一种基于涡流阵列传感器的非磁性金属分类装置及方法

本发明涉及非磁性金属分类技术，具体是一种基于涡流阵列传感器的非磁性金属分类装置及方法。

背景技术：

1、在废旧金属的分类过程中，磁性金属可以相对容易地被分拣出来。剩下的非磁性金属，主要成分是铜、铝、锌、锡、钛等，通常有更高的回收价值。但在现有技术条件下，非磁性金属分类技术由于自身原理所限，存在环保性差、适用范围受限、实施成本高、分类精度低的问题。具体而言，现有非磁性金属分类技术主要分为三种：第一种是重介质分离法，此种方法存在的问题是：一、所用的浆液通常具有剧毒，如果处理不当，很可能造成严重的环境污染，由此导致环保性差。二、无法对密度相差不大的非磁性金属样品进行分类，由此导致适用范围受限。三、实施成本高。第二种是光学方法，此种方法存在的问题是：一、对操作环境有非常严格的要求，由此导致适用范围受限。二、实施成本高。第三种是基于双线圈涡流传感器的电涡流法，此种方法存在的问题是：分类结果受提离高度(即传感器与非磁性金属样品之间的距离)的影响很大，因此当外界震动引起提离高度变化时，容易导致分类结果出现错误，由此导致分类精度低。基于此，有必要发明一种基于涡流阵列传感器的非磁性金属分类装置及方法，以解决现有非磁性金属分类技术环保性差、适用范围受限、实施成本高、分类精度低的问题。

技术实现思路

1、本发明为了解决现有非磁性金属分类技术环保性差、适用范围受限、实施成本高、分类精度低的问题，提供了一种基于涡流阵列传感器的非磁性金属分类装置及方法。

2、本发明是采用如下技术方案实现的：

3、一种基于涡流阵列传感器的非磁性金属分类装置，包括带式输送机、支撑杆、透明托板、涡流阵列传感器、激光测距传感器、阻抗分析仪、信号调理器、上位机；

4、其中，带式输送机水平固定于地面上；支撑杆呈l形结构，且支撑杆包括水平段和朝下设置的竖直段；支撑杆的竖直段固定于带式输送机的旁侧地面上；支撑杆的水平段位于带式输送机的上方；透明托板呈l形结构，且透明托板包括水平段和朝上设置的竖直段；透明托板的水平段固定于支撑杆的水平端，且透明托板的水平段位于带式输送机的上方；

5、涡流阵列传感器包括发射线圈和四个接收线圈；发射线圈和四个接收线圈均水平固定于透明托板的水平段上表面，且四个接收线圈环绕设置于发射线圈的周围；激光测距传感器固定于透明托板的水平段上表面；阻抗分析仪与发射线圈电连接；四个接收线圈均通过信号调理器与上位机电连接；激光测距传感器与上位机电连接；上位机与阻抗分析仪电连接。

6、发射线圈的尺寸和四个接收线圈的尺寸均一致；发射线圈与四个接收线圈之间的水平距离均相等；第一个接收线圈与第二个接收线圈之间的角距离为60°；第二个接收线圈与第三个接收线圈之间的角距离为120°；第三个接收线圈与第四个接收线圈之间的角距离为60°；第四个接收线圈与第一个接收线圈之间的角距离为120°。

7、一种基于涡流阵列传感器的非磁性金属分类方法(该方法是基于本发明所述的一种基于涡流阵列传感器的非磁性金属分类装置实现的)，该方法是采用如下步骤实现的：

8、步骤一：将待分类的非磁性金属样品置于带式输送机的输送带上表面，非磁性金属样品随着带式输送机的输送带进行移动；

9、步骤二：当非磁性金属样品移动至涡流阵列传感器的下方时，阻抗分析仪输出单频激励信号；单频激励信号传输至发射线圈，使得非磁性金属样品中感应产生电涡流，由此使得四个接收线圈中感应产生四路互感信号；四路互感信号传输至信号调理器，并经信号调理器进行调理后传输至上位机；与此同时，激光测距传感器测量提离高度，并将测量结果传输至上位机；所述提离高度是指涡流阵列传感器与非磁性金属样品之间的距离；

10、步骤三：上位机采集四路互感信号的幅值点，并从四路互感信号的幅值点中选出最大幅值点，然后计算出最大幅值点的相位值，作为非磁性金属样品的特征值；具体计算公式如下：

11、y(α)＝arctan(im(δl)/re(δl))；

12、式中：y(α)表示最大幅值点的相位值；im(δl)表示最大幅值点的虚部；re(δl)表示最大幅值点的实部；

13、步骤四：以提离高度为横坐标、非磁性金属样品的特征值为纵坐标，确定非磁性金属样品的特征坐标点；然后，分别计算出非磁性金属样品的特征坐标点到第一特征曲线的纵向距离、非磁性金属样品的特征坐标点到第二特征曲线的纵向距离、非磁性金属样品的特征坐标点到第三特征曲线的纵向距离、非磁性金属样品的特征坐标点到第四特征曲线的纵向距离、非磁性金属样品的特征坐标点到第五特征曲线的纵向距离；

14、所述第一特征曲线为：y＝0.67825-0.00775x；其中，x的取值范围为3mm～7mm；

15、所述第二特征曲线为：y＝0.374475-0.009825x；其中，x的取值范围为3mm～7mm；

16、所述第三特征曲线为：y＝0.2579-0.0103x；其中，x的取值范围为3mm～7mm；

17、所述第四特征曲线为：y＝0.18525-0.00675x；其中，x的取值范围为3mm～7mm；

18、所述第五特征曲线为：y＝0.132825-0.004275x；其中，x的取值范围为3mm～7mm；

19、步骤五：根据步骤四的计算结果，判定非磁性金属样品的材料，由此将非磁性金属样品进行分类；具体判定规则如下：

20、当非磁性金属样品的特征坐标点到第一特征曲线的纵向距离小于等于.时，将非磁性金属样品的材料判定为钛；

21、当非磁性金属样品的特征坐标点到第二特征曲线的纵向距离小于等于.时，将非磁性金属样品的材料判定为锡；

22、当非磁性金属样品的特征坐标点到第三特征曲线的纵向距离小于等于.时，将非磁性金属样品的材料判定为锌；

23、当非磁性金属样品的特征坐标点到第四特征曲线的纵向距离小于等于.时，将非磁性金属样品的材料判定为铝；

24、当非磁性金属样品的特征坐标点到第五特征曲线的纵向距离小于等于.时，将非磁性金属样品的材料判定为铜。

25、所述步骤二中，通过上位机设定单频激励信号的激励频率和激励电压。

26、与现有非磁性金属分类技术相比，本发明所述的一种基于涡流阵列传感器的非磁性金属分类装置及方法采用四路互感信号的幅值点中最大幅值点的相位值作为分类依据，由此具备了如下优点：其一，与重介质分离法相比，本发明的优点是：一、本发明无需使用浆液，由此避免了因浆液处理不当而造成环境污染，从而有效提高了环保性。二、本发明能够对密度相差不大的非磁性金属样品进行分类，由此使得适用范围不再受限。三、本发明的实施成本更低。其二，与光学方法相比，本发明的优点是：一、本发明对操作环境的要求较低，由此使得适用范围不再受限。二、本发明的实施成本更低。其三，与基于双线圈涡流传感器的电涡流法相比，本发明的优点是：本发明的分类结果受提离高度的影响极小，即使外界震动引起提离高度变化，分类结果也不会出现错误，由此有效提高了分类精度。

27、本发明有效解决了现有非磁性金属分类技术环保性差、适用范围受限、实施成本高、分类精度低的问题，适用于非磁性金属的分类。