一种全煤样立体扫描离线测灰装置的制作方法

本实用新型涉及煤炭灰分测量技术领域，尤其涉及一种全煤样立体扫描离线测灰装置。

背景技术：

煤炭灰分是煤炭计价、选煤加工生产调度和设备操作的主要依据，灰分数据的实时性和准确性直接影响企业的经济效益和现代化管理水平，传统的人工采样、制样、人工化验灰分的方法既耗时又耗力，按照国标化验一个灰分样至少需要2小时，得到的数据滞后时间太长，对于指导选煤工艺操作意义不大。因此，用仪器快速准确的测量煤炭灰分十分重要。在线灰分仪只能测量所安装的皮带上的单一煤种，而离线灰分仪可以测量多个煤样，适用性、灵活性和利用价值更大，但是，对离线灰分仪的要求也更高。

现有的离线灰分仪一次只能测量一个煤样，在测量多个煤样时需要多次靠近离线灰分仪并更换煤样。在选煤生产中，根据国标关于选煤生产检查和采制化的要求，在工艺流程中，为了调节选煤设备的工艺参数和生产调度，同时需要对多个不同点的煤炭进行采样化验，比如原煤、精煤产品和末煤，而且为了保证化验的准确性，有时候对于一种煤样需要化验2～3个平行样，因此，用现有的离线灰分仪化验，需要频繁更换煤样，劳动强度大，而且化验员多次接近离线灰分仪，虽然离线灰分仪机箱外的放射线辐射强度在国标规定的安全范围内，但从心理上仍然有畏惧感。

另外，现有的离线灰分仪由于放射源的射线从准直孔射出后穿过煤样，有的离线灰分仪煤样静止不动，被扫描的煤样仅限于射线穿过的煤层；而有的离线灰分仪将煤样桶放置于转样装置上，在测量时，转样装置旋转，被扫描的煤量有所改善，但也仅限于一定高度上的煤层，仍然做不到对煤样实现全扫描，导致测量的代表性和准确性较差。

技术实现要素：

本实用新型提供一种全煤样立体扫描离线测灰装置，解决现有的离线灰分仪因扫描煤样的范围有限导致代表性差，测量误差大，以及因一次只能测量一个煤样，如果测量多个煤样时，需要多次接近离线灰分仪进行更换煤样，导致劳动强度大，被放射线辐射的几率增加，使化验员的身心健康受到一定影响等问题。

本实用新型为解决目前煤炭离线灰分仪存在的技术问题所采用的技术方案是：一种全煤样立体扫描离线测灰装置，其特征是：包括上同步双轨滑台、下同步双轨滑台、侧同步双轨滑台、煤样桶、放射源、探测器和控制组件；所述上同步双轨滑台连接上托板，所述下同步双轨滑台连接下托板，所述侧同步双轨滑台连接所述放射源和所述探测器，所述煤样桶放置于托盘上，托盘连接传动机构，所述传动机构连接所述上托板或所述下托板，所述上同步双轨滑台、所述下同步双轨滑台和所述侧同步双轨滑台均用支架固定。

所述放射源的射线出口正对着所述探测器的射线接收端面，所述放射源射线出口的中心线与探测器射线接收端面的中心线重合。

所述上同步双轨滑台包括上滑台伺服电机，所述下同步双轨滑台包括下滑台伺服电机，所述侧同步双轨滑台包括侧滑台伺服电机；所述上同步双轨滑台由上滑台伺服电机精确定位，所述下同步双轨滑台由下滑台伺服电机精确定位，所述侧同步双轨滑台由侧滑台伺服电机精确定位。

所述传动机构包括驱动电机。

所述控制组件包括微处理器、触摸屏和电源模块，所述微处理器分别连接所述触摸屏和所述电源模块，所述微处理器还连接所述上滑台伺服电机、所述下滑台伺服电机、所述侧滑台伺服电机和所述托盘的驱动电机。

所述上同步双轨滑台与所述下同步双轨滑台平行，且所述上同步双轨滑台和所述下同步双轨滑台水平安装，所述侧同步双轨滑台与所述上同步双轨滑台垂直，所述侧同步双轨滑台与所述下同步双轨滑台垂直。

本实用新型所设计的一种全煤样立体扫描离线测灰装置的基本原理是，上同步双轨滑台由上滑台伺服电机精确定位，使待测煤样桶的最大直径、放射源射线出口的中心线、探测器射线接收端面的中心线重合，煤样桶由驱动电机带动缓慢旋转，同时，放射源和探测器由侧同步双轨滑台的侧滑台伺服电机带动缓慢下降，扫描煤样，当扫描到煤样桶底所处的水平面时，放射源和探测器由侧同步双轨滑台的侧滑台伺服电机带动缓慢上升，当扫描到煤样表面时停止，实现煤样被全方位全样立体扫描。下同步双轨滑台上的煤样灰分测量方法与前述的上同步双轨滑台上的煤样灰分测量方法相同。

与现有技术相比，本实用新型所设计的一种全煤样立体扫描离线测灰装置，其优点在于，一批可以测量六个煤样的灰分，避免频繁更换煤样，降低化验员的劳动强度并大大减少化验员接近放射源的次数，具有效率高和安全性高的特点；通过煤样桶的缓慢旋转、放射源与探测器的上下缓慢直线运动实现全煤样被立体扫描，使测量结果更加准确，更有代表性，具有准确性高的特点。

附图说明

图1为一种全煤样立体扫描离线测灰装置的整体结构示意图；

图2为一种全煤样立体扫描离线测灰装置的a向侧视图；

图3为一种全煤样立体扫描离线测灰装置的测量煤样示意图；

图4为一种全煤样立体扫描离线测灰装置的煤样桶被扫描的移动展开图；

图5为一种全煤样立体扫描离线测灰装置的控制组件结构示意图；

图6为一种全煤样立体扫描离线测灰装置的测量流程图；

图示说明：

其中，1-上同步双轨滑台，2-下同步双轨滑台，3-侧同步双轨滑台，4-上托板，5-下托板，6-第一煤样桶，7-第二煤样桶，8-第三煤样桶，9-第四煤样桶，10-第五煤样桶，11-第六煤样桶，12-放射源，13-探测器，14-第一托盘，15-第二托盘，16-第三托盘，17-第四托盘，18-第五托盘，19-第六托盘，20-第一支架，21-第二支架，22-第三支架，23-第三传动机构，24-第六传动机构，25-第三驱动电机，26-第六驱动电机，b-测量煤样时的起始上限点，c-测量煤样时的下限点，d-测量煤样时的结束上限点，27-控制组件。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

参见图1，为一种全煤样立体扫描离线测灰装置的整体结构示意图。

为了解决离线灰分仪一批只能测一个煤样、测量结束后要更换新的煤样、导致劳动强度大和接近放射源次数多、给化验员的身心健康造成一定影响的问题，以及现有离线灰分仪只能扫描煤样桶一定高度位置的煤样导致代表性差和测量准确性差的问题，本实用新型实施例提供的一种全煤样立体扫描离线测灰装置，其特征是：包括上同步双轨滑台1、下同步双轨滑台2、侧同步双轨滑台3、煤样桶(6、7、8、9、10、11)、放射源12、探测器13和控制组件27；上同步双轨滑台1连接上托板4，下同步双轨滑台2连接下托板5，侧同步双轨滑台3连接放射源12和探测器13，第一煤样桶6放置于第一托盘14上，第二煤样桶7放置于第二托盘15上，第三煤样桶8放置于第三托盘16上，第四煤样桶9放置于第四托盘17上，第五煤样桶10放置于第五托盘18上，第六煤样桶11放置于第六托盘19上，第一托盘14、第二托盘15、第三托盘16分别连接三个独立的传动机构，独立的传动机构固定在上托板4上，第四托盘17、第五托盘18、第六托盘19分别连接三个独立的传动机构，独立的传动机构固定在下托板5上，上同步双轨滑台1和下同步双轨滑台2连接第一支架20和第二支架21，侧同步双轨滑台3连接第三支架22。

进一步的，所述放射源12的射线出口正对着所述探测器13的射线接收端面，所述放射源12射线出口的中心线与所述探测器13射线接收端面的中心线重合。

进一步的，所述上同步双轨滑台1包括上滑台伺服电机，所述下同步双轨滑台2包括下滑台伺服电机，所述侧同步双轨滑台3包括侧滑台伺服电机；所述上同步双轨滑台1由上滑台伺服电机精确定位，所述下同步双轨滑台2由下滑台伺服电机精确定位，所述侧同步双轨滑台3由侧滑台伺服电机精确定位。

进一步的，所述第一托盘14、第二托盘15、第三托盘16、第四托盘17、第五托盘18、第六托盘19分别连接独立的传动机构，每一个独立的传动机构包括独立的驱动电机。

进一步的，所述上同步双轨滑台1与所述下同步双轨滑台2平行，且所述上同步双轨滑台1和所述下同步双轨滑台2水平安装，所述侧同步双轨滑台3与所述上同步双轨滑台1垂直，所述侧同步双轨滑台3与所述下同步双轨滑台2垂直。

进一步的，所述控制组件27电性连接所述上滑台伺服电机、所述下滑台伺服电机、所述侧滑台伺服电机和所述传动机构的驱动电机。

参见图2，为一种全煤样立体扫描离线测灰装置的a向侧视图。本实施例为图1的a向侧视图，在本实施例中，第三煤样桶8放置于第三托盘16上，所述第三托盘16连接第三传动机构23，所述第三传动机构23包括第三驱动电机25；第六煤样桶11放置于第六托盘19上，所述第六托盘19连接第六传动机构24，所述第六传动机构24包括第六驱动电机26。

参见图3，为一种全煤样立体扫描离线测灰装置的测量煤样示意图。在测量时，放射源12的中心线和探测器13的中心线穿过第一煤样桶6的最大直径，第一煤样桶6放在在第一托盘14上，由托盘连接的传动机构带动第一煤样桶6逆时针慢速旋转，当然，也可以顺时针慢速旋转，其目的都是保证煤样桶中的煤样无死角地被放射线照射。

参见图4，为一种全煤样立体扫描离线测灰装置的煤样桶被扫描的移动展开图。在测量时，煤样桶逆时针或顺时针旋转，同时，放射源12和探测器13由侧同步滑台3的伺服电机控制，同步缓慢向下运动，当定位移动到煤表面时，即起始上限点b，开始分析放射线穿透煤样后的强度变化，通过特定的算法得到煤炭的灰分，当定位移动到煤样桶底部后，即下限点c，放射源12和探测器13由侧同步滑台3的伺服电机控制，同步缓慢向上运动，直到移动到煤表面，此时为结束上限点d。图4下半部分是煤样桶的外表面被放射源12照射的展开轨迹图，b-c是放射源12和探测器13从上缓慢下降时照射煤样的轨迹，c-d是放射源12和探测器13从下缓慢上升时照射煤样的轨迹。起始上限点b和结束上限点d不重合，但位于同一水平面，即煤样桶内煤样的表平面。在测量时，煤样桶缓慢旋转，同时放射源12和探测器13先由上缓慢下降，到煤样桶的底平面时，再由下缓慢上升，从而实现煤样桶内的煤样被放射线立体全方位的扫描，使测量结果更加准确。

参见图5，为一种全煤样立体扫描离线测灰装置的控制组件结构示意图。所述控制组件包括微处理器、探测器、触摸屏、电源模块、上滑台伺服电机、下滑台伺服电机、侧滑台伺服电机、第一托盘14驱动电机、第二托盘15驱动电机、第三托盘16驱动电机、第四托盘17驱动电机、第五托盘18驱动电机和第六托盘19驱动电机，所述微处理器分别与所述探测器、所述触摸屏、所述电源模块、所述上滑台伺服电机、所述下滑台伺服电机、所述侧滑台伺服电机、所述第一托盘14驱动电机、所述第二托盘15驱动电机、所述第三托盘16驱动电机、所述第四托盘17驱动电机、所述第五托盘18驱动电机和所述第六托盘19驱动电机电性连接，所述探测器接收放射源产生的放射线，并转化为脉冲信号供微处理器采集，所述触摸屏用于显示数据、人工修改参数和人工操控本离线测灰装置。

参见图6，为一种全煤样立体扫描离线测灰装置的测量流程图。化验员将待测煤样桶放入本全煤样立体扫描离线测灰装置，然后点击图5所述触摸屏上的开始测量按钮，上同步双轨滑台1的伺服电机通电后运动，使第一煤样桶6准确定位于测量位置，测量位置是放射源12的出口中心线和探测器13的中心线与煤样桶6的最大直径重合(参见图3)。第一托盘14的驱动电机得电，托盘和煤样桶开始缓慢旋转，侧同步双轨滑台3的伺服电机通电后，带动放射源12和探测器13快速同步向下运动而扫描煤样，用于检测第一煤样桶6是否有煤，根据无煤时放射线基本不衰减而有煤时放射线被物质吸收而减弱的基本原理，如果探测器13测得的放射线强度超过设定阀值，说明第一煤样桶6没有煤，则放射源12和探测器13快速回到原位；如果探测器13测得的放射线强度小于设定阀值，说明第一煤样桶6有煤，则启动测量煤炭灰分程序：放射源12和探测器13快速回到原位，侧同步双轨滑台3的伺服电机定位放射源12和探测器13在上滑台测量起点，即煤样桶6里的煤样表面对应的水平位置，然后侧同步双轨滑台3的伺服电机带动侧同步双轨滑台3、放射源12和探测器13缓慢下降，探测器13实时将检测到的射线强度信号传输给微处理器，微处理器通过模型计算得到灰分值，当放射源12和探测器13的中心线到达煤样桶6的桶底时，侧同步双轨滑台3的伺服电机带动侧同步双轨滑台3、放射源12和探测器13缓慢上升，当到达上滑台测量起点时，侧同步双轨滑台3的伺服电机和第一托盘14的驱动电机停止，测量结束，在整个测量期间，第一煤样桶6一直缓慢旋转。

第一煤样桶6测量结束后，上同步双轨滑台1定位，使第二煤样桶7位于测量位置，后续测量步骤、方法和原理与第一煤样桶6相同，当第二煤样桶7测量结束后，上同步双轨滑台1定位，使第三煤样桶8位于测量位置，后续测量步骤、方法和原理与第一煤样桶6相同，当第三煤样桶8测量结束后，下同步双轨滑台2定位，使第四煤样桶9位于测量位置，第四托盘17的驱动电机得电，使第四煤样桶9缓慢旋转，放射源12和探测器13快速扫描第四煤样桶9是否有煤，然后放射源12和探测器13快速回位到下滑台测量起点，即煤样桶9里的煤样表面对应的水平位置，如果第四煤样桶9有煤，则按照第一煤样桶6测量煤炭灰分的方法进行测量，并保存测量值；如果第四煤样桶9无煤，则下同步双轨滑台2定位，使第五煤样桶10位于测量位置，后续测量步骤、方法和原理与第四煤样桶9相同，完成第五煤样桶10的灰分测量后，则下同步双轨滑台2定位，使第六煤样桶11位于测量位置，后续测量步骤、方法和原理与第四煤样桶9相同，第六煤样桶11的灰分测量结束后，即完成本批煤样的测量，所述微处理器控制触摸屏发出声光报警，提示化验员取出煤样。

本实用新型所述的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本实用新型总的构思下的几个示例，并不构成本实用新型保护范围的限定。在不脱离本实用新型原理的情况下，凡是本领域技术人员在本实用新型的启示下获得的其它实施方式，均视为在本实用新型的保护范围之内。