一种车载铀矿的品位检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及铀矿分析测量领域，尤其涉及一种车载铀矿的品位检测装置。


背景技术：

2.在铀矿的开采和利用过程中，铀矿的品位测量是一个很重要的环节，铀矿山汽车计量站的铀矿品位测量，对整个铀的提取过程起着重要的指导作用。
3.矿石品位监测仪的探测器主要是用来探测矿石本身的放射性，但实际并不能分清哪些射线来自所测矿石，哪些射线来自外界干扰，通过铅的屏蔽作用，降低外界干扰。通常，采用铅屏蔽包裹探测器的结构，在正对着矿石部分，铅屏蔽部件有一个锥度开口，在此范围内，没有铅材料覆盖，用于探测车辆所载矿石的品位。根据实际使用汽车的车斗宽度以及品位仪探头的吊装高度确定探测器接收窗口的角度即铅屏蔽的开口张角。
4.目前铀矿山使用的矿石品位测量仪器，是通过钢筋及角铁把品位仪探头吊装在汽车计量站的棚顶的，由于铅屏蔽的开口张角一定，且吊装高度固定，品位监测仪的探测物理范围就是一定的。汽车计量站所使用的运输矿石的车型并不唯一，车斗的宽度也无法统一，车辆由人工驾驶，停靠位置很可能偏离品位仪探头中心的延长线，这样就造成矿石品位监测仪的探测范围过大、包括了散落在地面上的矿石本底，或者探测范围过小、没有做到车斗内的矿石全部参与测量。此外，矿石本身的放射性强度会随探测器距车载矿石表面的距离增加而减少，所以即使是品位相同的矿石，由于车斗内矿石的装填厚度不同，也会产生不同的测量结果，以上这些因素都会影响测量的准确度。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题是：提供一种车载铀矿的品位检测装置,使品位仪的测量结果不受车辆以及矿石装填高度的影响，提高了仪器测量的准确性以及自动化水平。
6.本实用新型提供了一种车载铀矿的品位检测装置，包括：二维方向电动移动平台，品位仪探头，一字线型激光器，矿样装填高度检测单元，工业ccd相机和工控机；
7.所述二维方向电动移动平台与所述品位仪探头连接，带动所述品位仪探头移动；
8.所述一字线型激光器设置于所述品位仪探头下部；
9.所述矿样装填高度检测单元设置于所述品位仪探头的下部；
10.所述工控机分别与工业ccd相机，品位仪探头，二维方向电动移动平台，及矿样装填高度检测单元连接，用于对图像信息进行处理并控制二维方向电动移动平台移动。
11.优选地，所述二维方向电动移动平台包括：
12.吊具，下表面上设置有导轨，顶部用于固定；
13.涡轮丝杠升降机，中部通过螺母连接于丝杆上，两端通过滑块与所述导轨配合，
14.所述涡轮丝杠升降机的丝杠下端与扁头连接；
15.所述丝杆通过轴承单元固定在吊具的下表面，制动电机与所述丝杆的一端连接，
带动丝杆转动，使所述涡轮丝杠升降机的下半部分做水平方向的调节。
16.优选地，包括至少两个涡轮丝杠升降机，所述涡轮丝杠升降机之间通过联轴器连接；每个涡轮丝杠升降机的丝杠下端连接一个扁头。
17.优选地，包括两个涡轮丝杠升降机，所述涡轮丝杠升降机之间通过联轴器连接；每个涡轮丝杠升降机的丝杠下端连接一个扁头。优选地，还包括减速器，所述减速器与丝杆连接。
18.优选地，所述工业ccd相机与所述吊具在同一垂直平面内，安装高度在所述联轴器和品位仪探头之间。
19.优选地，所述品位仪探头外部包裹有铅屏蔽部件，所述铅屏蔽部件具有开口，所述一字线型激光器的激光端口延长线与所述铅屏蔽部件底端开口处相切。
20.优选地，所述矿样装填高度检测单元包括l架，步进电机，电机延长轴，单点激光测距雷达；
21.所述l架固定在所述铅屏蔽部件的中心垂直平面上,靠近所述铅屏蔽部件的下边缘处，步进电机固定在l架下方，步进电机的轴与丝杆的轴心平行，电机延长轴是一个折弯90度的空心管，一端与步进电机的轴同心连接，另一端与单点激光测距雷达连接。
22.优选地，还包括：
23.设置于所述二维方向电动移动平台下方的光电检测开关；
24.所述光电检测开关与所述工控机连接。
25.优选地，还包括：
26.设置于所述二维方向电动移动平台下方的称重组件；
27.所述称重组件与所述工控机连接。
28.实用新型与现有技术相比，本实用新型的车载铀矿的品位检测装置，由二维方向电动移动平台，品位仪探头，一字线型激光器，矿样装填高度检测单元，工业ccd相机和工控机组成，构成了品位仪探头位置自动调节的闭环系统，并实现矿样装填高度的检测。所述品位检测装置可根据矿车的位置以及矿样装填高度自行调整品位仪探头的位置，消除了车载铀矿的不确定影响因素，提高了测量的准确性及自动化水平。
附图说明
29.图1表示本实用新型一实施例的车载铀矿的品位检测装置的结构示意图；
30.图2表示二维方向电动移动平台的a向结构示意图；
31.图3表示品位仪探头和一字线型激光器的相对位置示意图；
32.图中：1
‑
吊具；2
‑
丝杆；3
‑
导轨；4
‑
轴承单元；5
‑
滑块；6
‑
制动电机；7
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联轴器；8
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工控机；9
‑
工业ccd相机；10
‑
涡轮丝杠升降机；11
‑
扁头；12
‑
品位仪探头；13
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铅屏蔽部件；14
‑
一字线型激光器；15
‑
光电检测开关；16
‑
称重组件；17
‑
l架；18
‑
步进电机；19
‑
电机延长轴；20
‑
单点激光测距雷达；21
‑
螺母；22
‑
减速器。
具体实施方式
33.为了进一步理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型的实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本实用新型的特征和优点，而不是对本实用
新型的限制。
34.本实用新型的实施例公开了一种车载铀矿的品位检测装置，如图1～2所示，包括：二维方向电动移动平台，品位仪探头，一字线型激光器，矿样装填高度检测单元，工业ccd相机和工控机；
35.所述二维方向电动移动平台与所述品位仪探头连接，带动所述品位仪探头移动；
36.所述二维方向电动移动平台，包括：
37.吊具1，下表面上设置有导轨3，顶部用于固定；可固定于汽车计量站的棚顶；
38.涡轮丝杠升降机10，中部通过螺母21连接于丝杆2上，两端通过滑块5与所述导轨3配合；
39.所述涡轮丝杠升降机10的丝杠下端与扁头11连接；
40.优选地，包括至少两个涡轮丝杠升降机10，所述涡轮丝杠升降机10之间通过联轴器7连接；每个涡轮丝杠升降机10的丝杠下端连接一个扁头11。
41.联轴器7的作用是使两套涡轮丝杆升降机同时上升或下降，以保证通过扁头吊装的品位仪探头12运行平稳。
42.所述涡轮丝杠升降机10可以带动品位仪探头12，而且结构紧凑、体积小、重量轻，带自锁功能。既减轻了装置水平方向运动的向下作用力，又具有负载能力大、噪声小的优点。其自锁功能避免在电机故障或者系统断电时，品位仪探头由于自身的重力作用发生下移的情况发生。
43.所述丝杆2通过轴承单元4固定在吊具1的下表面，制动电机6与所述丝杆2的一端连接，带动丝杆2转动，使所述涡轮丝杠升降机10的下半部分做水平方向的调节。
44.所述轴承单元4包括轴承和轴承座，用于固定丝杆。
45.优选地，还包括减速器22，所述减速器22与丝杆2连接。所述减速器22的作用是防止丝杆2移动速度过快，以保证二维方向电动移动平台移动的闭环控制精度。
46.按照本实用新型，品位仪探头12是检测矿石的品位重要组件。所述品位仪探头12外部包裹有铅屏蔽部件13，所述铅屏蔽部件13具有开口。
47.所述一字线型激光器14设置于所述品位仪探头12下部；所述一字型激光器14利用激光的准直性能模拟射线的直射特性，把品位仪的探测范围变成人眼和相机皆“可视”，保证了在光照充足和环境昏暗的情况下整个检测装置的定位统一性和准确性，增强工业ccd相机的“可视”能力，具体结构参见图3。
48.优选地，所述一字线型激光器14的激光端口延长线与所述铅屏蔽部件13底端开口处相切。其从端口所发出的准直可见光正好代表品位仪探头通过铅屏蔽部件13的开口张角的有效探测范围。这里使用的是一字线型激光而非点状激光源投射在障碍物上是为了便于工业ccd相机9捕捉，而且在图像分析处理中，对直线上的点每隔一段距离取样求平均值，提高了定位的精确性。
49.按照本实用新型，所述矿样装填高度检测单元设置于所述品位仪探头12的下部；
50.具体地，所述矿样装填高度检测单元包括l架17，步进电机18，电机延长轴19，单点激光测距雷达20；
51.所述矿样装填高度检测单元中，用单点激光测距雷达不只测量一个固定点的矿样装填高度，在步进电机的带动下，单点激光测距雷达做矿车长度方向的120
‑
150
°
的“扫描
式”转动，得到品位仪探头与车载矿石表面的距离随车斗长度方向变化的一条曲线。为防止电机对探测器产生干扰，整个单元安装在品位仪探头的铅屏蔽的外侧并保证单点激光测距雷达在品位仪探头的中心延长线上，它随品位仪探头的定位而移动，这样检测出的矿样装填高度正好是车斗中心沿长度方向上的一维曲线，最具代表性。
52.所述l架17固定在所述铅屏蔽部件13的中心垂直平面上，靠近所述铅屏蔽部13的下边缘处，步进电机18固定在l架17下方，步进电机18的轴与丝杆2的轴心平行，电机延长轴19是一个折弯90度的空心管，一端与步进电机18的轴同心连接，另一端与单点激光测距雷达20连接。这种固定方式可以保证步进电机的轴转动时，带动单点激光测距雷达20在矿车长度方向的平面内“扫描”，得出矿样装填高度的一维曲线。
53.工业ccd相机9用于实时捕捉激光一字线和矿车宽度边缘的图像。工业ccd相机8吊装在汽车计量站的棚顶，所述工业ccd相机9与所述吊具1在同一垂直平面内，安装高度在所述联轴器7和品位仪探头12之间。
54.所述工控机8分别与工业ccd相机9，品位仪探头12，二维方向电动移动平台，及矿样装填高度检测单元连接，用于对图像信息进行处理并控制二维方向电动移动平台移动。
55.工控机8及相关软件把图像分析处理结果作为反馈量控制电机转动使平台做水平、垂直二维方向的运动，从而带动品位仪探头移动至最佳探测位置。
56.工控机及相关软件分析工业ccd相机捕捉的图像，通过把一字线型可见光(代表了铀矿品位仪探头的探测范围)与车斗宽度的相对位置参数作为反馈量实现平台移动的实时闭环调节。使二维移动平台带动品位仪探头做水平和垂直方向的移动，最终停留在最佳探测位置，为测量的准确性提供基本保障。
57.优选地，所述车载铀矿的品位检测装置还包括：设置于所述二维方向电动移动平台下方的光电检测开关15和称重组件16；
58.所述光电检测开关15和称重组件16分别与所述工控机8连接。
59.所述光电检测开关受到矿车遮挡后，产生电平变化，触发工业ccd相机工作。所述承重组件为地磅，用于矿车的承重，且将重量信息传递给工控机，用于品位分析。
60.所述光电检测开关优选为回归式漫反射光电开关，采用该种开关的优点是：汽车驶入，自动触发整个测量过程，测量完成后，有信号灯以及语音提示，司机驾驶车辆驶离，无需人为操作。
61.本实用新型的实施例还公开了一种利用上述技术方案所述的品位检测装置的车载铀矿的品位检测方法，包括以下步骤：
62.步骤a：采集车载铀矿的位置边缘图像信息，对所述位置边缘图像信息进行处理，判定品位仪探头与矿车的相对高度以及相对水平距离，对判定结果进行分析，若品位仪探头与矿车的相对高度以及相对水平距离不在最佳探测位置，则自动控制所述品位仪探头进行移动，直至停止到最佳探测位置；
63.步骤b：提取车载矿石表面距品位仪探头的一维距离曲线，根据上述曲线计算出该检测距离下的矿石射线的相对强度，结合品位仪探头探测的
235
u的185kev的γ能量峰值，给出品位测量结果。
64.按照本实用新型，首先根据采集的车载矿石位置图像信息，自动调整品位仪探头的位置，使品位仪处于最佳探测位置，提高探测的精准度；然后对矿石的品位进行测量。
65.为了使车载矿石的边界更清晰，更容易被工业ccd相机提取到图像信息，提高信息采集的准确性，优选地，在步骤a中，对矿车车斗宽的两侧围板顶部涂覆反光涂料带，然后采集一字线型激光器发出的准直可见光和矿车边缘的反光涂料带的位置图像信息。
66.对位置边缘图像信息进行处理，判定品位仪探头与矿车的相对高度以及相对水平距离，对判定结果进行分析，若品位仪探头与矿车的相对高度以及相对水平距离不在最佳探测位置，则自动控制所述品位仪探头进行移动，直至停止到最佳探测位置；
67.判定标准为：
68.若dl>0且dr<0或者dl和dr同号且|dl|>|dr|，判定矿车的停靠位置在品位仪探头的中心线的偏右，工控机发出指令，自动控制品位仪探头右移；
69.若dl<0且dr>0或者在dl和dr同号且|dl|<|dr，判定矿车的停靠位置在品位仪探头的中心线的偏左，工控机发出指令，自动控制品位仪探头左移；
70.随着二维移动平台的移动，工业ccd相机每秒拍设至少20幅图像，实时分析判断，直至分析结果显示|dl|与|dr|之差小于允许误差值，则品位仪探头停止在此位置，品位仪探头位于矿车车斗的正中间为最佳相对水平距离；
71.二维移动平台要根据图像中的dl或dr其中一值做垂直方向的调节，若dl<0，判定品位仪探头的探测范围小于矿车的斗宽，使品位仪探头垂直下降；
72.若如果dl>0，判定品位仪探头的探测范围大于矿车的斗宽，使品位仪探头垂直上升；随着品位仪探头的位置改变，工业ccd相机每秒钟拍照至少20幅图像，实时分析判断，直至分析结果显示|dl|之差小于允许误差值，品位仪探头停止在此位置；
73.dl为工业ccd相机拍摄的图像中一字线型激光器发出的准直一字线可见光l照射在障碍物上的投影和矿车车斗的左侧边缘之间的距离，一字线可见光l在矿车车斗的左侧边缘的外侧，此值为正，反之为负；
74.dr为工业ccd相机拍摄的图像中一字线型激光器发出的准直可见光r照射在障碍物上的投影和矿车车斗的右侧边缘之间的距离，一字线可见光r在右侧边缘的外侧，此值为正，反之为负。
75.确定好品位仪探头的最佳探测位置后，执行步骤b的操作。
76.步骤b：提取车载矿石表面距品位仪探头的一维距离曲线，根据上述曲线计算出该检测距离下的矿石射线的相对强度，结合品位仪探头探测的
235
u的185kev的γ能量峰值，给出品位测量结果。
77.优选地，步进电机带动单点激光测距雷达在矿车长度方向的平面内旋转120
‑
150
°
的角度，激光测距雷达传输与其发射中遇到障碍物的距离值，利用工控机内的软件系统提取出车载矿石表面距品位仪探头的一维距离曲线。
78.测量完成后，工控机外接led指示灯以及语音播报离开提示，至此，一次测量过程全部结束。
79.具体地工作过程如下：
80.步骤a：载有铀矿石的矿车驶入汽车计量站，载有铀矿石的矿车触发回归反射式光电开关，产生电平变化，触发工业ccd相机工作，采集一字线型激光器发出的准直可见光和矿车边缘的反光涂料带的位置图像信息；
81.将一字线型激光器发出的准直可见光和矿车边缘的反光涂料带的位置图像捕捉
后传输至工控机，由工控机的图像分析软件处理，其计算原理如下：如果软件分析出，dl>0且dr<0或者dl和dr同号且|dl|>|dr|,代表矿车的停靠位置在品位仪探头的中心线的偏右,软件发出指令，制动电机正转带动丝杠转动，丝杠上的螺母产生直线运动，从而带动品位仪探头及一字线型激光发生器整体右移。如果软件分析出，dl<0且dr>0或者在dl和dr同号且|dl|<|dr|,代表矿车的停靠位置在品位仪探头的中心线的偏左,软件发出指令，制动电机反转带动丝杠转动，丝杠上的螺母产生直线运动，从而带动品位仪探头及一字线型激光发生器整体左移。随着二维移动平台的移动，工业ccd相机每秒钟拍照20幅图像，软件实时分析判断，直至分析结果显示|dl|与|dr|之差小于允许误差值，软件发出指令，制动电机停止运转，品位仪探头停止在此位置(矿车车斗的正中间)，其中为防止二维移动平台的移动速度过快，丝杠与减速器相连接，以保证|dl|与|dr|之差作为反馈量的平台移动的闭环控制精度。在完成品位仪探头的水平方向的左右移动之后，接下来二维移动平台要根据图像中的dl或dr其中一值做垂直方向的调节。如果dl<0，代表品位仪探头的探测范围小于矿车的斗宽，测量不完全，需要使品位仪探头垂直下降。如果dl>0，代表品位仪探头的探测范围大于矿车的斗宽，会包括散落地上的铀矿碎石的本底效应，需要使品位仪探头垂直上升。软件发出指令，电机正转或反转，涡轮丝杠升降机的丝杠上升下降，随着品位仪探头的位置改变，工业ccd相机每秒钟拍照20幅图像，软件实时分析判断，直至分析结果显示|dl|之差小于允许误差值，软件发出指令，电机停止运转，品位仪探头停止在探头的最佳探测位置。步进电机带动单点测距激光雷达做扫描式旋转，激光测距雷达传输其发射中遇到障碍物的距离值，软件系统中会提取出车载矿石表面距品位仪探头的一维距离曲线。根据上述曲线计算出该检测距离下的矿石射线的相对强度，结合品位仪探头探测的
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u的185kev的γ能量峰值，给出准确的品位测量结果。测量完成后，工控机外接led指示灯以及语音播报告知矿车司机驾驶车辆驶离汽车计量站，至此，一次测量过程全部结束。
82.以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
83.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。