[发明专利]一种基于在线检测的圆形料堆计算方法

摘要

本发明涉及到一种基于在线检测的圆形料堆计算方法，针对前端配有在线分析仪与皮带秤、采用连续单人字形堆料并在端面取料的圆形料堆，圆形料堆计算方法的具体步骤如下：第一步、建立圆形料堆的堆料网格；第二步、对堆料网格进行赋值；第三步、已完全堆料区域的质量结算；第四步、划分圆形料堆的取料区间；第五步、将堆料网格转化为取料区间；第六步、可取料区域的质量结算。该方法使用较少的数据量并保证一定的计算精度、适用范围广泛，可以此为基础实现对圆形料堆的数字化管理、为流程下一节点控制提供前馈信息，从而提高在线检测设备的使用效益。

主权项

1.一种基于在线检测的圆形料堆计算方法，针对前端配有在线分析仪与皮带秤、采用连续单人字形堆料并在端面取料的圆形料堆，圆形料堆计算方法的具体步骤如下：第一步、建立圆形料堆的堆料网格：对完全堆料的圆形料堆在0°径向切割展开为条形料堆，再沿条形料堆轴线切割得到其轴线剖面；根据堆料机按连续单人字形往复堆料形成抛物界面的规律，结合垂直分割线x=i·△（i=1,2,3,…I）将轴线剖面构建为堆料网格，其中各料层表面界线为一族二次曲线y²=(i/N)·H²-(H²/L)·x，料层界线的轴向距离△=L/N，料堆轴线长度式中i为料堆轴线方向的料层序号（i=1,2,3,…I），N为料堆高度方向的料层总数，H为料堆最大高度，L为单一料层在轴线方向的距离，I为料堆轴线长度相对于轴向距离△的倍数；堆料网格中各单元的位置标志由料堆轴线方向序号i和料堆高度方向序号n组成，每个网格单元都视作对应料层按轴向距离△分割的脊型分段在轴线剖面的投影；设脊型分段内的物料成分均匀一致，并由其投影至轴线剖面的网格单元以平均成分表示；第二步、对堆料网格进行赋值：堆料机对圆形料堆堆料的过程在数学上反映为对堆料网格进行赋值，具体为：①建立并初始化与堆料网格对应的二维数值矩阵M_j，矩阵行序号对应堆料网格单元纵坐标，矩阵列序号对应堆料网格单元横坐标，矩阵内容由其下标j决定，其中M₀为单元重量，M₁～M_J为关注成分，并在M₀末尾增加一行用于存储各列的当前最高位置；②建立堆料数据表格，于堆料机启动时读取启动位置和启动时间t₀，之后每经过轴向距离△时触发动作记录时间t_i和当前转向，考虑皮带秤和在线分析仪安装位置到下料口的时间滞后分别为△t_m和△t_c，在皮带秤流量记录中查找t_i-1-△t_m到t_i-△t_m的流量信息，在在线分析仪数据记录中查找t_i-1-△t_c到t_i-△t_c的成分信息，即为t_i-1到t_i时间段内堆入圆形料堆物料的质量信息，将此质量信息存储到数据表格中t_i时间行；③伴随堆料机连续往复的堆料过程，由堆料机启动位置开始，结合经过轴向距离△时的转向正/负，将堆料数据表格中的质量信息依次填充到对应矩阵中当前位置的右/左一列最高位置+1处，并不断更新堆料机的当前位置，从而实现堆料数值矩阵M_j的赋值；第三步、已完全堆料区域的质量结算：对堆料数值矩阵M_j进行统计得到当前已完全堆料区域的质量结算，包括当前已完全堆料区域的物料总量和平均成分、其中指定的若干料层的物料总量和平均成分，并结合堆料计划的目标值规划后续堆料的质量要求；第四步、划分圆形料堆的取料区间：刮板取料机在料堆端面按料耙固定倾角取料时，相当于以对应斜率k的斜直线切割轴线剖面，在轴线剖面以一系列斜直线y=k(x-L+i△)划分出取料区间，各取料区间的位置由顶端所在料堆轴线方向序号i标志，其中1～N号取料区间因为圆形料堆的切割展开分为首末两部分，每个取料区间都视作取料机沿轴向前进距离△所取物料在轴线剖面的投影，设取料机沿轴向前进距离△所取物料成分均匀一致，并由其投影至轴线剖面的取料区间以平均成分表示；第五步、将堆料网格转化为取料区间：取料机取走物料的过程在数学上表现为切割堆料网格生成取料区间，具体为：①建立并初始化与取料区间对应的二维数值矩阵R，矩阵列序号对应取料区间标号i，矩阵行序号对应区间重量和关注成分；②在Matlab软件中将x=0:△x:L,y=0:△y:H区域按料层表面界线y²=(i/N)·H²-(H²/L)·x和垂直分割线x=i·△构建为堆料网格，其中每个像素点的尺寸大小为△x*△y。③建立并初始化与每个像素点对应的二维数值矩阵mj，矩阵行序号对应像素点纵坐标，矩阵列序号对应像素点横坐标，矩阵大小为(L/△x)*(H/△y)，矩阵内容由其下标j决定，其中m₀为单元重量，m₁～m_J为关注成分，载入堆料数值矩阵M_j的1～N列，根据像素点的坐标判断其所属的堆料网格单元，像素点的重量等于堆料网格单元的重量除以其所包含的像素点数目，像素点的成分等于堆料网格单元的平均成分；④在Matlab中以斜直线y=k(x-L+i△)切割本步骤②中的堆料网格，根据像素点坐标判断其所属的取料区间，对取料区间包含的像素点统计得到各取料区间的区间重量和平均成分，分别为1～N号取料区间的后半部分和N+1～2N号取料区间的前半部分，将计算结果按标号填入矩阵R；⑤继续载入堆料数值矩阵的N+1～2N列部分，统计得到N+1～2N号取料区间的后半部分和2N+1～3N号取料区间的前半部分，将计算结果按重量相加、成分加权叠加到矩阵R，⑥重复本步骤⑤直到已完全堆料区域全部载入计算完毕；第六步、可取料区域的质量结算：对取料数值矩阵R进行统计得到当前可取料区域的质量结算，包括当前可取料区域的物料总量和平均成分、其中指定的若干区间的物料总量和平均成分，并可将此质量信息发送至流程下一节点，作为预估信息帮助实现前馈控制。