一种混凝土板材废料中钢筋的智能分选系统及控制方法与流程

本发明属于建筑固体废弃物处理，具体涉及一种混凝土板材废料中钢筋的智能分选系统及控制方法。

背景技术：

1、随着我国城镇化进程不断推进，建筑拆除及改造活动产生大量废弃混凝土板材。这类废料中包裹有相当数量的钢筋，若直接填埋既浪费资源又占用土地，因此需将混凝土与钢筋有效分离，实现废钢的回收再利用。目前，行业内通常先将混凝土板材破碎至一定粒度，再通过物理分离手段从中提取钢筋，该环节的分离效果直接影响后续资源的利用率和处理成本。

2、然而，现有用于混凝土废料中钢筋分离的装置，其运行过程中的作用力大小、输送速度等关键参数往往在设备安装调试后即保持固定，或仅能由操作人员根据经验进行间歇性人工调整。而实际进入分离工段的物料，其厚度、粒度组成及含钢量等特性持续波动，固定不变的参数无法跟随这种实时变化，常导致钢筋分离不彻底或设备空耗能量，成为制约分选质量与效率的关键技术问题。

技术实现思路

1、鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本技术第一方面提供一种混凝土板材废料中钢筋的智能分选系统，包括：

2、第一传送带，所述第一传送带的输入端对接第一粉碎装置，输出端对接第二粉碎装置；

3、第二传送带，所述第二传送带架设于第一传送带上方，且传输方向垂直第一传送带的传输方向；第二传送带的输出端设有钢筋收集装置；

4、磁吸机构，所述磁吸机构设于第二传送带内部且连接有可调电源，对应于所述第二传送带与第一传送带的投影重叠区域设置，用于吸附所述第一传送带上的钢筋；

5、控制模块，所述控制模块与第一传送带、第二传送带和可调电源电连接，用于根据所述第一传送带上的物料特征信息确定所述可调电源的初始输出参数，并根据所述磁吸机构的吸附状态信息对所述第一传送带的运行速度、所述第二传送带的运行速度和所述可调电源的输出参数中的至少一项进行调节。

6、根据本发明提供的技术方案，所述第二传送带上设有多个挡板，多个所述挡板沿所述第二传送带的长度方向排列设置，且每个所述挡板沿所述第二传送带的宽度方向延伸。

7、根据本发明提供的技术方案，所述磁吸机构包括多个转辊，多个转辊沿所述第二传送带的传送方向排列设置，且每个转辊的轴线垂直于第二传送带的输送方向；所述第二传送带环绕于多个所述转辊外侧。

8、本技术第二方面提供一种智能分选控制方法，应用于如实施例1所述的混凝土板材废料中钢筋的智能分选系统，所述方法包括：

9、获取所述第一传送带上物料的厚度分布信息，根据所述厚度分布信息构建物料截面轮廓，并基于所述物料截面轮廓推算磁吸工作气隙的等效长度以及物料中钢筋的等效质量分布；

10、根据所述等效长度和所述等效质量分布，结合电磁吸力与工作气隙长度及被吸附物质量之间的物理耦合关系，确定所述可调电源的初始励磁参数，并控制所述磁吸机构以所述初始励磁参数通电运行；

11、在所述磁吸机构运行过程中，同步获取所述第一传送带的实时带速、所述磁吸机构的实际励磁电流以及所述物料截面轮廓的实时变化趋势，并根据所述实时变化趋势推算出下一时刻所需电磁吸力的预测补偿量；

12、根据所述预测补偿量对所述可调电源的输出参数进行超前调节，同时根据所述实际励磁电流反演计算磁路中的实时磁通量，并根据所述实时磁通量与目标磁通量之间的偏差变化趋势，分别对所述第一传送带的运行速度和所述第二传送带的运行速度施加方向相反的调节动作。

13、根据本发明提供的技术方案，所述智能分选系统还包括入料段检测装置，所述入料段检测装置设于所述第一传送带上方，且沿所述第一传送带的输送方向位于所述投影重叠区域上游侧；所述入料段检测装置沿所述第一传送带的宽度方向分布有多个检测点位，用于采集各检测点位处的物料厚度；

14、所述获取所述第一传送带上物料的厚度分布信息，根据所述厚度分布信息构建物料截面轮廓，并基于所述物料截面轮廓推算磁吸工作气隙的等效长度以及物料中钢筋的等效质量分布，包括：

15、通过所述入料段检测装置获取各检测点位处的物料厚度值，并将各检测点位处的厚度值按宽度方向排列，形成描述物料上表面起伏形态的截面轮廓；

16、对所述截面轮廓进行空间滤波，分离出反映物料堆积主体形态的低频轮廓分量和反映物料表面局部凹凸的高频轮廓分量；根据所述低频轮廓分量计算所述磁吸机构与物料上表面之间的气隙补偿量，根据所述高频轮廓分量的能量密度计算所述等效质量分布；

17、根据所述气隙补偿量和所述磁吸机构的固定结构间隙，确定所述工作气隙的等效长度。

18、根据本发明提供的技术方案，所述根据所述预测补偿量对所述可调电源的输出参数进行超前调节，同时根据所述实际励磁电流反演计算磁路中的实时磁通量，并根据所述实时磁通量与目标磁通量之间的偏差变化趋势，分别对所述第一传送带的运行速度和所述第二传送带的运行速度施加方向相反的调节动作，包括：

19、根据当前时刻的物料厚度变化率，经多层加权运算后输出下一时刻的吸力扰动预估幅值，所述多层加权运算中各层的权重系数根据历史物料厚度变化数据的统计分布特征在线更新；

20、在所述吸力扰动预估幅值实际影响电磁吸力之前，根据所述吸力扰动预估幅值提前调整所述可调电源的励磁电流；

21、根据所述实际励磁电流反演计算磁路中的实时磁通量，并根据所述实时磁通量与目标磁通量之间的偏差及其偏差变化率的符号组合，按照预设的非线性切换规则计算速度调节量，分别对所述第一传送带的运行速度和所述第二传送带的运行速度施加方向相反的调节动作。

22、根据本发明提供的技术方案，所述根据所述实际励磁电流反演计算磁路中的实时磁通量，包括：

23、获取所述磁吸机构中电磁线圈的实时温度和实时励磁电压，根据所述实时温度与初始温度的差值修正所述电磁线圈的电阻值，并根据修正后的电阻值和所述实时励磁电压计算线圈的实际励磁功率；

24、根据所述实际励磁功率和所述工作气隙的等效长度，将磁路按磁阻大小一次划分为多个串联单元，各单元的磁阻值根据所述工作气隙的等效长度分段确定，将各单元磁阻累加后反推所述磁路中的实时磁通量。

25、根据本发明提供的技术方案，所述确定所述可调电源的初始励磁参数，并控制所述磁吸机构以所述初始励磁参数通电运行之后，所述同步获取所述第一传送带的实时带速、所述磁吸机构的实际励磁电流以及所述物料截面轮廓的实时变化趋势之前，还包括：

26、获取所述第一传送带运行过程中的实时速度波动信号，从所述速度波动信号中提取周期性波动的基频分量及各阶谐波分量，并根据各分量的幅值和相位合成速度波动的频谱特征；

27、根据所述频谱特征中主频分量的相位信息，计算所述可调电源输出参数的超前补偿量，所述超前补偿量的超前时间与物料从检测位置输送至所述投影区域所需的输送时间一致；

28、将所述超前补偿量叠加至所述初始励磁参数上，得到补偿后的励磁参数并输出至所述可调电源。

29、根据本发明提供的技术方案，所述智能分选系统还包括金属检测装置，所述金属检测装置设于第一传送带末端，用于检测第一传送带末端的残留金属；

30、所述分别对所述第一传送带的运行速度和所述第二传送带的运行速度施加方向相反的调节动作之后，还包括：

31、通过所述金属检测装置检测所述第一传送带末端是否存在残留金属，当存在残留金属时，记录当前时刻的物料厚度变化率和励磁电流值；

32、累积多个残留金属出现时刻的物料厚度变化率与励磁电流值，构建反应漏吸边界条件的非线性映射曲面；当检测到新的残留金属时，将当前工况特征映射至所述非线性映射曲面，计算当前工况偏离正常工况的偏离向量；

33、根据所述偏离向量的模长，逐步增大所述可调电源的励磁电流并降低所述第一传送带的运行速度，直至检测不到残留金属时停止调节，并将停止调节时对应的励磁电流和运行速度作为当前物料特征下的匹配工作点，用于更新所述非线性映射曲面的局部区域。

34、根据本发明提供的技术方案，所述分别对所述第一传送带的运行速度和所述第二传送带的运行速度施加方向相反的调节动作之前，还包括：

35、根据所述实时磁通量的波动特征识别钢筋被吸附抬起的特征时刻，结合所述第一传送带的实时带速推算钢筋在磁吸区域的平均停留时间；

36、计算所述平均停留时间与预设目标停留时间的偏差值，根据所述偏差值的符号及幅值动态调整第一传送带与第二传送带速度调节量的分配权重；偏差值为负时增大第一传送带的分配权重，偏差值为正时增大第二传送带的分配权重。

37、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过设置第一传送带实现两级破碎之间的连续物料输送，保证分选流程的稳定衔接；第二传送带垂直跨设于第一传送带上方，可将吸附的钢筋横向转移至收集装置，实现钢筋与混凝土物料的高效分流；磁吸机构内置且配备可调电源，使磁场强度能够灵活调整，避免恒定磁场导致的吸附不足或能耗浪费；控制模块根据物料特征信息确定初始输出参数，并依据吸附状态动态调节传送带速度及磁场强度，使系统能实时适应物料厚度、含钢量等变化进行自适应控制，有效克服了传统装置参数固定或依赖人工调节的缺陷，显著提升了钢筋分选精度和回收率，同时降低了无效能耗，确保了系统运行的经济性与可靠性。