一种球磨机工作状态检测方法及系统与流程

一种球磨机工作状态检测方法及系统
1.技术领域
2.本发明涉及球磨机领域，特别涉及一种球磨机工作状态检测方法及系统。


背景技术：

3.如说明书附图2所示，球磨机筒体1按图示方向自转时，磨球75随矿粒6一起被卷起落下，磨球75下落的路线轨迹为抛物线9，通常的，矿粒6仅在物料线8右侧活动。
4.在实际生产中，使用者希望磨球75沿抛物线9下落与球磨机筒体1发生碰撞的点始终位于物料线8附近，也即希望磨球75下落的路线轨迹总是为图3中的抛物线二902，然而，随着矿粒6体积的变化，在球磨机筒体1转速不变的情况下，磨球75下落的路线轨迹也随之发生改变，造成磨矿效率下降，因此需要实时获取磨球75与球磨机筒体1发生碰撞的点的位置，以便在碰撞点位置发生偏离后，通过及时调整球磨机筒体1的转速，使碰撞点位置恢复至物料线8附近，从而保持磨矿效率不下降。
5.传统的，实时获取磨球75与球磨机筒体1发生碰撞的点的位置是通过人工监听磨球75与球磨机筒体1发生碰撞的声源位置和音色来推测碰撞点的位置，此种方法费时费力，需要全天候人力监听，成本高。
6.虽然近年来市场上出现了一些非接触式实时获取磨球75与球磨机筒体1发生碰撞的点的位置的方法以代替人工监测，比如申请号为201911326388.3、201911328037.6 、201911328038.0 等专利所示，这类检测方法相比人工检测成本大幅降低，但是，这些方法在实际使用过程中仍存在检测精度差，准确度低的问题，难以商业化应用，尚不能完全替代传统人力监听。


技术实现要素：

7.本发明的主要目的是提出一种球磨机工作状态检测方法及系统，以解决上述背景技术中提到的现有球磨机工作状态检测手段检测精准度差，难以商业化应用，尚无法替代人力监听的问题。
8.为解决上述问题，本发明提出的一种球磨机工作状态检测系统，包括：安装管，其一端穿过筒轴伸入球磨机筒体内；摄像头，固设于安装管伸入球磨机筒体内的一端；计算机，信号连接摄像头，所述计算机具有显示器；磨球，其外表面可发光；所述磨球有多个，且均位于球磨机筒体内，当球磨机筒体绕筒轴自转时，多个磨球在球磨机筒体内移动产生亮度曲线，所述计算机根据摄像头拍摄的亮度曲线生成磨球的移动路线，并将移动路线显示在显示器上。
9.在一实施例中，多个磨球的发光颜色各不相同。
10.在一实施例中，所述磨球包括一对可拆卸固连的半球壳和设于半球壳内的电池；所述半球壳的外表面设有多个安装孔一，所述安装孔一中固设有发光体一，所述发光体一通过导线二连接电池，所述发光体一获取电池的电能发光，光线经安装孔一从半球壳的外表面射出；所述安装孔一的孔口处设有透明防护塞。
11.在一实施例中，所述半球壳内设有重球，所述半球壳内壁贴设有撞击发电装置，所述重球可碰撞撞击发电装置使撞击发电装置产生电能，所述撞击发电装置通过导线一连接电池，所述导线一上设有电流传感器，所述电流传感器连接控制器，所述控制器用于根据电流传感器是否检测到电流控制发光体一通断电；所述半球壳内壁上设有安装孔二，所述电池、电流传感器、控制器设于安装孔二内。
12.在一实施例中，所述撞击发电装置包括：压电陶瓷层；导电膜，设于压电陶瓷层的两侧；绝缘膜，设于导电膜上背离压电陶瓷层的一侧，所述压电陶瓷层其中一侧的绝缘膜与半球壳内壁固连；所述压电陶瓷层、导电膜、绝缘膜上设有供导线一贯穿的穿线孔。
13.在一实施例中，所述磨球包括一对可拆卸固连的半球壳和设于半球壳内的电池及发光体二，所述电池和发光体二通过导线二连接，所述发光体二上连接多根光纤；所述半球壳的外表面设有多个安装孔一，所述光纤的一端穿过安装孔一伸出至半球壳的外表面。
14.在一实施例中，所述安装孔一的孔口处设有刷毛；所述安装孔一内设有可沿安装孔一的孔深方向伸缩的弹簧，所述弹簧与光纤固连，所述弹簧伸缩可带动光纤的一端与刷毛摩擦。
15.在一实施例中，所述半球壳内设有重球，所述半球壳内壁贴设有撞击发电装置，所述重球可碰撞撞击发电装置使撞击发电装置产生电能，所述撞击发电装置通过导线一连接电池，所述导线一上设有电流传感器，所述电流传感器连接控制器，所述控制器用于根据电流传感器是否检测到电流控制发光体二通断电；所述半球壳内壁上设有安装孔二，所述电池、电流传感器、控制器、发光体二设于安装孔二内。
16.此外，为解决上述问题，本发明还提出了一种球磨机工作状态检测方法，包括：球磨机筒体自转时，获取磨球的抛物轨迹；根据磨球的抛物轨迹计算出磨球和球磨机筒体的碰撞点；判断大部分磨球的碰撞点是否位于物料线附近，若是，则球磨机筒体转速正常，反之则不正常。
17.在一实施例中，当球磨机筒体转速不正常时；若大部分磨球的碰撞点位于物料线上方，则球磨机筒体转速过快；若大部分磨球的碰撞点位于物料线下方，则球磨机筒体转速过慢。
18.有益效果：本发明的球磨机工作状态检测手段通过在球磨机筒体内设置摄像头，
然后使磨球发光，磨球下落时，通过摄像头拍摄其亮度曲线，然后根据亮度曲线计算出磨球下落的路线轨迹，继而根据磨球下落的路线轨迹判断出磨球与球磨机筒体发生碰撞的位置，此种方法相比现有技术中的非接触式检测方法检测精准度高，可以完全替代人工监听和大规模商业化应用。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本发明球磨机工作状态检测系统的结构图；图2是图1中的a-a剖视图；图3是本发明球磨机工作过程中磨球下落的轨迹图；图4是本发明磨球的外部结构图；图5是本发明实施例一中磨球的内部结构图；图6是图5中的b部放大图;图7是图5中的c部放大图；图8是本发明实施例二中磨球的内部结构图；图9是图8中的d部放大图；图10是图8中的e部放大图。
21.附图标记说明如下：1、球磨机筒体；2、筒轴；3、安装管；4、护套；5、摄像头；6、矿粒；7、磨球；8、物料线；9、抛物线；901、抛物线一；902、抛物线二；903、抛物线三；71、半球壳一；72、半球壳二；73、插孔；74、插块；75、重球；76、压电陶瓷层；77、导电膜；78、绝缘膜；79、安装孔一；80、发光体一；81、导线一；82、透明防护塞；83、穿线孔；84、安装孔二；85、发光体二；86、光纤；87、布线槽；88、弹簧；89、滑块；90、防护筒；91、刷毛；92、电流传感器；93、电池；94、控制器；95、导线二；10、信号线；11、计算机；12、显示器。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
24.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两
个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
26.本发明提出了一种球磨机工作状态检测系统。
27.在发明一实施例中，如图1所示，所述球磨机工作状态检测系统包括安装管3、摄像头5、计算机11和磨球7，所述安装管3的一端穿过筒轴2伸入球磨机筒体1内，所述安装管3与筒轴2滚动连接，这样设计，球磨机筒体1自转时安装管3不旋转。
28.如图1所示，所述筒轴2固设于球磨机筒体1的两端，用于带动球磨机筒体1自转进行磨矿工作，所述摄像头5固设于安装管3伸入球磨机筒体1内的一端，通过摄像头5拍摄球磨机筒体1内的视频画面。
29.优选的，摄像头5设于图2中物料线8的左上方区域，该区域是球磨机筒体1转动过程中磨球7和矿粒6无法达到的地方，可有效保护摄像头5的安全。
30.进一步的，如图1和图2所示，所述摄像头5外套设有护套4，用于保护摄像头5不被磨球7和矿粒6砸住，进一步确保摄像头5的安全。
31.如图1所示，所述摄像头5拍摄的视频画面通过信号线10传输至计算机11，经计算机11分析处理后显示在显示器12上，所述磨球7的外表面可发光，因此摄像头5拍摄的球磨机筒体1内的漆黑的视频画面中会有亮点，该亮点就是一个磨球7外表面发光产生的，在磨球7下落过程中，该亮点随磨球7一起移动形成一条亮度曲线，摄像头5能够拍摄到磨球7的亮度曲线，计算机11根据摄像头5拍摄的亮度曲线计算出该磨球7的下落轨迹抛物线9，继而计算机11根据磨球7下落的路线轨迹计算出磨球7与球磨机筒体1发生碰撞的位置并在显示器12上显示该磨球7的下落轨迹抛物线9和与球磨机筒体1发生碰撞的位置，显示器12上也会显示物料线8的位置，因此工作人员通过显示器12可以直观的看出磨球7与球磨机筒体1发生碰撞的位置是否处于物料线8附近，继而为调节球磨机筒体1的转速提供依据，此种球磨机工作状态检测手段相比现有技术中的非接触式检测方法检测精准度高，尤其是摄像头5拍摄的亮度曲线与磨球7的下落轨迹抛物线9高度重合，因此能够精准预测磨球7与球磨机筒体1发生碰撞的位置，故本发明的球磨机工作状态检测系统可以完全替代人工监听，并大规模商业化应用。
32.通常的，球磨机筒体1内所述磨球7有多个，因此会产生多条亮度曲线，对应的，显示器12上会显示多条下落轨迹抛物线9和多个碰撞点；若大部分磨球7的碰撞点位于物料线8附近，则说明球磨机筒体1转速正常，无需调节，此时，大部分磨球7的下落轨迹抛物线9与图3中抛物线二902重合或部分重合；若大部分磨球7的碰撞点位于物料线8上方，则球磨机筒体1转速过快，需要调小转速，此时，大部分磨球7的下落轨迹抛物线9与图3中抛物线三903重合或部分重合；
若大部分磨球7的碰撞点位于物料线8下方，则球磨机筒体1转速过慢，需要调大转速，此时，大部分磨球7的下落轨迹抛物线9与图3中抛物线一901重合或部分重合。
33.在本实施例中，多个磨球7的发光颜色各不相同，这样设计，有助于计算机11清楚地分辨出每个磨球7的亮度曲线而不易出错。
34.此外，为解决上述问题，本发明还提出了一种球磨机工作状态检测方法，包括：球磨机筒体1自转时，通过摄像头5获取磨球7的亮度曲线；根据亮度曲线获取磨球7的抛物轨迹；根据磨球7的抛物轨迹计算出磨球7和球磨机筒体1的碰撞点；判断大部分磨球7的碰撞点是否位于物料线8附近，若是，则球磨机筒体1转速正常，无需调节，反之则不正常。
35.在本实施例中，所述球磨机筒体1转速不正常包括两种情形：1、大部分磨球7的碰撞点位于物料线8上方，说明球磨机筒体1转速过快，需要调小转速，此时，大部分磨球7的下落轨迹抛物线9与图3中抛物线三903重合或部分重合；2、大部分磨球7的碰撞点位于物料线8下方，说明球磨机筒体1转速过慢，需要调大转速，此时，大部分磨球7的下落轨迹抛物线9与图3中抛物线一901重合或部分重合。
36.下面以两个实施例来详细介绍本发明的外表面可发光的磨球7。
37.实施例一：如图4和图5所示，所述磨球7包括一对可拆卸固连的半球壳和设于半球壳内的电池93，该对半球壳分别记作半球壳一71和半球壳二72，如图5所示，所述半球壳一71的端面上设有插孔73，所述半球壳二72的端面上设有插块74，所述插块74可紧插入插孔73内，以此实现半球壳一71和半球壳二72可拆卸固连，优选的，所述插孔73为环形孔，所述插块74呈圆环形，更进一步的，所述环形孔为螺纹孔，所述插块74上设有外螺纹，所述插孔73和插块74通过螺纹旋接固连，方便拆装。
38.如图6和图7所示，所述半球壳一71和半球壳二72的外表面设有多个安装孔一79，所述安装孔一79中固设有发光体一80，所述发光体一80通过导线二95连接电池93，所述发光体一80获取电池93的电能发光，光线经安装孔一79从半球壳的外表面射出，通常的，发光体一80发出的光亮度不大，仅能在安装孔一79的孔口处显示出一定的亮度，光线离开安装孔一79后亮度十分微弱，不易被摄像头5拍摄到，因此显示出磨球7外表面会发光。
39.进一步的，在本实施例中，为了避免出现摄像盲区，多个安装孔一79应均匀分布于磨球7的外表面，所述摄像盲区为磨球7上无法被摄像头5拍摄到的区域，比如图1所示，摄像头5位于磨球7的左侧，则磨球7的左半球上的安装孔一79可被摄像头5拍摄到，相应的，左半球上的安装孔一79发出的光也能够被摄像头5拍摄到，而磨球7的右半球上的安装孔一79无法被拍摄到，相应的，右半球上的安装孔一79发出的光也无法被摄像头5拍摄到，如果因摄像盲区导致摄像头5无法拍摄到多个磨球7的亮度曲线，则该多个磨球7的碰撞点和下落轨迹抛物线9就无法被显示在显示器12上，这样会对后续调节球磨机筒体1的转速提供错误的情报，故多个安装孔一79应均匀分布于磨球7的外表面，以保证总会有至少一个安装孔一79被摄像头5拍摄到。
40.在本实施例中，为了避免矿粒6进入安装孔一79内影响磨球7外表面发光，如图7所示，所述安装孔一79的孔口处固设有透明防护塞82，通过透明防护塞82阻挡矿粒6进入安装
孔一79内。
41.进一步的，在本实施例中，如图5所示，所述半球壳内设有重球75，所述半球壳内壁贴设有撞击发电装置，所述重球75可碰撞撞击发电装置使撞击发电装置产生电能，所述撞击发电装置通过导线一81连接电池93，所述撞击发电装置产生的电能被存储在电池93内，这样设计，省去了定期为电池93充电或更换电池93的麻烦，省时省力，节能环保，实用性好。
42.在本实施例中，如图6所示，所述导线一81上设有电流传感器92，通过电流传感器92检测导线一81中是否有电流流过，所述电流传感器92连接控制器94，所述控制器94用于根据电流传感器92是否检测到电流控制发光体一80通断电，比如磨球7跟矿粒6混在一起随矿粒6被球磨机筒体1提升时，重球75挤压撞击发电装置，此时撞击发电装置会产生电能，相应的，导线一81中有电流流过，此时控制器94控制发光体一80断电不发光，待磨球7被球磨机筒体1抛出做抛物线9运动时，重球75不挤压撞击发电装置（不考虑空气阻力），导线一81中无电流流过，此时控制器94控制发光体一80发光产生亮度曲线，这样设计，可进一步降低发光体一80的耗电量。
43.优选的，如图6所示，所述半球壳内壁上设有安装孔二84，所述电池93、电流传感器92、控制器94设于安装孔二84内。
44.在本实施例中，为了方便导线二95走线，如图6所示，所述半球壳内壁上设有布线槽87，多个安装孔一79的孔底与布线槽87连通。
45.在本实施例中，如图6所示，所述撞击发电装置包括压电陶瓷层76、导电膜77和绝缘膜78，所述导电膜77设于压电陶瓷层76的正负极两侧，所述绝缘膜78设于导电膜77上背离压电陶瓷层76的一侧，用于阻隔导电膜77与重球75和半球壳内壁接触导电，所述压电陶瓷层76其中一侧的绝缘膜78与半球壳内壁固连，所述压电陶瓷层76、导电膜77、绝缘膜78上设有供导线一81贯穿的穿线孔83，两根导线一81分别连接压电陶瓷层76的正负极两侧的导电膜77，重球75撞击绝缘膜78时，引起压电陶瓷层76受压产生电能，电能经导电膜77、导线一81进入电池93。
46.实施例二：本实施例与实施例一的区别在于将发光体一80替换为发光体二85和光纤86，如图9所示，所述发光体二85位于安装孔二84内，所述电池93和发光体二85通过导线二95连接，所述发光体二85上连接多根光纤86，每根光纤86的一端穿过一个安装孔一79伸出至半球壳的外表面，如图10所示，光纤86的一端与磨球7的外表面齐平，发光体二85通电后在光纤86与磨球7的外表面齐平的一端产生亮点，从而实现磨球7外表面可发光，此种发光形式相比实施例一，可进一步缩小安装孔一79的孔径，减少发光体一80的数量，降低成本，尤其是无需设置透明防护塞82，可保证磨球7长期、可靠、稳定的发光，毕竟透明防护塞82即便采用硬度大的耐磨透明材料制作，其长时间与矿粒6接触表面势必会被磨花，影响透光效果，造成磨球7发光困难影响亮度曲线的识别，而光纤86的一端发光，即便其端部被矿粒6磨削，但这并不影响其发光亮度。
47.进一步的，在本实施例中，如图10所示，所述安装孔一79的孔口处设有刷毛91，所述安装孔一79内设有可沿安装孔一79的孔深方向伸缩的弹簧88，所述弹簧88的下端与安装孔一79内壁固连，所述弹簧88的上端固定安装有滑块89，所述滑块89可在安装孔一79内沿孔深方向滑动，所述滑块89与光纤86固连，所述弹簧88伸缩可带动滑块89滑动，所述滑块89
滑动带动光纤86的一端与刷毛91摩擦，以保证光纤86的该端始终保持干净无污物，确保其发光亮度稳定。
48.在本实施例中，为了方便在安装孔一79的孔口处设置刷毛91，可将刷毛91固设于防护筒90内壁上，然后将防护筒90固定插接在安装孔一79的孔口处。
49.在本实施例中，如图8和图9所示，所述半球壳内仍设有重球75和撞击发电装置，发电原理同实施例一，只是所述控制器94在本实施例中是用于根据电流传感器92是否检测到电流控制发光体二85通断电。
50.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。