隨著工業(yè)用原材料對(duì)石英砂原料純度的要求不斷提高，如何將石英砂原料中各種各樣的雜質(zhì)篩選出來(lái)顯得十分重要。一般雜質(zhì)和石英砂原料在很多方面都有所不同，主要有：密度、磁性、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、顏色、顆粒大小和化學(xué)性質(zhì)。針對(duì)雜質(zhì)密度的不同，工業(yè)上可以采用浮選法將雜質(zhì)和原料分開(kāi)；針對(duì)磁性的不同，可以利用電磁場(chǎng)來(lái)分離雜質(zhì)；針對(duì)熔沸點(diǎn)的不同，可以使用蒸餾加熱的辦法將雜質(zhì)分離；針對(duì)顆粒大小的不同，可以采用網(wǎng)篩法將雜質(zhì)分開(kāi)，針對(duì)顏色的不同可以使用色選法將雜質(zhì)分開(kāi)，針對(duì)化學(xué)性質(zhì)的不同，可以使用化學(xué)反應(yīng)方法將雜質(zhì)分開(kāi)¨。“基于線陣ＣＣＤ傳感器來(lái)設(shè)計(jì)色選機(jī)Ｈ１，是近年來(lái)剛剛興起的課題。研究的主要領(lǐng)域在糧食方面，利用光電色選機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整精米率的檢測(cè)，然后利用邊緣提取算法，獲得大米的輪廓，從而分析大米是否合格。隨著ＣＣＤ技術(shù)的發(fā)展，石英砂色選技術(shù)在農(nóng)業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，但是在其他一些方面，我國(guó)的色選技術(shù)還處于空白狀態(tài)。石英玻璃具有一系列優(yōu)良的物理、化學(xué)性能，如熱膨脹系數(shù)極小、理論上可達(dá)到零膨脹等特點(diǎn)。石英玻璃的透光性能良好，不僅能透過(guò)可見(jiàn)光，還能透過(guò)紫外線和紅外線。石英玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和電真空性能良好，它是極好的耐酸材料，高溫真空度可達(dá)１×１０一。
本文針對(duì)以上設(shè)計(jì)任務(wù)，進(jìn)行了以下工作：
1、主控制電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 ａ．以ＰＩＣｌ６Ｆ８７７單片機(jī)作為主控核心，使用ＣＰＬＤ連接外圍邏輯電路，實(shí)現(xiàn)邏輯擴(kuò)展。 ｂ．設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)外圍溫度檢測(cè)單元，對(duì)石英砂分選機(jī)系統(tǒng)溫度和物料經(jīng)分選時(shí)的溫度進(jìn) 一行實(shí)時(shí)監(jiān)控。 ， ｃ．設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存電路。既可以提供通信緩沖，又可以記錄以前設(shè)定的系統(tǒng)參數(shù)。并設(shè)計(jì)密碼功能，確保管理員權(quán)限和數(shù)據(jù)保密。 ｄ．設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)背景板電路?？梢酝ㄟ^(guò)觸摸屏調(diào)節(jié)背景光板的傾斜角度，實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)可調(diào)。 ｅ．設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)伺服控制系統(tǒng)電路。驅(qū)動(dòng)伺服吸頭準(zhǔn)確的將判定為雜質(zhì)的物料清除。并返回伺服限位丌關(guān)信號(hào)。
2、主控系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間的通信設(shè)計(jì)。 為使主控制系統(tǒng)能夠按照觸摸屏命令，對(duì)各子系統(tǒng)的工作進(jìn)行設(shè)置與管理，本文建立了主控制系統(tǒng)與觸摸屏問(wèn)的通信，與ＣＣＤ相機(jī)板、伺服與氣槍驅(qū)動(dòng)板、電磁振動(dòng)給料板和傳送帶控制板問(wèn)的自定協(xié)議的三線制同步串行通信以及與電器控制板問(wèn)的單向并行通信方式。
3、電磁振動(dòng)給料器的設(shè)計(jì)。 彳ｉ英砂分選控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 使用單片機(jī)ＡＴ８９Ｃ５１作為控制單元。和傳送帶配合使用作為分選機(jī)的進(jìn)料設(shè)備。利用單向可控硅的半波導(dǎo)通特性，提高振動(dòng)質(zhì)量，通過(guò)調(diào)節(jié)可控硅的導(dǎo)通角可以實(shí)現(xiàn)電壓的調(diào)節(jié)及控制給料器的振動(dòng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)，和上位機(jī)的通信采用同步串行方式，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)。
4、觸摸屏的設(shè)計(jì)。 選用臺(tái)灣威倫公司的ＷＥＩＮＶＩＥＷ觸摸屏。型號(hào)是ＭＴ５０６ＭＶ，設(shè)計(jì)編輯了觸摸屏主菜單畫面、伺服系統(tǒng)調(diào)節(jié)畫面、伺服限位狀態(tài)畫面、圖像數(shù)據(jù)采集動(dòng)態(tài)顯示畫面、吸頭調(diào)節(jié)檢測(cè)畫面、背景燈光亮度調(diào)節(jié)畫面、定位命令設(shè)定畫面、異常報(bào)警畫面等，并與主控系統(tǒng)實(shí)施通信。
5、系統(tǒng)調(diào)試與實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 在完成了上述設(shè)計(jì)制作過(guò)程后，我們不僅對(duì)各部分進(jìn)行了調(diào)試，而且還根據(jù)設(shè)計(jì)方案制作出產(chǎn)品，達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。并給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
目前國(guó)內(nèi)采用人工石英砂色選的方法進(jìn)行剔除，但是這種方法極易導(dǎo)致工人產(chǎn)生“雪盲”，甚至失明。而且人工色選的辦法效率比低，成本高，產(chǎn)出量小，國(guó)內(nèi)工業(yè)用石英砂基本上靠進(jìn)口來(lái)維持生產(chǎn)，成本高，受制于人是國(guó)內(nèi)石英砂供應(yīng)面對(duì)的現(xiàn)狀，如何在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提純石英砂，使高純度石英砂實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化是一個(gè)急需解決的問(wèn)題，也是國(guó)內(nèi)許多石英砂加工企業(yè)共同的愿望瞄刮。 石英砂原材料中的雜質(zhì)，經(jīng)過(guò)浮選和磁選之后，剩余的雜質(zhì)顆粒一般在０．１ｍｍ－１．Ｏｍｍ之間，顏色上和純凈石英砂有很大的差別，針對(duì)石英砂中雜質(zhì)的這種特性，常規(guī)的篩選方法很難達(dá)到這種目的。佰科石英砂廠提出了基于線陣ＣＣＤ運(yùn)動(dòng)物料檢測(cè)定位系統(tǒng)，先將微小顆粒的石英砂雜質(zhì)平鋪在勻速運(yùn)動(dòng)的傳送帶上，在傳送帶上放置三臺(tái)線陣ＣＣＤ傳感器，當(dāng)物料通過(guò)線陣ＣＣＤ傳感器之后，系統(tǒng)得到一幅勻速運(yùn)動(dòng)的物料灰度圖，利用ＦＰＧＡ高速實(shí)現(xiàn)對(duì)灰度圖的分析處理呻１，然后驅(qū)動(dòng)伺服控制系統(tǒng)將物料中的雜質(zhì)剔除。
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