜槽、位于其底部的皮带式运输装置、位于其中间顶部的射线源总成、位于其中间且与所述射线源总成相对设置的射线探测器、位于其左侧顶部的气动式执行组件、位于其左侧底部的接料仓以及位于其左侧的控制装置，所述控制装置分别与所述皮带式运输装置、所述射线源总成、所述射线探测器和所述气动式执行组件电气连接；所述皮带式运输装置包括两个皮带轴、张紧设置在两个所述皮带轴之间的皮带和驱动一个所述皮带轴转动的电机，所述皮带穿过所述射线源总成和所述射线探测器之间；所述下料溜槽位于所述皮带一端的上方，所述气动式执行组件靠近设置在所述皮带另一端；所述接料仓包括第一料仓和第二料仓，所述第二料仓位于所述气动式执行组件的下方，所述第一料仓临近设置在所述第二料仓的左侧。
进一步优选为：所述射线源总成包括工业X射线源和位于所述工业X射线源下方的准直防护装置。
进一步优选为：所述机身机架上还设置有托板组件，所述托板组件设置在所述皮带下面。
进一步优选为：所述托板组件包括多个托块和条孔，多个所述托块与所述皮带相抵，所述条孔的设置方向与所述皮带转动的方向相垂直，所述射线探测器位于所述条孔的下方。
进一步优选为：所述机身机架上还设有位于所述皮带的上方的封尘板，所述封尘板靠近所述下料溜槽，且所述封尘板上设置有集尘孔。
进一步优选为：所述机身机架上还设置有与所述控制装置电气连接的散热空调。
进一步优选为：所述气动式执行组件为喷气气嘴。
进一步优选为：所述工业X射线源的设备参数为最高电压为225KV，功率在4.5KW/h以下。
进一步优选为：所述控制装置为PC计算机或嵌入式控制计算器。
进一步优选为：所述射线探测器为X射线TDI探测器或多能谱探测器。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：用于工业生产中的矿石智能识别与拣选，具有速度快、信息量大、准确率高、效率高的特点，与当前主流的DEXRT(Dual EnergyX-Ray Transmission)双能射线透射技术相比，不仅具有更高的分辨精度和射线利用率，同时在物料识别能力方面也有质的提升，能更好地替代人工作业，减少劳动强度，完成人类不能完成的工作，提高产品生产质量和劳动生产效率。本实用新型节能、环保，且对人体不会造成不可逆转的伤害；采用X射线穿透技术，能够检测到矿石内部的信息，在高速性、稳定性、可重复性、检测深度等方面的能力远远超过人类视觉系统；很大程度上解决了工业生产现场矿石特征分布奇异、基于矿石表面难以判别的非常规态势矿石的分选问题；用于工业生产矿石识别分析与拣选，矿石识别率≥90％，废石抛出率≥15％，产能≥60t/h；本实用新型中，涵盖所有XRT检测技术可分辨、识别、预选的具有成像效应的贵金属、有色金属、稀有金属、非金属等矿石；通过准直防护装置以及托盘组件的设置，能够确保矿石在皮带输送过程中，得到良好检测效果，为分选提供良好的前提。
附图说明
图1是本实用新型背景技术中的TDI技术基本机制图；
图2是本实用新型背景技术中的X射线探测器的作用原理图；
图3是本实用新型一实施例中基于TDI与多能谱X射线检测技术改进的矿石分拣设备的立体结构示意图；
图4是本实用新型一实施例中基于TDI与多能谱X射线检测技术改进的矿石分拣设备的剖视图；
图5是本实用新型一实施例中基于TDI与多能谱X射线检测技术改进的矿石分拣设备的部分立体结构示意图；
图6是本实用新型一实施例中基于TDI与多能谱X射线检测技术改进的矿石分拣设备的部分立体结构示意图；
图中，1、机身机架；2、皮带式运输装置；3、射线源总成；4、下料溜槽；5、射线探测器；6、气动式执行组件；7、控制装置；8、散热空调；9、接料仓；11、托板组件；12、集尘孔；13、封尘板；21、皮带；22、皮带轴；23、电机；31、工业X射线源；32、准直防护装置；91、第一料仓；92、第二料仓；111、条孔；112、托块。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
在本实用新型的一个实施例中，参考图3至图6，提供了基于TDI与多能谱X射线检测技术改进的矿石分拣设备，包括机身机架1，机身机架1上安装有位于其右侧的下料溜槽4、位于其底部的皮带式运输装置2、位于其中间顶部的射线源总成3、位于其中间且与射线源总成3相对设置的射线探测器5、位于其左侧顶部的气动式执行组件6、位于其左侧底部的接料仓9以及位于其左侧的控制装置7，控制装置7分别与皮带式运输装置2、射线源总成3、射线探测器5和气动式执行组件6电气连接；
具体地，皮带式运输装置2包括两个皮带轴22、张紧设置在两个皮带轴22之间的皮带21和驱动一个皮带轴22转动的电机23，皮带21穿过射线源总成3和射线探测器5之间；下料溜槽4位于皮带21一端的上方，气动式执行组件6靠近设置在皮带21另一端；接料仓9包括第一料仓91和第二料仓92，第二料仓92位于气动式执行组件6的下方，第一料仓91临近设置在第二料仓92的左侧。射线源总成3包括工业X射线源31和位于工业X射线源31下方的准直防护装置32。准直防护装置32用于屏蔽掉工业X射线源31散射的射线，能够垂直向皮带21上射出。机身机架1上还设置有托板组件11，托板组件11设置在皮带21下面，使得皮带21的水平面保持与射线方向垂直。优选地：托板组件11包括多个托块112和条孔111，多个托块112与皮带21相抵，使得整个皮带21表面尽可能地保持在同一平面上，没有出现凹陷情况，条孔111的设置方向与皮带21转动的方向相垂直，这样工业X射线源31发出的射线穿过皮带从条孔111穿出，射线探测器5位于条孔111的下方，接收射线。矿石从下料溜槽4进入到皮带21，在电机23的带动下，皮带21将矿石从右向左输送，当矿石经过射线源总成3的下方时，工业X射线源31发射的射线经过准直防护装置32，射到皮带21上，再被射线探测器5检测到，而当遇到矿石时，就会在射线探测器5上留下盲点，根据盲点的情况进行分析，也就是矿石在射线探测器5上留下成像信息。具体地，由于皮带21需满足一定的工业生产速度需求，射线探测器5需满足：扫描频率≥2.5Hz，为更好的保留矿石的成像信息，根据矿石情况像素尺寸选择的范围在0.1-1.5mm之间；工业X射线源31需满足：最高电压为225KV，功率在4.5KW/h以下；控制装置7根据射线探测器5上的信息，进行处理后，判断出矿石是否符合要求，若符合要求，则控制气动执行组件6不工作，此时矿石在皮带21左边的出口处，惯性掉入到第一料仓91中；若不符合要求，则控制气动执行组件6进行喷气，使得矿石离开皮带21后受到来自其上方喷气的作用，则落入到第二料仓92中，这样就实现了矿石的分拣。
可选地：机身机架1上还设有位于皮带21的上方的封尘板13，封尘板13靠近下料溜槽4，且封尘板13上设置有集尘孔12。封尘板13能够有效将进入到皮带21上的矿石所带来的灰尘盖住在机身机架1内，同时通过风机从集尘孔12处带走灰尘，确保了良好的作业环境。
可选地：机身机架1上还设置有与控制装置7电气连接的散热空调8，来对整个设备进行散热，确保设备的运行寿命以及工作安全。在本实用新型的一个实施例中，气动式执行组件6为喷气气嘴；控制装置7为PC计算机，当然也可以是嵌入式控制计算器；射线探测器5为X射线TDI探测器，当然也可以是多能谱探测器。
工业矿石识别分析与拣选生产，在矿石经破碎、振动筛粒度分级、水洗之后，各种不同粒度级别的原矿石进入皮带式运输装置2，工业X射线源31需安装在皮带21的上方，距离皮带21的高度300mm-1000m处，工业X射线源31的管头辐射区域中心面与皮带21平面垂直；射线探测器5需安装在皮带21中间，工业X射线源31的管头正下方，射线探测器5感光平面与皮带21平面平行。
由于运输带需满足一定的工业生产速度需求，射线探测器5需满足：扫描频率≥2.5Hz，为更好的保留矿石的成像信息，根据矿石情况像素尺寸选择的范围在0.1-1.5mm之间；工业X射线源31需满足：最高电压为225KV，功率在4.5KW以下；选用喷气气嘴作为执行装置，则喷气次数的最高频率为1000Hz。
本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种基于TDI与多能谱X射线检测技术改进的矿石分拣设备，包括机身机架，其特征在于：所述机身机架上安装有位于其右侧的下料溜槽、位于其底部的皮带式运输装置、位于其中间顶部的射线源总成、位于其中间且与所述射线源总成相对设置的射线探测器、位于其左侧顶部的气动式执行组件、位于其左侧底部的接料仓以及位于其左侧的控制装置，所述控制装置分别与所述皮带式运输装置、所述射线源总成、所述射线探测器和所述气动式执行组件电气连接；所述皮带式运输装置包括两个皮带轴、张紧设置在两个所述皮带轴之间的皮带和驱动一个所述皮带轴转动的电机，所述皮带穿过所述射线源总成和所述射线探测器之间；所述下料溜槽位于所述皮带一端的上方，所述气动式执行组件靠近设置在所述皮带另一端；所述接料仓包括第一料仓和第二料仓，所述第二料仓位于所述气动式执行组件的下方，所述第一料仓临近设置在所述第二料仓的左侧。
2.根据权利要求1所述的基于TDI与多能谱X射线检测技术改进的矿石分拣设备，其特征在于：所述射线源总成包括工业X射线源和位于所述工业X射线源下方的准直防护装置。
3.根据权利要求1所述的基于TDI与多能谱X射线检测技术改进的矿石分拣设备，其特征在于：所述机身机架上还设置有托板组件，所述托板组件设置在所述皮带下面。
4.根据权利要求3所述的基于TDI与多能谱X射线检测技术改进的矿石分拣设备，其特征在于：所述托板组件包括多个托块和条孔，多个所述托块与所述皮带相抵，所述条孔的设置方向与所述皮带转动的方向相垂直，所述射线探测器位于所述条孔的下方。
5.根据权利要求1所述的基于TDI与多能谱X射线检测技术改进的矿石分拣设备，其特征在于：所述机身机架上还设有位于所述皮带的上方的封尘板，所述封尘板靠近所述下料溜槽，且所述封尘板上设置有集尘孔。
6.根据权利要求1所述的基于TDI与多能谱X射线检测技术改进的矿石分拣设备，其特征在于：所述机身机架上还设置有与所述控制装置电气连接的散热空调。
7.根据权利要求1所述的基于TDI与多能谱X射线检测技术改进的矿石分拣设备，其特征在于：所述气动式执行组件为喷气气嘴。
8.根据权利要求2所述的基于TDI与多能谱X射线检测技术改进的矿石分拣设备，其特征在于：所述工业X射线源的设备参数为最高电压为225KV，功率在4.5KW/h以下。
9.根据权利要求1所述的基于TDI与多能谱X射线检测技术改进的矿石分拣设备，其特征在于：所述控制装置为PC计算机或嵌入式控制计算器。
10.根据权利要求1所述的基于TDI与多能谱X射线检测技术改进的矿石分拣设备，其特征在于：所述射线探测器为X射线TDI探测器或多能谱探测器。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020663606.4U CN212525014U (zh) | 2020-04-27 | 2020-04-27 | 基于tdi与多能谱x射线检测技术改进的矿石分拣设备 |
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| CN202020663606.4U CN212525014U (zh) | 2020-04-27 | 2020-04-27 | 基于tdi与多能谱x射线检测技术改进的矿石分拣设备 |
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| CN202020663606.4U Active CN212525014U (zh) | 2020-04-27 | 2020-04-27 | 基于tdi与多能谱x射线检测技术改进的矿石分拣设备 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN212525014U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113522792A (zh) * | 2021-07-14 | 2021-10-22 | 伯特利(山东)工业设备有限公司 | 一种xtf探测器 |
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2020
- 2020-04-27 CN CN202020663606.4U patent/CN212525014U/zh active Active
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