[发明专利]一种结合电磁传感器和光电传感器的金属分类装置及方法

说明书

本发明提供一种结合电磁传感器和光电传感器的金属分类装置，包括电磁传感器、光电传感器、电压检测单元、信号发生单元、功率放大器、信号调理和采集单元、上位计算机。其特征在于，所述的电磁传感器包括两个线圈，两个线圈平行摆放，开口位于同一水平面，一个作为激励线圈，另一个作为接收线圈，当金属样品通过电磁传感器的测量区域时，信号调理和采集单元将持续采集接收线圈的互感信号，输送至上位计算机；当金属样品通过光电传感器的测量区域时，电压检测单元的检测到的电压信号被送入输送至上位计算机。本发明同时提供一种采用上述装置实现的金属分类方法。

技术领域

本发明属于电磁传感器、光电传感器技术结合领域，涉及一种结合电磁传感器和光电传感器的金属分类装置及方法。

背景技术

金属是地球的一项重要资源，也是每个国家的一项重要战略资源。除矿石冶炼获得金属外，金属的分类、回收与再生是原材料的一大重要来源。同时，金属的分类与回收是地球资源再利用工业的重要一环，在全世界及我国的可持续发展战略中均有着重要的位置，是现代化经济转型所面临的一项重要挑战。

在破碎后的金属碎片分类环节，通常采用电磁涡流分拣系统。首先通过电磁铁将钢铁碎片吸引分拣出来，剩下的有色金属以及一些非金属碎片根据其是否受到电磁力而将其进行分类。根据现有技术，钢铁在回收环节可以相对容易的被分拣出来，但是针对有色金属(其中主要为铝合金占比78％，黄铜12％，铜5％，其他5％)的分类与回收却十分困难，主要原因是关于有色金属分类的理论研究还不够完善，而且缺乏实际手段。

目前金属分类的主流方法中，重介质分离法的水处理的浆料具有剧毒，具有比较高的风险；光学方法中图像识别方法的精度容易受到实际工业环境的影响；激光诱导击穿光谱方法以及X-射线束吸收方法实施起来却非常昂贵；基于电磁传感器的分类方法，利用不同金属表面涡流的不同带来的二次磁场的变化来实现无接触且快速的金属分类，具有高效无害的优点，但是其鲁棒性受金属形状，摆放角度影响较大。

发明内容

本发明的目的是结合电磁传感器和光电传感器，提供一种环保、经济实惠、非接触的金属分类的装置及方法。本发明采用如下的技术方案：

一种结合电磁传感器和光电传感器的金属分类装置，包括电磁传感器、光电传感器、电压检测单元、信号发生单元、功率放大器、信号调理和采集单元、上位计算机。其特征在于，所述的电磁传感器包括两个线圈，两个线圈平行摆放，开口位于同一水平面，一个作为激励线圈，另一个作为接收线圈，当金属样品通过电磁传感器的测量区域时，信号调理和采集单元将持续采集接收线圈的互感信号，输送至上位计算机；当金属样品通过光电传感器的测量区域时，电压检测单元的检测到的电压信号被送入输送至上位计算机。

优选地，对于已知种类的金属样品，利用光电传感器测量金属样品摆放不同的倾斜角与测得电压值的关系，得到“倾斜角-电压拟合函数”，当已知的不同种类的金属样品分别通过电磁传感器的测量区域时，得到不同已知金属的“倾斜角-特征相位拟合函数”，在上位计算机内存储有此两种拟合函数，待测金属样本通过光电传感器和电磁传感器的测量区域时，根据所采集的两个传感器的输出信号和所存储的两种拟合函数，对待测金属样本进行分类。

进一步地，在两个线圈内分别插有铁氧化磁芯。

进一步地，电磁传感器与金属样品之间的距离为1-8mm，光电传感器与金属样品之间的距离为16mm，电磁传感器激励频率为20-100KHz。

采用所述的结合电磁传感器和光电传感器的金属分类装置实现的分类方法，包括如下步骤：

(1)对于已知种类的金属样品，利用光电传感器测量金属样品摆放不同的倾斜角与测得电压值的关系，得到“倾斜角-电压拟合函数”，两者之间的数学关系是线性的，对于同一金属而言，倾斜角越大，电压值越大；对于不同种类的金属样品，拟合曲线的斜率和截距不同；即得到不同的金属的“倾斜角-电压拟合函数”，“倾斜角-电压拟合函数”由下列公式得到，