Устройство для измерения объема сыпучего материала разной фракции

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно, к устройствам для измерения объема сыпучих материалов разной фракции и может быть использована для измерения объема сыпучего материала разной фракции в статичном состоянии или при перемещении пластинчатым питателем, ленточным конвейером с постоянной скоростью.
Известно техническое решение для измерения количества транспортируемых сыпучих материалов (Авторское свидетельство SU 295995 A1 от 06.10.1969, автора А.И. Бадовского), содержащее измерительный ролик, формователь потока и приводное устройство, с целью повышения точности работы устройства, формователь потока вещества выполнен в виде расположенных по обеим сторонам транспортера бесконечных лент, оси барабанов которых расположены перпендикулярно ленте транспортера, а измерительный ролик расположен между лентами формователя, причем барабаны формователя и измерительный ролик кинематически связаны с приводом транспортера.
Недостатком данного устройства является то, что оно способно работать только с однородным по фракционному составу сыпучим веществом (опилки, песок, мелкофракционная горная порода и т.п.), а также требует дополнительных механических устройств для формирования слоя вещества необходимой конфигурации в месте измерения.
Известно техническое решение для измерения объемного веса мелкофракционных сыпучих материалов (Авторское свидетельство SU 344280 A1 от 30.01.1971, авторов И.Н. Гримпель и др.), включающее разгружатель на выходе проточной емкости с материалом, датчик объемной производительности разгружателя, непрерывный весоизмеритель с датчиком веса и датчик уровня, с целью обеспечения непрерывного измерения объемного веса, датчик объемной производительности разгружателя соединен с делителем напряжения, ползунок которого подключен к одному входу усилителя, другой вход которого соединен с датчиком веса, а выход усилителя подключен к двигателю, кинематически связанному с ползунком делителя напряжения, причем датчик уровня подключен через пропорциональный регулятор к входу исполнительного двигателя, кинематически связанного с разгружателем.
Недостатком этого устройства является то, что оно предназначено только для измерения весового объема легко сыпучих мелкофракционных веществ, поступающих из бункера через разгружатель с изменяемой производительностью на весовую платформу.
Известно техническое решение для измерения объема сыпучих материалов (Авторское свидетельство SU 531033 A1 от 24.12.1974, авторов Костицина В.К. и др.), содержащее разгружатель на выходе проточной емкости, связанный с электродвигателем, расположенные в емкости датчики верхнего и нижнего уровней и электрическую схему управления с источником постоянного тока, магнитным пускателем, связанным с электродвигателем и датчиком числа оборотов, кинематически связанным с валом разгружателя, с целью повышения точности измерения и расширения рабочего диапазона, устройство снабжено промежуточным реле с самоблокировкой, обмотка которого включена в цепь датчика верхнего уровня, блокирующий контакт включен в цепь датчика нижнего уровня, а исполнительный контакт включен в цепь питания магнитного пускателя, причем к выходу датчика числа оборотов подсоединен счетчик.
Отличительной особенностью данного устройства является наличие бункера, с заранее измеренным объемом между электромеханическими датчиками минимальной и максимальной загрузки. Недостатком такого технического решения является то, что оно предназначено только для дозирования требуемого объема сыпучих материалов при перегрузке с конвейера на другое транспортировочное устройство.
Наиболее близким по сущности техническим решением является устройство измерения объема и массы сыпучего материала на тяговом органе конвейера (Евразийский патент № 020917 от 07.04.2010, автора Бердникова В.А.), принятое за прототип, включающее в себя два источника светового потока, при этом форма светового потока, отражающегося на поверхности материала, представляет собой узкую световую полосу, видеокамеру, вычислительный блок с цифровым интерфейсом, датчик скорости ленты, при этом видеокамера и источник светового потока установлены над тяговым органом конвейера под одинаковыми углами по отношению к перпендикуляру к продольной оси конвейера, проходящем в одной плоскости с оптической осью видеокамеры, при этом источники светового потока установлены по обе стороны конвейера симметрично относительно продольной оси конвейера в одной плоскости; дополнительно использован калибровочный элемент, имеющий форму треугольной призмы, на боковых гранях которой под углом выполнены маркировочные полосы, направление которых совпадает с направлением излучения источников светового потока, для получения в видеокамере видеоизображения треугольника с известными размерами; на боковых гранях калибровочного элемента дополнительно нанесены линии допустимого отклонения светового потока; калибровочный элемент оснащен платформой с направляющими элементами, в которые закреплено основание калибровочного элемента для его перемещения по платформе в зоне измерения так, чтобы продольные оси конвейера и калибровочного элемента находились в одной вертикальной плоскости.
Недостатком прототипа является невозможность измерения объема сыпучего материала в статичном состоянии, не перемещаемого с постоянной скоростью.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является измерение объема неоднородной массы сыпучего материала разной фракции в статичном состоянии, при его порционном перемещении с помощью пластинчатого питателя или перемещаемого с постоянной скоростью на ленточном конвейере.
Технический результат достигается тем, что устройство содержит блок позиционеров с излучателями световых контрастных линий, установленный таким образом, что при проецировании сфокусированного светового излучения на поверхности измеряемого объема, образуется световая сетка, которая сканируется камерой технического зрения, на основе распознанного видеоизображения при помощи ЭВМ выстраивается карта высот поверхности измеряемого материала, на основе которой производится расчет объема.
Устройство полезной модели поясняется чертежом, где на Фиг. 1 изображено устройство для измерения объема.
Устройство для измерения объема сыпучего материала разной фракции содержит приставной измерительный стол 1, источники светового потока, выполненные в виде блока позиционеров с излучателями световых контрастных линий 2, раму 3, камеру технического зрения 4, ЭВМ 5.
Устройство для измерения объема работает следующим образом:
На приставной стол 1 укладывается материал, объем которого необходимо измерить. Источниками светового потока, выполненными в виде блока позиционеров с излучателями световых контрастных линий 2, производится освещение поверхности измеряемого материала таким образом, что при проецировании сфокусированного светового излучения, образуется световая сетка с ячейками, размер которых рассчитывается исходя из требований к точности определения измеряемого объема. Регистрация отраженного излучения световой сетки на поверхности объема измеряемого материала осуществляется камерой технического зрения 4. Обработка видеоизображения световой сетки осуществляется на ЭВМ 5, где отдельным программным обеспечением на основе распознавания видеоизображения, по точкам, в местах пересечения световых контрастных линий, выстраивается карта высот, эквивалентная форме объема измеряемого материала, на основании которой производится расчет объема.
Предлагаемое устройство для измерения объема с наибольшей эффективностью решает задачу определения объема неоднородной массы сыпучего материала разной фракции в статичном состоянии, при его порционном перемещении с помощью пластинчатого питателя или перемещаемого с постоянной скоростью на ленточном конвейере для оценки производительности техники в условиях однотонной сцены при слабом освещении.