Способ сепарации руды и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК B07C5/34 

Изобретение относится к сепарации руд по фотометрическим свойст-. вам.

Известен способ сепарации руды, заключающийся в подаче анализируемого куска руды в зону осмотра, сканирования куска руды лазерным излучением,. измерении коэффициента отражения излучения от исследуемого куска и сортировке руды в зависимости от этого измерения.

Известно также устройство для сепарации руды, содержащее узел подачи материала, лазер, оптически связанный через зеркальный сканатор с фотодетектором, и блок выделения полезных сигналов, соединенный с исполнительным механизмом tl.

Недостатком известных технических решений- является невысокая эффективность сепарации руды.

Цель изобретения - повышение эффективности сепарации руды.

Цель достигается тем, что в способе сепарации руды, заключающемся в подаче анализируемого куска руды в зону осмотра, сканирования куска руды лазерным излучением, измерении коэффициента отражений излучения от исследуемого куска и сортировке руды в

зависимости от этого измерения, измеряют угол сканирования куска руды, а сортировку руды производят с учетом измеренного значения, а также тем, что устройство для сепарации руды, содержащее узел подачи материала, лазер, оптически связанный через зеркальный сканатор с фотодетектором, li, блок выделения полезных сигналов, соединен10ный с исполнительн1Й механизмом, имеет световод, блок регистрации угла поворота сканатора, электронный ключ, регулируемый усилитель, преобразователь угол-напряжение, измеритель уровня

15 сигнала и блок анализа интенсивности излучения, при этом лазер через световод соединен с блоком регистрации угла поворота сканатора, выход которого соединен с входами преобразовате20ля угол-напряжение и измерителя уровня сигнала, подсоединенного своим первым выходом к входу блока анализа интенсивности излучения, выход фотоде.тектора подключен к первому входу

25 электронного ключа, второй вход которого подключен к первому выходу преобразователя угол-напряжение, а выход через первый вход регулируемого усилителя связан с входом блока вы30деления полезных сигналов, причем второй вход регулируемого усилителя подключен к вторым выходам измерите ля уровня сигнала и преобразователя угол-напряжение. На чертеже представлена блок-схе устройства, реализующего способ. Устройство для сепарации руды со держит лазер 1, многогранный зеркал ный сканатор 2, блок 3 регистрации угла поворота сканатора, состоящий, из диска с радиальными прорезями 4J световода 5 и приемника 6 излучения установленных по разные стороны дис ка против прорезей. Устройство содержит также фотодетектор 7, электронный ключ Ь, регулируемый устл-. литель 9, блок 10 выделения полезных сигналов, исполнительный механизм 11, преобразователь угол-напряжение 12, измеритель 13 уровня сигналов, пороговый блок 14, анализатор 15 неисправностей. Позицией 16 на чертеже обозначен кулачок руды, подвергаемый анализу и расположенный на узле 17 подачи материала. БЛОК анализа интенсивности излучения имеет пороговый блок 14 и анализатор 15 неисправностей. Блок 3 регистрации угла- поворота сканатора установлен на оси многогранного зеркального сканатора 2 и подключен к преобразователю уголнапряжение, который подсоединен к управляющим входам ключа 8 и регулируемого усилителя 9, .соединенного через ключ 8 с выходом фотодетектора 7 и входом блока 10 выделения полезных сигналов, выход которого подключен к исполнительному механизму 11. Вход блока 3 регистрации угла поворота сканатора подключен к измерителю 13 уровня сигналов, выходы кото рого соединены с управляющим входом регулируемого усилителя 9 непосредственно и с анализатором.5 неисправностей через пороговый блок 14. Блок 10 выделения полезных сигналов предназначен для выделения из аддитивной смеси полезных сигналов и сигналов помехи, поступающих с выхода фотодетектора 7 и усиленных усилителем 9 полезных сигналов. Последние могут отличать от сигналов помехи по амплитуде или длйтельности. Блок 10 имеет амплитудньтй и врем импульсный дискриминаторы. При этом .амплитудный дискриминато.р осуществляет селекцию входных сигналов по амплитуде, а время-импульсный дискри минатор по длительности. Помимо это полезнь й сигнал необходимо задержат На время, необходимое для перемещени куска породы в зону разделения, где на него должен воздействовать испол нительный механизм 11. Кроме этого, задержанный полезный сигнал необходимо сформировать по длительности, достаточной для того чтобы исполни тельный механизм мог выделить самый тяжелый кусок руды из потока. При этом сигнал долженбыть усилен по мощности на столько, чтобы от него мог сработать исполнительный механизм. , Преобразователь 12 предназначен для преобразования сигналов с блока 3 регистрации угла поворота сканатора в логические сигналы управлений ключом 8 и регулируемым усилителем 9. За время прохождения лазером одной строки на выходе блока 3 формируется последовательность из п импульсов , при этом каждому импульсу может быть поставлена в соответствие определенная функция. Например, импульсы с первого по пятый отключают регулируемый усилитель 9 от детектора 7 с помощью ключа 8, шестой импульс подключает усилитель 9 к фотодетектору 7. ,и устанавливает коэффициент усиления усилителя 9,равный К , седьмой импульс m(m п) устанавливает коэффициент К2..-К, причем коэффициенты К...К соответствуют дискретным значениям COS2-24 где KO и К ц, - коэффициент усиления тракта регистрации при положении сканатора, соответствующего направлению луча лазера в центр зоны осмотра, и при развороте сканатора на угол Ч , Наконец, начиная с импульса т+I до п - усилитель 9 внОвь отключается от фотодетектора. Для этого блок 10 должен содержать счетчики числа импульсов и необходимые комбинационные схемы. Измеритель 13 уровня сигналов предназначен для коррекции коэффициента усиления регулируемого усилителя 9 в.зависимости от изменения величины потока лазерного излучения, связанного с нестабильностью мощности излучения лазера 1. С этой целью измеритель 13 может содержать, например, несколько компараторов (амплитудных дискриминаторов), пороги которых соответствуют нескольким значениям мощности, излучаемой лазером 1. Сигнал с выхода приемника 6 излучения сравнивается по амплитуде созначением порогов компараторов, на входе которых вырабатываются логические сигналы управления усилителем 9, вносящим поправку в коэффициент усиления в соответствии с текущим значением мощности излучения лазера. Анализатор 15 неисправностей предназначен для определения по совокупности признаков вида неисправности, в том числе падения мощности излучения лазера ниже допустимого значения, остановку двигателя сйанатора и др. и с

этой целью содержит соответствующие комбинационные схемы. Поскольку все перечисленные блоки - электронныз устройства, выполненные с применение интегральных микросхем, то конструкция их идентична и выполне-на на печатных платах, установленных в модулях конструктива универсальных типовых конструкций. Ключ 8 представляет собой, например, устройство, состоящее из комплементарной пары полевых транзисторов, управляемых логическим сигналом. Клк)ч позволяет пропускать аналоговый сигнал при подаче на управляющий вход соответствующих сигналов . Регулируемый усилитель 9 представляет собой операционный усилитель, работающий в режиме масштабирования, у которого коэффициент усиления изменяется под действием управляющих сигналов путем изменения номинала входного резистора или резистора обратной связи. Пороговый блок 14 представляет собой компаратор,т.е операционный усилитель без обратной связи или с положительной обратной связью, у которого на один вход подается измеряемое входное напряжение, а на другой - опорное напряжение, а на его выходе напряжение, устанавливается на уровнях: логический О или логическая J. в зависимости от Того, превышает или нет входное напряжение величину опорного.

В основу изобретения положен принцип регулирован11я чувствительности приемного тракта в зависимос,ти от npocTpaHCTBefjHoro положения луча лазера, освещающего соответ,ствующий участок зоны осмотра.

Поток излучения, проходящий на чувствительную площадку фотодетектора , можно определить из следующего выражения

. S

Ф

Т5

где I - силы света, отраженного от куска руды в направлении фотодетектора; площадь чувствительной плоS щадки фотодетектора;

L расстояние от куска руды до зеркала сканатора (расстояние от сканатора до фотоприемника мало и им можно пренебречь). Расстояние Lq от зеркала до различных точек зоны осмотра при повороте зеркала сканатора в пределах угла

ISO

180

« +

Л

п Л п п - число граней сканатора, изменяется по следующему закону

I - L о Ч -

L0 - расстояние от зеркала сканатора до центра зоны осмотра.

Следовательно, поток излучения

Ф

1

Для получения сигнала, независящего от расстояния в пределах всей зоны осмотра, необходимо осуществлять регулировку коэффициента усиления в электрической части приемного тракта по закону

о . Ко

.tf

где KO - коэффициент усиления при попадании на фотодетектор све5- тового потока от центра / зоны осмотра. Устройствоj реализующее.способ, работ.аёт следующим образом.

Кусок руды 16 подается в зону осмотра, где облучается лазером 1. Сканирование лазерного луча вдоль зоны осмотра осуществляется многогранным зеркальным сканатором 2. Поток лазерного излучения отражается от поверхности куска руды 16 и через зер5кало сканатора попадает на фотодетектор 7. Электрический сигнал с выхода фотодетектора 7 через электронный ключ 8 поступает на вход регулируемого усилителя 9.. Усиленный сигнал по0дается на блок 10 выделения полезных сигналов, который осуществляет управление исполнительным механизмом 11, Блок 3 регистрации угла поворота .сканатора формирует импульсы, соответ5ствующие ряду значений угла поворота сканатора 2.Эти импульсы поступают в преобразователь 12 угол-напряжение, который осуществляетдискретные переключения коэффициента усиления регули0руемого усилителя 9 по закону, ступенчатого аппроксимирующему функцию

Ко

К

В-момент разворота лазерcos Zf

ный луч выходит за пределы зоны ос5мотра и, отражаясь от элементбв конструкции сканатора, ожет попасть на фотодетектор 7. Для предотвращения ложного срабатывания блок 12 от-;ключает регулируемый усилитель 9 от

0 фотодетектора 7 с помощью ключа 8. Так как блок . 3 регистрации угла поворота сканатора оптически связан с , выходом лазера 1, то электрические импульсы на выходе блока 3 несут информацию о величине по5тока лазерного излучения. Эти импульсы подаются на измеритель 13 уровня сигналов, который осуществляет изменение коэффициента усиления регулируемого усилителя 9 в зависимости от

0 изменений величины потока лазерного излучения.

Если интенсивность лазерного излучения уменьшится ниже заданного значения, то срабатывает пороговый блок

5