Устройство управления сепарацией Советский патент 1991 года по МПК B07C5/342 B03B13/06 

Изобретение относится к разделению предметов по их фотометрическим свойствам и может быть использовано для выделения из жильного кварца кусков, отраженных слабопрозрачными минеральными включениями (вкраплениями).

Цель изобретения - повышение точности, распознавания пестроцветных кусков.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 и 3 - фрагменты кусков; на фиг. 4 и 5 -диаграммы работы отдельных блоков устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит транспортный механизм 1, световод 2, источник 3 плоского луча, коллиматор 4, фотодиодную линейку 5, двигатель 6, синий фильтр 7, красный фильтр 8, фотоумножитель 9, вычислительный блок-блок деления 10. ключи 11-14,. элементы 15 и 16 памяти, блок 17 вычитания модуля разницы сигналов от смежных полос, задатчик порога, выполненный в виде масштабирующего потенциометра 18, компараторы 19 и 20. формирователи прямоугольных импульсов (ФПИ) 21 и 22, триггер 23. элемент 2 И 24, блок задержки (БЗ) 25. исполнительный механизм (ИМ) 26, хвостовой бункер 27 и концентратный бункер 28, резисторы R1, R2 конденсаторы С1, С2 и диоды V1, V2, на которых реализованы элементы 29 памяти, блок 30 формиро- ваниянулевогосигнала,

дифференцирующая цепь 31.

Зоной осмотра является поле плоского светового луча источника 3. Толщину светового луча принимают равной или большей минимального размера вкраплений, наблюдаемых на кусках месторождения, где намечается фотометрическая технология обогащения.

Период смены фильтров 7 и 8 перед фотоумножителем 9 принимают равным или большим временного промежутка, за

w

Ё

Оч СП

чэ

со

который кусок перемещается через зону осмотра на расстояние, равное минимальному размеру вкраплений.

Периодической сменой фильтров 7 и 8 перед фотоумножителем 9 и перемещением куска через зону осмотра, сформированной световым полем плоского луча, реализуется операция разбиения поверхности куска на полосы.

Указанные параметры позволяют получать наибольшую разницу сигналов от полосы с вкраплениями, имеющую минимальные размеры, от полосы, не имеющей вкраплений.

Полоса пропускания синего фильтра 7 должна обеспечивать пропускание спектра отраженного светового потока синим вкраплением и максимальное подавление спектра отраженного светового потока коричневым (желтым) вкраплением. Полоса пропускания красного фильтра 8 соответственно должна обеспечивать прохождение светового потока, отраженного желтым или коричневым вкраплением, и подавление светового потока от синего вкрапления.

Куски 32 подают в зону осмотра поочередно в произвольные моменты времени и с любыми, но не менее ширины зоны осмотра, интервалами. После включения устройства в работу куски 32 с транспортного механизма 1 поштучно попадают в зону осмотра.

При пересечении куска светового потока плоского луча источника 3 образуется тень, которую регистрируют фотодиодной линейкой 5. Сигнал Sx, пропорциональный тени куска, одновременно пропорционален площади полосы, облучаемой плоским лучом источи и каЗ. Этот сигнал вырабатывается фотодиодной линейкой 5.

Световой поток tp0, отраженный от поверхности куска 32, через светодиод 2 и попеременно подставленные фильтры 7 и 8 проходит на фотоумножитель 9. Смена фильтров 7 и 8 обеспечивается вращением вала двигателя 6. Световой поток фотоумножителем 9 преобразуется в сигнал Ug.

Сигналы Ug и Sx поступают на входы блока 10, который определяет текущее значение отношения -jr- и преобразует его в

сигнал Uio.

Сигналы Ui2, соответствующие моменту нахождения перед фотоумножителем 9 красного фильтра 8, например через ключ 11, запоминаются элементом 15 памяти, таким образом формируется 1-й сигнал согласно формуле изобретения, а сигналы Ug. соответствующие моменту нахождения пе0

5

ред фотоумножителем 9 синего фильтра 7, запоминаются соответственно на элементе 16 памяти через ключ 12 (т.е. формируется 2-й сигнал согласно формуле изобретения).

Текущее значение сигнала Uio для красного фильтра с выхода ячейки 15 поступают на 1-й вход блока 17, а текущие значения сигнала Uio для синего фильтра с выхода элемента 16 памяти проходят на 2-й вход блока 18.

Блок 17 вычисляет модуль А разницы сигналов от смежных полос по формуле (т.е. определяют 3-й сигнал согласно формуле изобретения)

АН UK15-U

16

(1)

где U is, U 16 - электрические сигналы с выхода соответственно элемента 15 (красный фильтр перед фотоумножителем) и элемента 16 (синий фильтр перед

фотоумножителем).

Модуль А блок 17 преобразует в электрический сигнал Ui, который поступает на первый вход компаратора 19. На его второй вход через масштабирующий потенциометр

18 подается сигнал с элемента 16 памяти.

Положение движка масштабирующего потенциометра 18 находят экспериментальным путем. Для этого, пробрасывая через зону осмотра чистые и пестроцветные куски, находят такое его положение, при котором исполнительный механизм 26 отдувает в хвостовой бункер 27 только пестроцветные куски.

Элементы V1 и V2, R1 и R2, С1 и С2,

блоки 20, 21, 23, 13 и 14 формируют алгоритм записи сигнала Uio в ячейки 15 и 16.

Блоки 22, 24-26 формируют алгоритм отделения чистых кусков в концентратный бункер 28.

Алгоритм распознавания чистых и пест- роцветных кусков поясняется диаграммами на фиг. 4 и фрагментами кусков, изображенными на фиг. 2 и 3,

При прохождении чистого куска через

зону осмотра (фиг. 2) любые его смежные полосы имеют одинаковую удельную отражательную способность. Под удельной отражательной способностью (УОС) понимают величину

Si

(2)

5

где Ui - сигнал фотоумножителя, пропорциональный световому потоку, отраженному от 1-й полосы поверхности куска;

Si - сигнал, пропорциональный площади 1-й полосы.

Поэтому для чистого куска величин ы 1 Ul-Ш 1 S S2

0.

При прохождении пестроцветного куска через зону осмотра (фиг. 3) полоса чистой поверхности имеет УОС, отличную от УОС полосы с вкраплением. Поэтому для пест- роцветног о куска величина

, 1 Si S2 °

На основании изложенных физических принципов устройство распознает такие куски следующим образом.

Сигнал Sx/Sx (t) (фиг. 4) преобразуется блоком 22 в прямоугольный импульс U2(t), (фиг. 4). При этом он начинается позже сигнала Sx и раньше его заканчивается (U22(t), фиг. 4). Образованные таким образом паузы позволяет в элементах 15 и 16 памяти производить записи сигналов с блока 10, что обеспечивает блокировку ложного сигнала с выхода блока 19 в моменты действия сигнала LJ22(t), который разрешает проходить сигналам с компаратора 19 через элемент 2И 24 на блок 25 и ИМ 26. Ложные сигналы на выходе блока 17 и соответственно компаратора 19 появляются в начале и конце каждого куска (Ui(t), Uig(t), t0, ti, t2, ta).

При нахождении в зоне осмотра белой поверхности сигналы, зарегистрированные фотоумножителем 9 через красный и синий фильтры, одинаковые. Поэтому в ячейках 15 и 16 запоминаются сигналы одинаковых амплитуд. При наличии вкрапления в ячейках 15 и 16 появляются разные сигналы (Uio(t), Uis(t), Ui6(t), ti). Разность сигналов блок 17 преобразует в электрический сигнал Ui, который поступает на 1-й вход компаратора 19. Если амплитуда сигнала 17 будет больше амплитуды сигнала с движка потенциометра 18, то компаратор 19 вырабатывает сигнал U19 (Uig(t), ti). Так как в этот момент на втором входе элемента 2 И 24 присутствует сигнал с блока 22, то сигнал Uig через БЗ 25 включает ИМ 26, который отдувает пестроц- ветный кусок в хвостовой приемник.

Аналогично определяют цветность полностью окрашенного куска. Например если кусок синий, то в элементах 15 и 16 памяти регистрируют разные по амплитуде сигналы, что в конечном счете приводит к включению исполнительного механизма.

Алгоритм записи сигнала Iho в элементы 15 и 16 памяти осуществляется следующим образом (фиг. 5).

Сигналы с фотоумножителя 9 имеют вид полусинусоид (Ug(t)). Максимальная амплитуда этих сигналов через диод VI запоминается в конденсаторе CI и хранится примерно до середины периода смены фильтров. Время хранения определяется соотношением R1 и CI. Сигналы на конденсаторе CI имеют форму, представленную на диаграмме Uci(t). Начиная с вершины импульса сигнала Ug на выходе компаратора 20 формируется прямоугольный импульс,

который заканчивается одновременно с сигналом на конденсаторе CI (U2o(t)). С помощью резисторов R3 и R4 и источника UCM компаратор 20 удерживается в нулевом положении при отсутствии сигналов на обоих

его входах. Передние фронты сигналов U20 дифференцируются цепью С2, R2, V2, нормируются блоком 21 по амплитуде и фронтам, а затем подаются на счетный вход триггера 23 и одновременно на информационные входы ключей 13 и 14. Так как триггер 23 делит поступающую на его вход частоту на два (1)2з(т.)), то ключи 13 и 14 поочередно пропускают импульсы с блока 21, которые в свою очередь поочередно открывают ключи

11 и 12.

Длительность открытого состояния ключей 11-14 определяется параметрами цепи R2, С2 и выбирается равной 0,5-1,0% длительности импульсов сигнала Ug, что позволяет записывать в элементы 15 и 16 памяти максимальные амплитуды сигнала УюНа фиг. 5 для наглядности сверху показан в растянутом виде фрагмент поверхности пятнистого (пестроцветного) куска и соответствующие этому фрагменту диаграммы сигналов.

Формула изобретения

Устройство управления сепарацией, содержащее узел подачи, источник излучения, приемники отраженного излучения, один из которых выходом соединен с первым входом первого вычислительного блока , второй вычислительный блок и задатчик порога, выходами соединенные с входами первого компаратора, второй компаратор, формирователь и блок задержки, выходом соединенный с исполнительным механизмом, отличающееся тем, что, с целью повышения точности распознавания пест- роцветных кусков, оно дополнительно содержит электронные ключи, элементы памяти, блок формирования нулевого сигнала, дифференцирующую цепь, триггер, элемент 2И и дополнительный формирователь, при этом второй приемник отраженного из-, лучения выполнен в виде световода, оптически связанного посредством связанного

двуцветного фильтра, установленного с возможностью вращения с фотоэлектронным умножителем, при этом вычислительные блоки являются соответственно блоком определения отражательной способности куска и блоком вычисления разности

интенсивности сигналов от смежных полос, при этом выход фотоэлектронного умножителя соединен с вторым входом блоком определения отражательной способности куска, выходом связанного с первыми входами первых ключей, выходы которых соединены с входами первого и второго элементов памяти, выход первого из которых подключен к первому входу блока вычисления разности интенсивности сигналов от смежных полос, выход второго элемента памяти соединен с вторым входом блока вычисления разности интенсивности сигналов от смежных полос и с входом задатчика порога, выход первого компаратора соединен с первым входом элемента 2И, выходом

0

5

подключенного к входу блока задержки, выход фотоэлектронного умножителя дополнительно подключен к входам блока формирования нулевого сигнала и третьего элемента памяти, выходы которых связаны с входами второго компаратора, выход которого через дифференцирующую цепь и дополнительный формирователь соединен с входами триггера и с первыми входами вторых ключей, выходами связанных с вторыми входами первых ключей, выходы триггеров подключены к вторым входам вторых ключей, а выход первого приемника отраженного излучения дополнительно через формирователь связан с вторым входом элемента 2 И.

Изобретение относится к разделению предметов по их отражательной способности, может быть использовано для выделения из жильного кварца кусков, пораженных слабопрозрачными минеральными включениями, и позволяет повысить точность рас- познавания пестроцветных кусков. Устройство содержит узел подачи, источник излучения, приемники отраженного излучения, один из которых выполнен в виде световода, оптически связанного посредством двуцветного фильтра, установленного с возможностью вращения с фотоэлектронным умножителем, вычислительные блоки, компараторы, ключи, элементы памяти, блок формирования нулевого сигнала, дифференцирующую цепь, формирователи,элемент 2 И и триггер. 5 ил.

10

1-,

А-А

5-6

фиг 1

Чистый кусок

/Vf.Sf ШП2

t/ilst У

JL.fiLl 0

J/ SZ i

0.2

А г/r// вкрапленностью

M

Uz

40

Ґ---Ґ to

Фиг.З

ФигЛ

LO cij

g