专利名称：籽棉异物检测装置及其检测方法
技术领域：
本发明涉及检测设备技术领域，尤其涉及一种籽棉异物检测装置及其检测方法。
背景技术：
棉花是国家的战略物资，是纺织工业的主要原材料之一。从棉株上采摘下来未经过加工的棉花称作籽棉，籽棉在采摘、打包或运输过程中，由于人为因素，可能使一些例如石头、砖块、金属物等固形异物作为杂质混入到籽棉中。在籽棉加工过程中，夹杂于籽棉中的石头、砖块、金属物等固形异物随着籽棉通过输送装置输送到籽棉喂料机中，由于喂料机的开松喂料辊均是高速旋转的，当开松喂料辊接触到石头、砖块、金属物等固形异物时会产生火星，由于棉花属于易燃物体，此火星很容易引起火灾，造成经济损失。因此，在籽棉输送至喂料机前，必须检测籽棉中是否混有石头、 砖块、金属物等固形异物，若有则进行有针对性的清除。目前，采用人工的方式将籽棉摊开，工作人员肉眼识别混入籽棉中的石头、砖块、 金属物等固形异物并用手工操作来取出固形异物。采用人工的方式进行固体异物的检测及清除存在效率低，工作人员劳动强度大，漏检率高等问题。
发明内容
本发明提供一种籽棉异物检测装置及其检测方法，以提高籽棉异物检测的效率及异物检测的精准性，并降低工作人员的劳动强度。本发明提供一种籽棉异物检测装置，包括可运动的支架，所述可运动的支架上滑动连接有检测探头安装单元，所述检测探头安装单元上固定连接有用于向待检测籽棉发射检测波，并接收所述检测波经反射形成的回波信号的异物检测探头，所述异物检测探头还与信号分析单元连接，所述信号分析单元用于接收所述异物检测探头发送的所述回波信号，并根据预置的异物信号强度数值和所述回波信号的信号强度数值的比较结果进行所述待检测籽棉是否含有固形异物的判断。本发明还提供一种籽棉异物检测方法，包括异物检测探头向待检测籽棉发射检测波，并接收所述检测波经反射形成的回波信号，并将所述回波信号发送给信号分析单元；所述信号分析单元根据预置的异物信号强度数值对所述回波信号的信号强度数值进行比较，以根据比较结果进行所述待检测籽棉是否含有固形异物的判断。本发明提供的籽棉异物检测装置及其检测方法，通过异物检测探头来探测籽棉中是否含有固形异物，由于异物检测探头发出的探测波具有较好的穿透性，而不用将籽棉从运棉车上卸下，而是直接对装载于运棉车上的籽棉进行异物检测，因此检测效率较高；由于籽棉与固形异物对探测波的反射能力不同，则回波信号中的能量值也不相同，相应的若反射能力强则回波信号中的能量值就高，反之则低，因此根据回波信号中的能量值便可以准确的获知是否存在固形异物；另外，由于不再依靠人力去识别是否存在固形异物，因此降低了劳动者的劳动强度。
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中图1为本发明籽棉异物检测装置实施例1的主视图；图2为图1的右视图；图3为本发明籽棉异物检测装置实施例中浮动套部位的结构示意图；图4为本发明籽棉异物检测装置实施例2的右视图；图5为本发明籽棉异物检测装置实施例3的右视图；图6为本发明籽棉异物检测方法实施例的流程图。附图标记I-籽棉；4-纵向导轨；7-行走轮；10-连接板；13-滑动小车；17-压簧；21-单臂立柱式支架；23-接收天线；26-底座；31-立柱。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。图1为本发明籽棉异物检测装置实施例1的主视图；图2为图1的右视图；如图 1、图2所示，本发明籽棉异物检测装置的实施例，包括可运动的支架，该可运动的支架上滑动连接有检测探头安装单元，检测探头安装单元上固定连接有用于向待检测籽棉发射检测波，并接收所述检测波经反射形成的回波信号的异物检测探头，异物检测探头还与信号分析单元24连接，信号分析单元24用于接收所述异物检测探头发送的所述回波信号，并根据存储的异物信号强度数值和所述回波信号进行所述待检测籽棉是否含有固形异物的判断。上述实施例的籽棉异物检测装置，通过异物检测探头来探测籽棉中是否含有固形异物，由于异物检测探头发出的探测波具有较好的穿透性，而不用将籽棉从运棉车上卸下， 而是直接对装载于运棉车上的籽棉进行异物检测，因此检测效率较高；由于籽棉与固形异物对探测波的反射能力不同，则回波信号中的能量值也不相同，相应的若反射能力强则回波信号中的能量值就高，反之则低，因此根据回波信号中的能量值，与数据库中存储的异物
2-固形异物 5-减速电机 8_连接托板 11-横梁； 14-滑动轴； 18导向杆；
24-信号分析单元 27-监视器； 3_龙门架； 6-齿轮减速机构 9-浮动套； 12-摄像头； 15,16-凸环； 19-丝杠； 22-发射天线； 25-限位开关； 28-操作检测台；
4信号强度数值进行比较便可以准确的获知是否存在固形异物；另外，由于不再依靠人力去识别是否存在固形异物，因此降低了劳动者的劳动强度。具体地，基于上述实施例，本发明籽棉异物检测装置的实施例，包括两条平行设置的纵向(本文中所指的纵向为运棉车辆前后的方向，横向为运棉车辆的宽度方向)导轨4， 两条平行设置的纵向导轨4上面设置有龙门架3，该龙门架3为焊接的框架式钢结构，其包括对称设置的立柱，在立柱的上方固定连接横梁11。在该龙门架3的立柱的下方设置有四个由减速电机5 (包括驱动电机和齿轮减速机构6)驱动的行走轮7，各行走轮7与对应的纵向导轨4滚动配合，以使龙门架3沿着纵向导轨4运动，进而带动异物检测探头在纵向上对籽棉1进行固形异物2检测。在龙门架3的横梁11上安装有一个可沿该横梁的横向移动的滑动小车13，该滑动小车13通过电机驱动的链传动机构来进行横向的移动，即在滑动小车13上设置一个驱动电机，在驱动电机的输出轴上安装一个链轮，同时在滑动小车的驱动轴上同样安装一个链轮，两链轮通过链条进行连接，通过控制电机的正反转来控制滑动小车13在横梁11上的前进与后退。在滑动小车13上固定安装了一个直线驱动器，该实施例中的直线驱动器为丝杠传动机构，当然可不仅仅局限于丝杠传动机构，也可以是气压缸、液压缸或电动推杆。这里以丝杠传动机构为例进行详细介绍，该丝杠传动机构包括螺母安装件，螺母安装件内可转动安装有驱动螺母，可以在驱动螺母的外侧设置凸环，在螺母安装件上设置与凸环配合的环槽，以使该驱动螺母仅能相对于螺母安装件进行转动，而不能发生轴向运动。在驱动螺母的外侧可以设置有齿轮，一个固定安装于滑动小车上的驱动电机通过齿轮传动来带动驱动螺母转动，该驱动螺母内对应螺接一根丝杠19，随着驱动螺母的正反转动， 该丝杠19进行上下运动。在丝杠19的下端通过一个柔性连接单元来驱动连接异物检测探头，本文的驱动连接指的是主动件与被动件连接，以将主动件的运动传递给被动件，具体参见图3，在丝杠 19的下端连接一个连接件，该连接件仅能相对于丝杠19进行转动，且该连接件与一块连接板10铰接。在连接板10的下方固定连接了一个竖直设置的浮动套9。在浮动套9内还滑动插装有滑动轴14，并且在浮动套9的下端设置一个凸环15，在滑动轴14的上端设置一个凸环16，两凸环15、16相互挡止配合，防止滑动轴14从浮动套9中脱落。另外，在浮动套9 内穿装有压簧17，该压簧17压装于滑动轴14与连接板10之间，采用此种结构，滑动轴14 可以根据籽棉1高度的变化在上下方向上做自适应的调整。在滑动轴14的下端固定连接一个连接托板8，在连接托板8远离滑动轴14的一侧固定连接异物检测探头。该异物检测探头可以是探测雷达、超声波检测器或X射线检测器中的任一种。本实施例中采用探测雷达，探测雷达发出的检测波为电磁波，其具有较好的穿透性，可以很好的穿过籽棉层进行检测。该探测雷达包括发射天线22和接收天线23。发射天线22发出电磁波，接收天线23接收被反射回来的电磁波信号，并将接收到的电磁波信号发送给信号分析单元24，供信号分析单元24判断籽棉中是否含有固形异物2。为了防止连接板10随着丝杠19的转动而转动，同时为了使连接板10在上升、下降时运动比较平稳，因此在连接板10上设置了两根竖直的导向杆18，导向杆18分别与固定连接在滑动小车13上的滑动套对应滑动配合。
在横梁11上，位于中间的一段为检测探头安装单元滑动段，也就是滑动小车13可以进行滑动的一段，在该检测探头安装单元滑动段的两端分别设置有限位开关25，在滑动小车13接触到限位开关25后，其便停止运动，防止滑动小车13运动范围过大而撞击到龙门架3的立柱。另外，在横梁11上还安装有两个摄像头12，此两个摄像头12分别朝向异物检测探头设置，通过此两个摄像头12来观测异物检测探头是否接触到籽棉。还有，在龙门架3上设置有位置传感器，采用位置传感器来确定固形异物2在纵向上的位置，以便检测后在该纵向位置上取出固形异物2。其中，位置传感器可以是旋转编码器，该旋转编码器与驱动行走轮转动的减速电机连接，以检测龙门架3的纵向位置。上述实施例的籽棉异物检测装置的工作原理是，将装载有籽棉的运棉车开到龙门架3下，通过操作检测台28上的龙门架3前行、后退按钮来控制龙门架3在纵向上运动至运棉车厢的前端或后端，然后通过操作检测台上的滑动小车前进、后退按钮来控制滑动小车13移动到运棉车厢的一侧。然后，通过与摄像头连接的监视器27来观察异物检测探头的高度，并控制直线驱动器来调节异物检测探头的高度，是异物检测探头接触到籽棉1并有一定的压力。随后，控制龙门架3沿纵向从运棉车厢的一端运动到另一端以进行一次扫描。之后，抬升异物检测探头，并使其横向移动一个扫描宽度，然后再降下异物检测头并控制龙门架3沿纵向从运棉车厢的一端运动到另一端以进行另一次扫描，重复上述操作，直至完成对全车籽棉的扫描。最后抬升异物检测探头，使运棉车退出检测位置。在检测过程中，若发现运棉车中存在固形异物2，则会发出警报提示，同时，监视器 27上会根据位置传感器测量的纵向位置进行定位和标示，在检测完成后根据标示位置来清除异物。图4为本发明籽棉异物检测装置实施例2的右视图，基于上述实施例，如图4所示，本发明籽棉异物检测装置的另一实施例，其与上述实施例的主要区别在于，此实施例中的可运动的支架为单臂立柱式支架21，其它结构与上述实施例相同，具体可参见上述实施例的描述，这里不再赘述。另外，可运动的支架也可以是做旋转运动的机构，其具体包括横梁承载体，在横梁承载体上转动连接有横梁，且该横梁与横梁承载体转动连接的轴线竖直设置，在横梁上沿水平方向滑动安装检测探头安装单元，在检测探头安装单元异物检测探头。检测探头安装单元及异物检测探头可参见上述实施例，这里不再赘述。此种方案中，检测探头安装单元的运动是一个复合运动，其既随横梁的转动而转动，又可以沿横梁进行水平滑动，通过控制横梁的转速及检测探头安装单元的滑动速度，可以使检测探头安装单元的复合运动轨迹形成直线轨迹，以对籽棉进行扫描。当然，对籽棉的扫描轨迹也可以采用曲线轨迹。此结构的籽棉异物检测装置应同样归于本发明的保护范围之内。图5为本发明籽棉异物检测装置实施例3的右视图，如图5所示，本发明籽棉异物检测装置的另一实施例，包括一个底座26，该底座26下以矩形四个顶点位置对应设置了四个行走轮7，在底座26的上方设置了一根竖直的立柱31该立柱内滑动装配有一个螺母，该螺母即为竖向滑动套，该螺母内对应螺接有一根丝杠，该丝杠与立柱31同轴。在螺母上通过连接杆固定连接了一个连接托板8，在连接托板8背离螺母的一侧固定连接异物检测探头。由于此实施例的籽棉异物检测装置是从运棉车的侧面进行检测，由于车厢侧壁对籽棉的限制，使得侧面比较平整，因此这个此实施例的籽棉异物检测装置的异物检测探头可以不必设置弹性结构来自适应的调整异物检测探头与籽棉之间的距离与压力。另外，该实施例的籽棉异物检测装置的工作原理与上述实施例相似，具体参见上述实施例，这里不再赘述。图6为本发明籽棉异物检测方法实施例的流程图，参见图6，本发明籽棉异物检测方法的实施例，包括SlOO 异物检测探头向待检测籽棉发射检测波，并接收所述检测波经反射形成的回波信号，并将所述回波信号发送给信号分析单元；异物检测探头可以采用探测雷达、超声波检测器或X射线检测器中的任一种，本实施例中的异物检测探头采用探测雷达，探测雷达发出的电磁波具有较好的穿透能力，有利于穿透带检测籽棉层进行扫描检测。由于固形异物与籽棉的介电常数存在较大的区别， 因此，它们反射或散射回来的电磁波的能量和波形也会存在较大的差异。探测雷达的反射天线发出电磁波，电磁波经籽棉和/或固形异物反射后形成回波信号被探测雷达的接收天线接收。之后，探测雷达将接收到的回波信号发送给信号分析单元。S200:所述信号分析单元根据预置的异物信号强度数值对所述回波信号的信号强度数值进行比较，以根据比较结果进行所述待检测籽棉是否含有固形异物的判断。预置多个异物信号强度数值，以每个异物信号强度数值为中心，向两侧扩展形成多个异物信号强度数值区间，回波信号的信号强度数值与预置的异物信号强度数值进行比较是指，回波信号的信号强度数值是否落于异物信号强度数值区间，若落于所述异物信号强度数值区间则判断为存在固形异物。还可以根据回波信号的信号强度数值与预置的异物信号强度数值进行比较判断回波信号的信号强度数值是否出现畸变，若存在畸变则判断为存在固形异物。上述实施例的籽棉异物检测方法，通过异物检测探头来探测籽棉中是否含有固形异物，由于异物检测探头发出的探测波具有较好的穿透性，而不用将籽棉从运棉车上卸下， 而是直接对装载于运棉车上的籽棉进行异物检测，因此检测效率较高；由于不同物体对探测波的反射能力不同，因此根据反射回来的回波信号的能量便可以准确的获知是否存在固形异物；另外，由于不再依靠人力去识别是否存在固形异物，因此降低了劳动者的劳动强度。本发明实施例提供的籽棉异物检测方法所使用的装置，可以参见上述装置实施例，此处不再赘述。另外，基于上述实施例，为了使检测的范围足够大以覆盖到所有的待检测籽棉，因此使异物检测探头沿预置运动轨迹移动以对所述待检测籽棉进行扫描，且所述异物检测探头的扫描范围覆盖所有籽棉。预置运动轨迹可以是直线也可以是曲线，只要沿预置运动轨迹的扫描范围覆盖所有籽棉即可。上述方法实施例中所采用的异物检测探头为探测雷达、超声波检测器或X射线检测器中的任一种。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
权利要求
1.一种籽棉异物检测方法，其特征在于，包括异物检测探头向待检测籽棉发射检测波，并接收所述检测波经反射形成的回波信号， 并将所述回波信号发送给信号分析单元；所述信号分析单元根据预置的异物信号强度数值对所述回波信号的信号强度数值进行比较，以根据比较结果进行所述待检测籽棉是否含有固形异物的判断。
2.根据权利要求1所述的异物检测方法，其特征在于，所述异物检测探头沿预置运动轨迹移动以对所述待检测籽棉进行扫描，且所述异物检测探头的扫描范围覆盖所有籽棉。
3.根据权利要求1或2所述的异物检测方法，其特征在于，所述异物检测探头为探测雷达、超声波检测器或X射线检测器中的任一种。
4.一种籽棉异物检测装置，其特征在于，包括可运动的支架，所述可运动的支架上滑动连接有检测探头安装单元，所述检测探头安装单元上固定连接有用于向待检测籽棉发射检测波，并接收所述检测波经反射形成的回波信号的异物检测探头，所述异物检测探头还与信号分析单元连接，所述信号分析单元用于接收所述异物检测探头发送的所述回波信号， 并根据预置的异物信号强度数值和所述回波信号的信号强度数值的比较结果进行所述待检测籽棉是否含有固形异物的判断。
5.根据权利要求4所述的籽棉异物检测装置，其特征在于，所述可运动的支架包括立柱，所述立柱的上端固定连接有水平设置的横梁、下端转动连接有行走轮，所述检测探头安装单元沿水平方向滑动连接于所述横梁上。
6.根据权利要求4所述的籽棉异物检测装置，其特征在于，所述可运动的支架包括底座，所述底座的上侧固定连接有立柱、下侧转动连接有行走轮，所述检测探头安装单元沿竖直方向滑动连接于所述立柱上。
7.根据权利要求5所述的籽棉异物检测装置，其特征在于，所述检测探头安装单元包括与所述横梁滑动配合的滑动小车，所述滑动小车上固定连接有直线驱动器，所述直线驱动器与所述异物检测探头驱动连接。
8.根据权利要求7所述的籽棉异物检测装置，其特征在于，所述直线驱动器的驱动端连接有连接板，所述连接板的下方连接有竖直的浮动套，所述浮动套内止脱滑动装配有滑动轴，所述浮动套内穿装有压簧，所述压簧压装于所述滑动轴与所述连接板之间，所述滑动轴远离所述直线驱动器的一端连接有连接托板，所述异物检测探头与所述连接托板固定连接。
9.根据权利要求8所述的籽棉异物检测装置，其特征在于，所述滑动小车上沿竖直方向滑动装配有导向柱，所述导向柱的下端与所述连接板固定连接。
10.根据权利要求4-9任一所述的籽棉异物检测装置，其特征在于，所述可运动的支架上设置有用于检测所述可运动的支架的当前位置的位置传感器。
11.根据权利要求4-9任一所述的籽棉异物检测装置，其特征在于，所述异物检测探头为探测雷达、超声波检测器或X射线检测器中的任一种。
12.根据权利要求6所述的籽棉异物检测装置，其特征在于，所述立柱上连接有直线驱动器，所述直线驱动器与所述立柱上滑动连接的竖向滑动套驱动连接，所述竖向滑动套上固定连接有连接托板，所述连接托板背离所述竖向滑动套的一侧固定连接所述异物检测探头。
全文摘要
本发明提供一种籽棉异物检测装置及其检测方法，其中，装置包括可运动的支架，所述可运动的支架上滑动连接有检测探头安装单元，所述检测探头安装单元上固定连接有用于向待检测籽棉发射检测波，并接收所述检测波经反射形成的回波信号的异物检测探头，所述异物检测探头还与信号分析单元连接，所述信号分析单元用于接收所述异物检测探头发送的所述回波信号，并根据预置的异物信号强度数值和所述回波信号的信号强度数值的比较结果进行所述待检测籽棉是否含有固形异物的判断。上述方案通过异物检测探头来探测籽棉中是否含有固形异物，调高了检测效率及准确性，另外，由于不再依靠人力去识别是否存在固形异物，因此降低了劳动者的劳动强度。
文档编号G01N29/11GK102359970SQ20111024950
公开日2012年2月22日 申请日期2011年8月26日 优先权日2011年8月26日
发明者关纪培, 张宝龙, 张德田, 杨国庆, 王力朝, 苏英杰, 郭辉利 申请人:邯郸金狮棉机有限公司