[发明专利]一种散体物料休止角的测定装置与测定方法

说明书

本发明属于物料参数测定领域，具体涉及一种散体物料休止角测定装置与测定方法。利用数码相机获取散体物料堆积体图像，运用计算机图像处理获取堆积体轮廓曲线，以高斯分布函数拟合轮廓曲线提取点，以拟合曲线拐点处切线与水平轴所夹的锐角作为散体物料的休止角。本发明专用测定装置包括进料单元、堆料单元、图像采集单元和数据处理单元，所述的进料单元(100)、堆料单元(200)、图像采集单元(300)、数据处理单元(400)依次连接。本发明克服了现有休止角测定装置结果精度低、人为误差大的问题，提出一种散体物料休止角测定的装置及方法。本发明测定结果准确度高，误差小，且可根据需要更换下料漏斗和堆料平板，对不同散体物料具有良好的适用性。

技术领域

本发明属于物料参数测定技术领域，具体涉及一种散体物料休止角测定装置与测定方法。

背景技术

散体物料在日常生产和生活中非常常见。在自然状态下，散体一般以堆积体的形式存在。堆积体的稳定性以及空间占用大小是散体物料使用中应该关注的问题。散体物料的休止角一般是指散体在自然堆积状态下，堆积体坡面与水平面所形成的最大夹角。散体物料的休止角与散体本身的性质密切相关。对散体物料休止角的研究对于研究散体物料性质、生产和运输、安全使用等都具有重要的意义。

现阶段大单元研究中将散体物料堆积体近似为圆锥体处理，通过测定散体物料堆积体的高度和直径，来计算散体物料堆积体的休止角，一般的计算公式为休止角

其中，H为堆积体高度，D为堆积体直径。

实际的堆积体形状并非理想的圆锥体，坡角往往不是规则的圆形，坡顶也并不是完整的锥角。于是也有人提出选取堆积体中部坡面较为平直的一段作为休止角的计算依据，然而选取的标准因人而异，导致所测休止角与实际情况会有差异。

另一方面，目前休止角测定装置计算休止角所用的参数大多采用绝对长度去度量。由于操作的误差，最终可能会导致测得的堆积体高度或直径会有较大的波动，使得测定结果出现较大的误差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有休止角测定装置结果精度低、人为误差大的问题，提出一种散体物料休止角测定的装置及方法。

观察散体物料的堆积体，发现堆积体轮廓与高斯分布的曲线相似，两端均为凹函数，中部为凸函数，而曲线的拐点两侧为近似平直的曲线。本发明通过高斯分布来计算散体物料堆积体的休止角。

高斯分布的一般公式为：

式中y₀、A、w和x_c均为待定常系数，π为圆周率，e为自然对数。

对其分别求一阶和二阶导数，得到其一阶导数方程：

二阶导数方程：

令其二阶导数为0，即：

f”(x)＝0

可以解得，拐点横坐标：

将x的值代入高斯分布的一阶导数方程，得到该点出的斜率：

斜率绝对值的反正切即为散体物料的休止角：

θ＝arctan|S_l|

具体地，本发明的技术方案如下所述：