本发明涉及一种滚筒筛筛孔清堵装置和滚筒筛筛孔清堵方法。
背景技术：
混合垃圾中含有泥土等颗粒物,可以将其分离出来重复利用。在垃圾分类流水线上，混合垃圾通过大型滚筒筛，筛出泥土，其余物料(垃圾)进入下一环节。在滚筒筛运行过程中，可能发生物料堵塞筛孔的现象，影响工作效率。以往设备工作2～4小时后，只能停机，通过人工方式，疏通被堵住的筛孔，费时费力，影响流水线工作效率。有人在滚筒筛内部增加刮刀等突起物，在滚筒筛转动过程中，对干燥的沙土进行随机破碎操作，以达到降低发生堵塞筛孔的目的。但是刮刀等突起物固定在筒壁上，只能随机地对输运中的土块等物料起到破坏作用，效率低，而且对已经粘连在筛孔上的潮湿土壤等物料无能为力。仍然需要定期人工清堵以维持设备的正常运行，明显降低了滚筒筛的有效工作时间。
中国专利文献cn203853285u公开了一种清理
振动筛的设备和工程机械，利用筛网监控装置来监测多个筛网中的一个或多个的筛网堵孔率，然后根据堵孔率来控制是否对该位置的筛网进行喷气清理，其中筛孔堵孔率通过图像监测及灰度识别来获取。然而，该方法只适合监测平面筛网，而筛分垃圾的滚筒筛为圆筒状，该方法并不适合。另外，垃圾的色彩是多变的，不确定的，故而采用图像监测及灰度识别的方式并不能有效识别滚筒筛上的筛孔。
技术实现要素：
本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题，提供一种滚筒筛筛孔清堵装置。
本发明的上述技术问题主要是通过以下技术方案得以解决的：
一种滚筒筛筛孔清堵装置，包括步进系统、激光测距系统、角度编码系统、清堵系统和控制系统；
所述步进系统包括滑轨、滑块、步进电机和限位传感器，所述滑轨平行于滚筒筛的旋转轴，所述步进电机驱动滑块在滑轨上往复运动，所述滑轨两端均设有限位传感器，激光测距系统和清堵系统的气体喷头固定在滑块两侧，正对滚筒筛的滚筒曲面，随滑块移动；
所述激光测距系统包括激光发射接收探头、数据分析单元和数据传输单元，激光发射接收探头发射激光信号并接受，并记录下发射和接受的激光信号时间差，数据分析单元将激光信号时间差转换成距离数据，数据传输单元将距离数据编码后通过串行接口传递给控制系统；
所述角度编码系统包括角度编码传感器、0位触发器和角度数据传输单元，角度编码系统设置于滚筒一侧，滚筒绕轴旋转，达到预设位置时，触发0位触发器，此时标记滚筒角度处于0位，角度编码器给出当前滚筒相对于0位绕旋转轴转动的角度，角度范围0～360度，数据传输单元将滚筒的角度数据传递给控制系统；
所述清堵系统包括气泵、气体喷头、气体管道、电磁阀开关，所述气泵通过气体管道与气体喷头相连，所述电磁阀开关用于控制气体喷头的开启和关闭；
所述控制系统包括cpu、驱动单元、接收单元，cpu通过驱动单元控制步进电机拖动滑块在滑轨上移动，cpu通过接收单元接收距离数据和滚筒角度数据，并分析当前位置的堵塞状态，通过驱动单元控制电磁阀开启和关闭。
优选的，所述角度编码系统通过轴连器与滚筒的旋转轴相连。
优选的，所述角度编码系统通过齿轮系统与滚筒的旋转轴连接。
本发明还公开了一种滚筒筛筛孔清堵方法，基于上述的滚筒筛筛孔清堵装置完成，其特征在于其步骤包括：
(1)步进电机拖动的滑块带着激光测距系统和气体喷头，在滚筒外侧、沿平行于滚筒旋转轴方向移动，移动到滚筒筛的某个截面位置(m)停止；
(2)滑块停止后，滑块连接的激光测距系统对着滚筒表面进行测距，同时角度编码器进行角度读取，此刻激光发射接收探头在滚筒筛筒壁上投下的光斑位置，由滑块所处截面的位置数据(m)和角度编码器给出的角度数据(d)唯一确定，由此定义滚筒表面该位置坐标为(m，d)；
(3)预先确定滚筒筛上的每个筛孔对应的位置坐标，根据滑块位置和滚筒角度，判断当前激光探头下的位置(m，d)是否为筛孔，若是筛孔再根据激光探测的距离数据，判断筛孔是否堵塞，判断标准为：如果该处激光探测的距离数据≤激光探测装置到滚筒表面距离+n厘米，其中n为0～5中任一值，根据实际情况设定，则判断为堵塞，如果堵塞，则等滚筒转动β角度后，位置(m，d)刚好处于气体喷头下，启动电磁阀开关，接通高压气体对已经转动到喷头下方的堵塞的筛孔(m，d)进行高压吹气，如果(m，d)为筒壁位置或该位置筛孔不堵塞，则喷头不工作；
(4)步进电机控制的滑块移动到下一个位置，重复步骤(2)-(3)，直至滑块移动到滑轨的边界处，触动限位传感器，cpu命令步进电机控制滑块折返，重复步骤(2)-(3)，直至完成对所有筛孔的检测工作。
优选的，在截面m处，让滚筒筛转动n圈而滑块维持不移动，重复进行定位、距离测量、筛孔堵塞判断、清堵操作，然后滑块移动到下一个截面。
本发明的有益效果：本发明可以实现滚筒曲面精确定位，滑块直线运动方向和滚筒旋转方向垂直，使得激光探头可以扫描到滚筒曲面的任意位置。激光探头发射的光束投影在滚筒曲面上的光斑位置坐标由滑块位置和当前滚筒转角唯一确定，该方法确定了滚筒曲面上的各点的位置坐标。根据滑块位置和角度编码器输出数据，控制系统可以实时准确读取激光探测点的位置信息。由于高压喷头与激光探头相对位置固定(与轴心连线的夹角不变)，因此控制系统也可精确获得喷头下的位置坐标，从而保证清堵定位可靠。控制系统预先扫描得到并存储每个筛孔的位置信息，正常工作时，依次在各个断面连续扫描筒壁，一旦扫描到筛孔位置时，通过激光测距，判断筛孔状态，联动清堵系统。采用激光测距方法，激光光束集中，指向精确，受环境因素影响小，激光接收系统响应速度快，探测精度高，误判率低。精确的定位和测量、快速的响应、以及清堵联动机制，确保操作不滞后，不误判。本发明装置与滚筒筛系统同步工作，且不要求滚筒匀速转动，能够扫描到每一个筛孔，自动检测筛孔状态，自动进行清堵操作；定位、测距、识别、清堵往复进行，确保滚筒筛设备使用过程中不停机，从而提高设备使用效率，降低工人的劳动强度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为滚筒一个截面示意图。
图中1、滑块2、滑轨3、激光测距系统4、气体喷头5、滚筒筛6、滚筒筛的筛孔7、滚筒旋转轴8、0位虚拟线9、激光测距系统到转轴虚拟线10、喷头到转轴虚拟线11、步进电机12、限位传感器13、角度编码系统。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1
如图1-2所示，滚筒筛筛孔清堵装置，包括步进系统、激光测距系统、角度编码系统、清堵系统和控制系统；
所述步进系统包括滑轨2、滑块1、步进电机11和限位传感器12，所述滑轨平行于滚筒筛的旋转轴，所述步进电机驱动滑块在滑轨上往复运动，所述滑轨两端均设有限位传感器，激光测距系统3和清堵系统的气体喷头4固定在滑块两侧，正对滚筒筛5的滚筒曲面，随滑块移动；
所述激光测距系统包括激光发射接收探头、数据分析单元和数据传输单元，激光发射接收探头发射激光信号并接受，并记录下发射和接受的激光信号时间差，数据分析单元将激光信号时间差转换成距离数据，数据传输单元将距离数据编码后通过串行接口传递给控制系统；
所述角度编码系统13包括角度编码传感器、0位触发器和角度数据传输单元，所述角度编码系统通过轴连器与滚筒的旋转轴7相连，滚筒绕轴旋转，达到预设位置时，触发0位触发器，此时标记滚筒角度处于0位，角度编码器给出当前滚筒相对于0位绕旋转轴转动的角度，角度范围0～360度，数据传输单元将滚筒的角度数据传递给控制系统；
所述清堵系统包括气泵、气体喷头、气体管道、电磁阀开关，所述气泵通过气体管道与气体喷头相连，所述电磁阀开关用于控制气体喷头的开启和关闭；
所述控制系统包括cpu、驱动单元、接收单元，cpu通过驱动单元控制步进电机拖动滑块在滑轨上移动，cpu通过接收单元接收距离数据和滚筒角度数据，并分析当前位置的堵塞状态，通过驱动单元控制电磁阀开启和关闭。
角度编码系统13也可以通过齿轮系统与滚筒的旋转轴连接。
实施例2
一种滚筒筛筛孔清堵方法，其步骤包括：
(1)步进电机拖动的滑块带着激光测距系统和气体喷头，在滚筒外侧、沿平行于滚筒旋转轴方向移动，移动到滚筒筛的某个截面位置(m)停止，滑块连接的激光探头发出的光束照射该位置下的滚筒表面，即对该位置下滚筒表面测量；滚筒转动一圈，则激光扫过该截面位置滚筒表面一圈；
(2)滑块停止后，滑块连接的激光测距系统对着滚筒表面进行测距，同时角度编码器进行角度读取，此刻激光发射接收探头在滚筒筛筒壁上投下的光斑位置，由滑块所处截面的位置数据(m)和角度编码器给出的角度数据(d)唯一确定，由此定义滚筒表面该光斑位置坐标为(m，d)；
(3)由于滚筒筛上的每个筛孔6位置坐标是预先确定的，根据滑块位置和滚筒角度，判断当前激光探头下的位置(m，d)是否为筛孔，若是筛孔，再根据激光探测的距离数据，判断筛孔是否堵塞，判断标准为：如果该处激光探测的距离数据≤激光探测装置到滚筒表面距离+n厘米，其中n为0～5中任一值，根据现场的实际情况设定，则判断为堵塞，如果堵塞，则等滚筒转动β角度后，位置(m，d)刚好处于气体喷头下，启动电磁阀开关，接通高压气体对已经转动到喷头下方的堵塞的筛孔(m，d)进行高压吹气，如果(m，d)为筒壁位置或该位置筛孔不堵塞，则喷头不工作，如图2所示，图中8表示0位虚拟线，9表示激光测距系统到转轴的虚拟线，10表示喷头到转轴的虚拟线，0位虚拟线与喷头到转轴的虚拟线之间角度α随滚筒旋转而发生变化，数据由角度编码器得到；激光测距系统到转轴的虚拟线与喷头到转轴的虚拟线之间的角度β固定，滚筒转动角度β，原来激光测距系统下对应的位置，即转动到气体喷头的下方；
(4)步进电机控制的滑块移动到下一个位置，重复步骤(2)-(3)，直至滑块移动到滑轨的边界处，触动限位传感器，cpu命令步进电机控制滑块折返，重复步骤(2)-(3)，直至完成对所有筛孔的检测工作。
为了更彻底的对筛孔清堵，在截面m处，可以让滚筒筛转动3-8圈而滑块维持不移动，重复进行定位、距离测量、筛孔堵塞判断、清堵操作，然后滑块移动到下一个截面。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
技术特征：
1.一种滚筒筛筛孔清堵装置，包括步进系统、激光测距系统、角度编码系统、清堵系统和控制系统；
所述步进系统包括滑轨、滑块、步进电机和限位传感器，所述滑轨平行于滚筒筛的旋转轴，所述步进电机驱动滑块在滑轨上往复运动，所述滑轨两端均设有限位传感器，激光测距系统和清堵系统的气体喷头固定在滑块两侧，正对滚筒筛的滚筒曲面，随滑块移动；
所述激光测距系统包括激光发射接收探头、数据分析单元和数据传输单元，激光发射接收探头发射激光信号并接受，并记录下发射和接受的激光信号时间差，数据分析单元将激光信号时间差转换成距离数据，数据传输单元将距离数据编码后通过串行接口传递给控制系统；
所述角度编码系统包括角度编码传感器、0位触发器和角度数据传输单元，角度编码系统设置于滚筒一侧，滚筒绕轴旋转，达到预设位置时，触发0位触发器，此时标记滚筒角度处于0位，角度编码器给出当前滚筒相对于0位绕旋转轴转动的角度，角度范围0～360度，数据传输单元将滚筒的角度数据传递给控制系统；
所述清堵系统包括气泵、气体喷头、气体管道、电磁阀开关，所述气泵通过气体管道与气体喷头相连，所述电磁阀开关用于控制气体喷头的开启和关闭；
所述控制系统包括cpu、驱动单元、接收单元，cpu通过驱动单元控制步进电机拖动滑块在滑轨上移动，cpu通过接收单元接收距离数据和滚筒角度数据，并分析当前位置的堵塞状态，通过驱动单元控制电磁阀开启和关闭。
2.根据权利要求1所述的滚筒筛筛孔清堵装置，其特征在于：所述角度编码系统通过轴连器与滚筒筛的旋转轴相连。
3.根据权利要求1所述的滚筒筛筛孔清堵装置，其特征在于：所述角度编码系统通过齿轮系统与滚筒筛的旋转轴连接。
4.一种滚筒筛筛孔清堵方法，基于权利要求1-3中任一项所述的滚筒筛筛孔清堵装置完成，其特征在于其步骤包括：
(1)步进电机拖动的滑块带着激光测距系统和气体喷头，在滚筒外侧、沿平行于滚筒旋转轴方向移动，移动到滚筒筛的某个截面位置(m)停止；
(2)滑块停止后，滑块连接的激光测距系统对滚筒表面进行测距，同时角度编码器进行滚筒的角度读取，此刻激光发射接收探头在滚筒筛筒壁上投下的光斑位置，由滑块所处截面的位置数据(m)和角度编码器给出的角度数据(d)唯一确定，由此定义滚筒表面该位置坐标为(m，d)；
(3)预先确定滚筒筛上的每个筛孔对应的位置坐标，根据滑块位置和滚筒角度，判断当前激光探头下的位置(m，d)是否为筛孔，若是筛孔再根据激光探测的距离数据，判断筛孔是否堵塞，判断标准为：如果该处激光探测的距离数据≤激光探测装置到滚筒表面距离+n厘米，其中n为0～5中任一值，则判断为堵塞，如果堵塞，则等滚筒转动β角度后，位置(m，d)刚好处于气体喷头下，启动电磁阀开关，接通高压气体对已经转动到喷头下方的堵塞的筛孔(m，d)进行高压吹气，如果(m，d)为筒壁位置或该位置筛孔不堵塞，则喷头不工作，其中β角度为激光测距系统到滚筒转轴的虚拟线与气体喷头到转轴的虚拟线之间的角度；
(4)步进电机控制的滑块移动到下一个位置，重复步骤(2)-(3)，直至滑块移动到滑轨的边界处，触动限位传感器，cpu命令步进电机控制滑块折返，重复步骤(2)-(3)，直至完成对所有筛孔的检测工作。
5.根据权利要求4所述的滚筒筛筛孔清堵方法，其特征在于：在截面m处，让滚筒筛转动n圈而滑块维持不移动，重复进行定位、距离测量、筛孔堵塞判断、清堵操作，然后滑块移动到下一个截面。
技术总结
本发明公开了一种滚筒筛筛孔清堵装置，所述步进电机驱动滑块在滑轨上往复运动，激光测距系统和清堵系统的气体喷头固定在滑块两侧，正对滚筒筛的滚筒曲面，随滑块移动；所述激光测距系统测量激光照射的距离，角度编码系统确定滚筒相对于0位绕旋转轴转动的角度，控制系统判断筛孔是否堵塞，清堵系统的气体喷头用于冲洗堵塞的筛孔。并公开了滚筒筛筛孔清堵方法。本发明装置与滚筒筛系统同步工作，且不要求滚筒匀速转动，能够扫描到每一个筛孔，自动检测筛孔状态，自动进行清堵操作；定位、测距、识别、清堵往复进行，确保滚筒筛设备使用过程中不停机，从而提高设备使用效率，降低工人的劳动强度。
技术研发人员：胡利群;陈敦军
受保护的技术使用者：南京大学
技术研发日：2021.04.06
技术公布日：2021.07.06
声明：
“滚筒筛筛孔清堵装置和滚筒筛筛孔清堵方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：南京大学
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