1.本发明涉及金属材料领域，尤其涉及一种利用硬度分析的机械状态监控系统及方法。
背景技术：
2.金属材料是指具有光泽、延展性、容易导电、传热等性质的材料。一般分为黑色金属和有色金属两种。黑色金属包括铁、铬、锰等。其中钢铁是基本的结构材料，称为“工业的骨骼”。由于科学技术的进步，各种新型化学材料和新型非金属材料的广泛应用，使钢铁的代用品不断增多，对钢铁的需求量相对下降。但迄今为止，钢铁在工业原材料构成中的主导地位还是难以取代的。
3.当前，破碎机械能够对硬度较低的金属材料进行有效破碎，以方便后期的金属材料的加工，也允许对硬度较低的金属材料进行破碎，例如，铝制材料。然而，一旦破碎机械的入料口存在面积较大的高硬度金属材料时，由于面积原因导致需要执行对这些高硬度金属材料的破碎操作，但由于硬度原因导致执行破碎操作时会损伤损坏破碎机械的破碎部件。
技术实现要素：
4.为了解决相关领域的技术问题，本发明提供了一种利用硬度分析的机械状态监控系统及方法，能够对破碎机械的入料口存在的面积较大的高硬度金属材料进行实时鉴别，以在这些高硬度金属材料的硬度超过圆锥破碎机械的破碎极限时，执行难以执行破碎的破碎机械的状态的及时通知和上报。
5.相比较于现有技术，本发明具备以下两处关键的发明点：
6.(1)对圆锥破碎机械的进料中存在的各种金属材料进行鉴别，并对有效存在的数个金属材料进行硬度排序，以在硬度最高的金属材料对应的硬件超过圆锥破碎机械的破碎极限时，执行对应的硬度超标信息的通知操作以避免损坏圆锥破碎机械；
7.(2)采用包括进料圆筒、螺母护盖、主轴、定齿板、动齿板、内铜覆层、外铜覆层、机架、清腔油缸、传动轴架、主机带轮、传动轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、释放弹簧和帽架的针对性设计的圆锥破碎主体，用于提升材料破碎的精度和效率。
8.根据本发明的一方面，提供了一种利用硬度分析的机械状态监控系统，所述系统包括：
9.圆锥破碎主体，包括进料圆筒、螺母护盖、主轴、定齿板、动齿板、内铜覆层、外铜覆层、机架、清腔油缸、传动轴架、主机带轮、传动轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、释放弹簧和帽架，所述螺母护盖设置在所述主轴的顶端，内铜覆层围绕所述主轴的底部设置，所述外铜覆层围绕所述内铜覆层设置，所述螺母护盖、主轴、定齿板、动齿板、内铜覆层、外铜覆层、清腔油缸、传动轴架、主机带轮、传动轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、释放弹簧和帽架都设置在所述机架上，所述主机带轮设置在所述传动轴架内，所述传动轴水平设置，所述第一锥齿轮设置在所述传动轴的左侧且与所述传动轴的左侧连接，所述主机带轮设置在所述传动轴的右
侧且与所述传动轴的右侧连接，所述第二锥齿轮大于所述第一锥齿轮且与所述第一锥齿轮扣接，所述释放弹簧设置在所述第二锥齿轮的上方且位于所述帽架的下方，所述进料圆筒设置在所述螺母护盖的上方且底部为锥状开口以及顶部为圆形开口；
10.视觉采集部件，设置在所述进料圆筒的正上方，用于对所述进料圆筒内部的进料场景执行视觉采集动作，以获得对应的圆筒内部图像；
11.亮度提取机构，与所述视觉采集部件连接，用于基于各种金属的亮度数值范围识别所述圆筒内部图像中存在的每一种金属所在的图像分块；
12.类型解析机构，与所述亮度提取机构连接，用于将所述圆筒内部图像中占据面积超限的金属类型作为有效金属类型，以获得所述圆筒内部图像中的各个有效金属类型；
13.硬件辨识设备，与所述类型解析机构连接，用于获取接收到的各个有效金属类型分别对应的各个材料硬度，并将材料硬度最高的有效金属类型对应的材料硬度作为参考硬度输出；
14.状态鉴定设备，与所述硬件辨识设备连接，用于在接收到的参考硬度低于所述圆锥破碎主体允许的最高破碎硬度时，发出硬度可靠指令。
15.根据本发明的另一方面，还提供了一种利用硬度分析的机械状态监控方法，所述方法包括：
16.使用圆锥破碎主体，包括进料圆筒、螺母护盖、主轴、定齿板、动齿板、内铜覆层、外铜覆层、机架、清腔油缸、传动轴架、主机带轮、传动轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、释放弹簧和帽架，所述螺母护盖设置在所述主轴的顶端，内铜覆层围绕所述主轴的底部设置，所述外铜覆层围绕所述内铜覆层设置，所述螺母护盖、主轴、定齿板、动齿板、内铜覆层、外铜覆层、清腔油缸、传动轴架、主机带轮、传动轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、释放弹簧和帽架都设置在所述机架上，所述主机带轮设置在所述传动轴架内，所述传动轴水平设置，所述第一锥齿轮设置在所述传动轴的左侧且与所述传动轴的左侧连接，所述主机带轮设置在所述传动轴的右侧且与所述传动轴的右侧连接，所述第二锥齿轮大于所述第一锥齿轮且与所述第一锥齿轮扣接，所述释放弹簧设置在所述第二锥齿轮的上方且位于所述帽架的下方，所述进料圆筒设置在所述螺母护盖的上方且底部为锥状开口以及顶部为圆形开口；
17.使用视觉采集部件，设置在所述进料圆筒的正上方，用于对所述进料圆筒内部的进料场景执行视觉采集动作，以获得对应的圆筒内部图像；
18.使用亮度提取机构，与所述视觉采集部件连接，用于基于各种金属的亮度数值范围识别所述圆筒内部图像中存在的每一种金属所在的图像分块；
19.使用类型解析机构，与所述亮度提取机构连接，用于将所述圆筒内部图像中占据面积超限的金属类型作为有效金属类型，以获得所述圆筒内部图像中的各个有效金属类型；
20.使用硬件辨识设备，与所述类型解析机构连接，用于获取接收到的各个有效金属类型分别对应的各个材料硬度，并将材料硬度最高的有效金属类型对应的材料硬度作为参考硬度输出；
21.使用状态鉴定设备，与所述硬件辨识设备连接，用于在接收到的参考硬度低于所述圆锥破碎主体允许的最高破碎硬度时，发出硬度可靠指令。
22.本发明的利用硬度分析的机械状态监控系统及方法逻辑可靠、安全稳定。由于能
够对破碎机械的入料口存在的面积较大的高硬度金属材料进行实时鉴别，以在高硬度金属材料的硬度超过圆锥破碎机械的破碎极限时，避免执行破碎操作，从而降低破碎部件损伤的风险。
具体实施方式
23.下面将对本发明的利用硬度分析的机械状态监控系统及方法的实施方案进行详细说明。
24.硬度是衡量金属材料软硬程度的一种性能指标。硬度试验由于具有试验方法简单、快速、不破坏零件、和其他力学性能存在一定关系等特点，在生产实践和科学研究中得到广泛的应用，并用以检验和评价金属材料的性能。硬度的试验方法很多，基本上可以分为压入法、刻划法、回跳法等几种。
25.硬度值的物理意义随着试验方法的不同其含义也随之不同。压入法的硬度值代表的是材料表面抵抗另一物体压入时所引起的塑性变形的能力；刻划法硬度值代表的是金属抵抗表面局部断裂的能力；而回跳法硬度则代表金属弹性变形功的大小。因此，硬度值实际上不是一个单纯的物理量，它是表征材料的弹性、塑性、形变强化、强度和韧性等一系列不同物理量组合的一种综合性能指标。一般认为硬度是金属在表面上不大体积内抵抗变形或破裂的能力。
26.当前，破碎机械能够对硬度较低的金属材料进行有效破碎，以方便后期的金属材料的加工，也允许对硬度较低的金属材料进行破碎，例如，铝制材料。然而，一旦破碎机械的入料口存在面积较大的高硬度金属材料时，由于面积原因导致需要执行对这些高硬度金属材料的破碎操作，但由于硬度原因导致执行破碎操作时会损伤损坏破碎机械的破碎部件。
27.为了克服上述不足，本发明搭建了一种利用硬度分析的机械状态监控系统及方法，能够有效解决相应的技术问题。
28.根据本发明实施方案示出的利用硬度分析的机械状态监控系统包括：
29.圆锥破碎主体，包括进料圆筒、螺母护盖、主轴、定齿板、动齿板、内铜覆层、外铜覆层、机架、清腔油缸、传动轴架、主机带轮、传动轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、释放弹簧和帽架，所述螺母护盖设置在所述主轴的顶端，内铜覆层围绕所述主轴的底部设置，所述外铜覆层围绕所述内铜覆层设置，所述螺母护盖、主轴、定齿板、动齿板、内铜覆层、外铜覆层、清腔油缸、传动轴架、主机带轮、传动轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、释放弹簧和帽架都设置在所述机架上，所述主机带轮设置在所述传动轴架内，所述传动轴水平设置，所述第一锥齿轮设置在所述传动轴的左侧且与所述传动轴的左侧连接，所述主机带轮设置在所述传动轴的右侧且与所述传动轴的右侧连接，所述第二锥齿轮大于所述第一锥齿轮且与所述第一锥齿轮扣接，所述释放弹簧设置在所述第二锥齿轮的上方且位于所述帽架的下方，所述进料圆筒设置在所述螺母护盖的上方且底部为锥状开口以及顶部为圆形开口；
30.视觉采集部件，设置在所述进料圆筒的正上方，用于对所述进料圆筒内部的进料场景执行视觉采集动作，以获得对应的圆筒内部图像；
31.亮度提取机构，与所述视觉采集部件连接，用于基于各种金属的亮度数值范围识别所述圆筒内部图像中存在的每一种金属所在的图像分块；
32.类型解析机构，与所述亮度提取机构连接，用于将所述圆筒内部图像中占据面积
超限的金属类型作为有效金属类型，以获得所述圆筒内部图像中的各个有效金属类型；
33.硬件辨识设备，与所述类型解析机构连接，用于获取接收到的各个有效金属类型分别对应的各个材料硬度，并将材料硬度最高的有效金属类型对应的材料硬度作为参考硬度输出；
34.状态鉴定设备，与所述硬件辨识设备连接，用于在接收到的参考硬度低于所述圆锥破碎主体允许的最高破碎硬度时，发出硬度可靠指令。
35.接着，继续对本发明的利用硬度分析的机械状态监控系统的具体结构进行进一步的说明。
36.在所述利用硬度分析的机械状态监控系统中：
37.将所述圆筒内部图像中占据面积超限的金属类型作为有效金属类型，以获得所述圆筒内部图像中的各个有效金属类型包括：将所述圆筒内部图像中占据像素点数量大于等于设定数量阈值的金属类型作为有效金属类型，以获得所述圆筒内部图像中的各个有效金属类型。
38.在所述利用硬度分析的机械状态监控系统中：
39.获取接收到的各个有效金属类型分别对应的各个材料硬度，并将材料硬度最高的有效金属类型对应的材料硬度作为参考硬度输出包括：获取接收到的各个有效金属类型分别对应的各个材料硬度，对所述各个材料硬度进行从大到小的顺序排序，以将序号最小的材料硬度作为参考硬度输出。
40.在所述利用硬度分析的机械状态监控系统中：
41.所述状态鉴定设备还用于在接收到的参考硬度高于等于所述圆锥破碎主体允许的最高破碎硬度时，发出硬度超标指令。
42.所述利用硬度分析的机械状态监控系统中还可以包括：
43.参数测量机构，包括多个测量单元，用于分别与进料圆筒、螺母护盖、主轴、定齿板、动齿板、内铜覆层、外铜覆层、机架、清腔油缸、传动轴架、主机带轮、传动轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、释放弹簧和帽架连接；
44.其中，所述多个测量单元用于分别测量进料圆筒、螺母护盖、主轴、定齿板、动齿板、内铜覆层、外铜覆层、机架、清腔油缸、传动轴架、主机带轮、传动轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、释放弹簧和帽架各自的运行参数。
45.根据本发明实施方案示出的利用硬度分析的机械状态监控方法包括：
46.使用圆锥破碎主体，包括进料圆筒、螺母护盖、主轴、定齿板、动齿板、内铜覆层、外铜覆层、机架、清腔油缸、传动轴架、主机带轮、传动轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、释放弹簧和帽架，所述螺母护盖设置在所述主轴的顶端，内铜覆层围绕所述主轴的底部设置，所述外铜覆层围绕所述内铜覆层设置，所述螺母护盖、主轴、定齿板、动齿板、内铜覆层、外铜覆层、清腔油缸、传动轴架、主机带轮、传动轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、释放弹簧和帽架都设置在所述机架上，所述主机带轮设置在所述传动轴架内，所述传动轴水平设置，所述第一锥齿轮设置在所述传动轴的左侧且与所述传动轴的左侧连接，所述主机带轮设置在所述传动轴的右侧且与所述传动轴的右侧连接，所述第二锥齿轮大于所述第一锥齿轮且与所述第一锥齿轮扣接，所述释放弹簧设置在所述第二锥齿轮的上方且位于所述帽架的下方，所述进料圆筒设置在所述螺母护盖的上方且底部为锥状开口以及顶部为圆形开口；
47.使用视觉采集部件，设置在所述进料圆筒的正上方，用于对所述进料圆筒内部的进料场景执行视觉采集动作，以获得对应的圆筒内部图像；
48.使用亮度提取机构，与所述视觉采集部件连接，用于基于各种金属的亮度数值范围识别所述圆筒内部图像中存在的每一种金属所在的图像分块；
49.使用类型解析机构，与所述亮度提取机构连接，用于将所述圆筒内部图像中占据面积超限的金属类型作为有效金属类型，以获得所述圆筒内部图像中的各个有效金属类型；
50.使用硬件辨识设备，与所述类型解析机构连接，用于获取接收到的各个有效金属类型分别对应的各个材料硬度，并将材料硬度最高的有效金属类型对应的材料硬度作为参考硬度输出；
51.使用状态鉴定设备，与所述硬件辨识设备连接，用于在接收到的参考硬度低于所述圆锥破碎主体允许的最高破碎硬度时，发出硬度可靠指令。
52.接着，继续对本发明的利用硬度分析的机械状态监控方法的具体步骤进行进一步的说明。
53.所述利用硬度分析的机械状态监控方法中：
54.将所述圆筒内部图像中占据面积超限的金属类型作为有效金属类型，以获得所述圆筒内部图像中的各个有效金属类型包括：将所述圆筒内部图像中占据像素点数量大于等于设定数量阈值的金属类型作为有效金属类型，以获得所述圆筒内部图像中的各个有效金属类型。
55.所述利用硬度分析的机械状态监控方法中：
56.获取接收到的各个有效金属类型分别对应的各个材料硬度，并将材料硬度最高的有效金属类型对应的材料硬度作为参考硬度输出包括：获取接收到的各个有效金属类型分别对应的各个材料硬度，对所述各个材料硬度进行从大到小的顺序排序，以将序号最小的材料硬度作为参考硬度输出。
57.所述利用硬度分析的机械状态监控方法中：
58.所述状态鉴定设备还用于在接收到的参考硬度高于等于所述圆锥破碎主体允许的最高破碎硬度时，发出硬度超标指令。
59.所述利用硬度分析的机械状态监控方法中，所述方法还包括：
60.使用参数测量机构，包括多个测量单元，用于分别与进料圆筒、螺母护盖、主轴、定齿板、动齿板、内铜覆层、外铜覆层、机架、清腔油缸、传动轴架、主机带轮、传动轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、释放弹簧和帽架连接；
61.其中，所述多个测量单元用于分别测量进料圆筒、螺母护盖、主轴、定齿板、动齿板、内铜覆层、外铜覆层、机架、清腔油缸、传动轴架、主机带轮、传动轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、释放弹簧和帽架各自的运行参数。
62.另外，在所述利用硬度分析的机械状态监控系统及方法中，还可使用无线收发机构，与所述多个测量单元连接，用于将所述多个测量单元分别测量的进料圆筒、螺母护盖、主轴、定齿板、动齿板、内铜覆层、外铜覆层、机架、清腔油缸、传动轴架、主机带轮、传动轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、释放弹簧和帽架各自的运行参数无线发送给远端的监控服务器；
63.其中，将所述多个测量单元分别测量的进料圆筒、螺母护盖、主轴、定齿板、动齿
板、内铜覆层、外铜覆层、机架、清腔油缸、传动轴架、主机带轮、传动轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、释放弹簧和帽架各自的运行参数无线发送给远端的运维监控服务器包括：将所述多个测量单元分别测量的进料圆筒、螺母护盖、主轴、定齿板、动齿板、内铜覆层、外铜覆层、机架、清腔油缸、传动轴架、主机带轮、传动轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、释放弹簧和帽架各自的运行参数无线发送给网络端的云监控服务器。
64.已经提供了本发明的上述描述，用于说明和描述的目的。不是旨在是穷尽性的或将公开的精确形式作为对本发明的限制。本发明的宽度和范围不应当受到上述示例性实施例中任意一个的限制。许多修改和变化对于本领域普通技术人员将是明显的。这些修改和变化包括所公开的特征的任何相关组合。对实施例的选择和描述是为了最好地解释本发明的原理及其实际应用，从而使得本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例以及适合于预期特定用途的各种修改。意图在于，本发明的范围由所附权利要求及其等同物来限定。