一种自适应的物料高效拾捡分选装置与方法与流程

本发明属于废旧铝合金分选及光谱检测分析领域，尤其是一种自适应的物料高效拾捡分选装置与方法。

背景技术：

铝是世界上用量排名第二的金属，仅次于钢铁。全球每年的铝产量超过其他所有非铁金属的总和。对废旧铝进行精细分选和高效分离，是发展再生铝最有效的途径，可节省大量水电等能源，降低生产成本，减轻对环境的污染。目前大部分的废旧铝处理技术对于物理性能相似的不同化学成分的铝合金材料，无法发挥其分选作用。而最理想的分选方法是按合金成分把废旧铝分成几大类，如铝铜合金、铝镁合金、铝硅合金等，或按接近某一铝合金牌号成分进行分类，这样既可降低熔炼过程中除杂和成分调整的难度，又能综合利用废旧铝中的合金元素，避免废旧铝的降级使用。

激光诱导击穿光谱技术(简称libs技术)通过超短脉冲激光聚焦物料表面形成等离子体，利用光谱仪对等离子体发射光谱进行分析，根据采集到的光谱数据的特征峰的波长可确定样品的元素组成成分，根据特征峰强度的不同可建模确定元素的含量，从而实现对样品的定性及定量分析。因其具有非接触式、全元素分析而且分析速度非常快，特别适用于工业现场生产过程中对各种类型的原始样本进行高速在线检测。

技术实现要素：

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种自适应的物料高效拾捡分选装置与方法，以解决现有技术中大部分的废旧铝处理技术对于物理性能相似的不同化学成分的铝合金材料，无法发挥其分选作用的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种自适应的物料高效拾捡分选装置，包括：机械臂拾捡系统，传送带系统，传感器系统，libs检测系统，分选系统及主控计算机；其中，

机械臂拾捡系统，其放置于传送带系统一端的地面上，用于检测物料；机械臂拾捡系统中的机械臂通过控制夹持器将物料从物料仓中夹取并放置在传送带系统中传送带的中心线上；

传送带系统，用于输送物料，承载及连接部件，并以速度v匀速运动；包括：传送带及机身；机身上放置有传感器系统和libs检测系统；传送带末端放置有分选系统；

传感器系统，包括线激光轮廓仪和光电传感器；线激光轮廓仪固定在传送带系统中机身上固定的横梁上，光电传感器固定在传送带两边的挡板上；当物料经过线激光轮廓仪下方时，触发光电传感器，判断此时有物料经过，线激光轮廓仪扫描估算经过物料的体积，且主控计算机开始计时；

libs检测系统，包括激光器，平面反射镜，凸透镜及光谱仪；其中，激光器固定在电动升降台上，电动升降台搭载在传送带上；平面反射镜固定在激光器上，实现反射镜与激光器相对位置不变，并与传送带成45°角；凸透镜通过一个电动升降支架固定在传送带的挡板上，位于平面反射镜正下方，可根据不同大小的物料自适应调整升降台和电动升降支架高度，使得激光始终能够聚焦在物料表面偏下，实现最佳的测量效果；

激光器发出的激光通过平面反射镜反射，经过凸透镜聚焦后打在物料表面，激发出等离子体；光谱仪对等离子体发射光谱进行收集分析后，将光谱数据传输给主控计算机；

主控计算机，用于接收光谱仪传递的光谱数据，分析识别物料所属牌号；根据接收线激光轮廓仪所测量的物料体积信息，控制电动升降台和电动升降支架的升降高度；

分选系统，用于根据主控计算机识别出物料所属类别，通过控制喷嘴的俯仰角度和气流大小将物料吹至不同的物料收集箱。

进一步地，所述夹持器为四爪夹持器。

本发明的一种自适应的物料高效拾捡分选方法，基于上述装置，步骤如下：

传送带以速度v匀速运动，机械臂从物料仓中拾捡物料，并放在传送带的中心线上；当物料经过线激光轮廓仪下方时，触发光电传感器，判断此时是否有物料经过，同时线激光轮廓仪扫描计算物料的形状和体积，且主控计算机开始计时；根据物料的形状大小自适应地调整升降台和电动升降支架高度，使得激光始终聚焦在物料表面偏下，实现最佳的测量效果；待经过特定的后，a为光电传感器与激光聚焦点的水平距离，s为时间单位秒，物料经过凸透镜聚焦点时，激光器发出激光，经平面反射镜反射，凸透镜聚焦到物料表面，激发出等离子体，此时光谱仪收集光谱数据后传输至主控计算机；主控计算机根据所测量的数据进行识别分析，得出分类结果；待经过特定的后，b为传送带末端与激光聚焦点的水平距离，传送带将物料输送到末端，分选系统根据主控计算机的分类结果及物料的体积大小，通过控制喷嘴吹出不同大小与角度的气流，将物料吹入不同的物料收集箱中。

本发明的有益效果：

本发明能够自适应不同大小的物料检测识别需求，实现对四种不同牌号的混合废旧铝料自动拾捡，并进行全自动在线识别检测与分选，具有很高的效率与精度。

附图说明

图1是本发明装置的正视图。

图2是本发明具体实施例步骤的流程图。

其中：1、物料仓，2、圆形底座，3、机械臂，4、夹持器，5、传送带，6、物料，7、线激光轮廓仪，8、光电传感器，9、横梁，10、激光器，11、平面反射镜，12、凸透镜，13、连接支架，14、电动升降支架，15、电动升降台，16、支架，17、喷嘴，18、物料收集箱，19、光谱仪。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

参照图1所示，本发明的一种自适应的物料高效拾捡分选装置，示例中，包括：机械臂拾捡系统，传送带系统，传感器系统，libs检测系统，分选系统及主控计算机；其中，

机械臂拾捡系统，其通过圆形底座2放置于传送带系统一端的地面上，为整个系统提供检测物料；机械臂拾捡系统中的机械臂3通过控制一个四爪的夹持器4将废旧铝物料6从物料仓1中夹取并放置在传送带5的中心线上；

传送带系统，用于输送物料6，承载及连接部件，并以速度v匀速运动；包括：传送带5及机身；机身上放置有传感器系统和libs检测系统，传送带末端放置有分选系统；

传感器系统，包括线激光轮廓仪7和光电传感器8；线激光轮廓仪7通过螺栓固定在传送带系统中机身上固定的横梁9上，光电传感器8通过螺栓固定在传送带两边的挡板上；当物料6经过线激光轮廓仪7下方时，触发光电传感器8，判断此时有物料经过，光电传感器8给主控计算机反馈有一个脉冲信号，主控计算机开始计时，随后线激光轮廓仪7扫描估算物料的体积；

libs检测系统，包括激光器10，平面反射镜11，凸透镜12，光谱仪19，其中激光器10通过定位孔固定在电动升降台15上，电动升降台15通过两个支架16搭载在传送带上；平面反射镜11通过连接支架13固定在激光器10上，实现反射镜与激光器相对位置不变，并与传送带5成45°角；凸透镜12通过一个电动升降支架14固定在传送带的挡板上，位于平面反射镜11正下方，可根据不同大小的物料自适应调整升降台15和电动升降支架14高度，使得激光始终能够聚焦在物料表面偏下，实现最佳的测量效果；

激光器10发出的激光通过平面反射镜11反射，经过凸透镜12聚焦后打在物料表面，激发出等离子体；光谱仪19对等离子体发射光谱进行收集分析后，将光谱数据传输至主控计算机；

主控计算机(图中未做示意)，通过连接的arm板控制光电传感器、分选系统中的电磁阀及电动升降台15和电动升降支架14的升降；通过双绞线连接线激光轮廓仪7，激光器10和光谱仪19，通过与这些系统部件连接能够接收光谱仪传递的光谱数据，分析识别物料所属牌号；根据接收线激光轮廓仪所测量的物料体积信息，从而实现对上述各系统的精准控制；

分选系统，用于根据主控计算机识别出物料所属类别，其包含喷嘴17和物料收集箱18，通过控制喷嘴17的俯仰角度和气流大小将物料吹至不同的物料收集箱18。

参照图2所示，一种自适应的物料高效拾捡分选方法，基于上述装置，步骤如下：

传送带以速度v匀速运动，机械臂从物料仓中拾捡废旧铝物料，并放在传送带的中心线上；当物料经过线激光轮廓仪下方时，触发光电传感器，判断此时是否有物料经过，同时线激光轮廓仪扫描计算物料的形状和体积，且主控计算机开始计时；根据物料的形状大小自适应地调整升降台和电动升降支架高度，使得激光始终聚焦在物料表面偏下，实现最佳的测量效果；待经过特定的(光电传感器与激光聚焦点的水平距离为a)后，物料经过凸透镜聚焦点时，激光器发出激光，经平面反射镜反射，凸透镜聚焦到物料表面，激发出等离子体，此时光谱仪收集光谱数据后传输至主控计算机；主控计算机根据所测量的数据进行识别分析，得出分类结果；待经过特定的(传送带末端与激光聚焦点的水平距离为b)后，传送带将物料输送到末端，分选系统根据主控计算机的分类结果及物料的体积大小，通过控制喷嘴吹出不同大小与角度的气流，将废旧铝物料吹入不同的物料收集箱中。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。