滾筒機(jī)及測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于休止角測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種測(cè)量滾筒內(nèi)顆粒物質(zhì)崩塌角的滾筒機(jī) 及測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 顆粒態(tài)在自然界廣泛存在，顆粒尺度在IX KT6~IX 10 4m范圍的物質(zhì)都可稱為顆 粒物質(zhì)，所以生活中沙石、浮冰、礦石、糧食以及藥品都可稱為顆粒物質(zhì)。材料在外力作用和 內(nèi)部應(yīng)力狀況變化時(shí)會(huì)發(fā)生的類似于流體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
[0003] 滾筒用于對(duì)顆粒物進(jìn)行加工，顆粒物質(zhì)隨滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)而被抬升至一定高度，當(dāng)達(dá)到 一定高度時(shí)，表面顆粒的力學(xué)結(jié)構(gòu)無(wú)法維持平衡而開始下滑，這種顆粒的下滑現(xiàn)象稱為崩 塌。滾筒內(nèi)顆粒物質(zhì)的崩塌角大小與顆粒物質(zhì)的含水量、粒徑、以及圓度等參數(shù)有關(guān)，因此 通過(guò)在線測(cè)量滾筒內(nèi)顆粒物質(zhì)的崩塌角，就可以知道顆粒物質(zhì)的加工情況。
[0004] 已有的休止角測(cè)量裝置采用圖像法測(cè)量休止角，其一般流程為通過(guò)原始圖像采 集、區(qū)域分割、邊緣提取、直線擬合等一系列處理，測(cè)量出休止角的大小。這種測(cè)量操作復(fù) 雜，誤差比較大，不能測(cè)量0.5度以下的角度變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明是為了解決上述課題而進(jìn)行的，目的在于提供一種操作簡(jiǎn)單，誤差較小的 測(cè)量滾筒內(nèi)顆粒物質(zhì)崩塌角的滾筒機(jī)及測(cè)量方法。
[0006] 本發(fā)明提供了一種滾筒機(jī)及測(cè)量方法，用于實(shí)時(shí)測(cè)量滾筒內(nèi)顆粒物質(zhì)崩塌角，其 特征在于，包括：滾動(dòng)裝置，用于對(duì)顆粒物質(zhì)進(jìn)行加工，包含：用于盛放顆粒物質(zhì)并且能夠 透過(guò)激光的滾筒以及控制滾筒勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的控制部；測(cè)量裝置，包含：用于發(fā)出原始激光的 激光器、設(shè)置在原始激光光路上且對(duì)該原始激光進(jìn)行發(fā)散形成發(fā)散激光的凹透鏡、將發(fā)散 激光反射到顆粒物質(zhì)的平面鏡以及用于采集發(fā)散激光經(jīng)過(guò)顆粒物質(zhì)后形成的散射光的照 相機(jī)；以及計(jì)算裝置，根據(jù)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)的速度、原始激光的波長(zhǎng)和所述照相機(jī)根據(jù)散射光形成 的散斑圖像的灰度值、基于一定的規(guī)則得到顆粒物質(zhì)的所述崩塌角。
[0007] 本發(fā)明涉及的滾筒機(jī)還可以具有這樣的特征：其中，照相機(jī)為線陣CCD相機(jī)，線陣 CCD相機(jī)的鏡頭平面與顆粒物質(zhì)在滾筒內(nèi)形成的上表面平行，并且距上表面的距離為20~ 40cm〇
[0008] 本發(fā)明涉及的滾筒機(jī)還可以具有這樣的特征：其中，照相機(jī)與計(jì)算裝置連接，用于 將記錄的散斑圖像信息傳送給計(jì)算裝置。
[0009] 本發(fā)明涉及的滾筒機(jī)還可以具有這樣的特征：其中，控制部包含：驅(qū)動(dòng)滾筒勻速 轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)單元和控制驅(qū)動(dòng)單元的控制單元，驅(qū)動(dòng)單元包含：為滾筒提供穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的皮帶 傳動(dòng)構(gòu)件和為皮帶傳動(dòng)構(gòu)件提供動(dòng)力的直流電機(jī)，直流電機(jī)與控制單元連接，采用閉環(huán)控 制。
[0010] 本發(fā)明還提供了一種滾筒內(nèi)顆粒物質(zhì)崩塌角的測(cè)量法，其特征在于，包括以下步 驟：
[0011] (1)開啟權(quán)利要求1的滾筒機(jī)，使?jié)L筒勻速轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0012] (2)調(diào)節(jié)照相機(jī)的鏡面與顆粒物質(zhì)在滾筒內(nèi)形成的顆粒床表面平行，并且距顆粒 床表面的距離為20~40cm ;
[0013] (3)設(shè)置照相機(jī)的曝光時(shí)間為T，照相機(jī)將記錄的曝光時(shí)間為T的顆粒物質(zhì)發(fā)出的 散射光形成的散斑的圖像信息傳送給計(jì)算裝置；
[0014] (4)計(jì)算裝置根據(jù)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)的速度、原始激光的波長(zhǎng)和照相機(jī)根據(jù)散射光形成的 散斑圖像的灰度值基于一定的規(guī)則得到顆粒物質(zhì)在曝光時(shí)間T內(nèi)的崩塌角△Θ;
[0015] (5)間隔時(shí)間tm，重復(fù)步驟（3)和（4)，并繪制崩塌角-時(shí)間曲線圖；
[0016] (6)當(dāng)崩塌角Λ Θ減小到預(yù)定角度時(shí)，加工的顆粒物質(zhì)達(dá)到要求，控制部即控制 滾筒停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0017] 發(fā)明的作用與效果
[0018] 根據(jù)本發(fā)明所涉及到的滾筒機(jī)，由于具有滾筒裝置、測(cè)量裝置和計(jì)算裝置，測(cè)量裝 置中的照相機(jī)能夠采集滾筒內(nèi)發(fā)散激光經(jīng)過(guò)顆粒物質(zhì)后形成的散射光，并將散射光形成的 散斑圖像信息傳送給計(jì)算裝置，計(jì)算裝置根據(jù)滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)的速度、原始激光的波長(zhǎng)和散斑 圖像的灰度值基于一定的規(guī)則得到崩塌角，此方法測(cè)量操作簡(jiǎn)單，誤差較小，精確度比較 高，并且用此方法測(cè)得的崩塌角能夠測(cè)量顆粒物質(zhì)在0. 5度以下的崩塌角，因此克服了已 有休止角測(cè)量裝置操作復(fù)雜，誤差比較大的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1是本發(fā)明的實(shí)施例中滾筒機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2是本發(fā)明的實(shí)施例中顆粒物質(zhì)在滾筒內(nèi)的傾角變化示意圖；
[0021] 圖3是本發(fā)明的實(shí)施例中顆粒物質(zhì)運(yùn)動(dòng)速度-時(shí)間曲線圖；以及
[0022] 圖4是本發(fā)明的實(shí)施例中測(cè)量得到的崩塌角-時(shí)間曲線圖。
[0023] 具體實(shí)施案例
[0024] 為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，以下實(shí) 施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的滾筒機(jī)作具體闡述。
[0025] 圖1是本發(fā)明的實(shí)施例中滾筒機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 如圖1所示，在本實(shí)施例中，測(cè)量滾筒內(nèi)顆粒物質(zhì)崩塌角的滾筒機(jī)100用于實(shí)時(shí)測(cè) 量滾筒內(nèi)顆粒物質(zhì)崩塌角。測(cè)量滾筒內(nèi)顆粒物質(zhì)崩塌角的滾筒機(jī)100包括：滾筒裝置110、 測(cè)量裝置120和計(jì)算裝置（圖中未顯示）。
[0027] 滾筒裝置110用于對(duì)顆粒物質(zhì)進(jìn)行加工，包含：用于盛放顆粒物質(zhì)的水平滾筒 111，滾筒111為透明的，能夠透過(guò)激光；控制滾筒111勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的控制部（圖中未顯示）， 控制部包含：驅(qū)動(dòng)滾筒111勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)單元（圖中未顯示）和控制所述驅(qū)動(dòng)單元的控 制單元，本實(shí)施例中控制單元為計(jì)算機(jī)（圖中未顯示）。
[0028] 驅(qū)動(dòng)單元包含：為滾筒111提供穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的皮帶傳動(dòng)構(gòu)件和為皮帶傳動(dòng)構(gòu)件提 供動(dòng)力的直流電機(jī)，直流電機(jī)與計(jì)算機(jī)連接，采用閉環(huán)控制，通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控電機(jī)的轉(zhuǎn) 速。
[0029] 測(cè)量裝置120包含：用于發(fā)出原始激光的激光器121、將原始激光發(fā)散形成發(fā)散激 光的凹透鏡122、將發(fā)散激光反射到樣品顆粒的平面鏡123和采集發(fā)散激光經(jīng)過(guò)顆粒物質(zhì) 后形成的散射光的線陣C⑶相機(jī)124。其中