隨著工業(yè)用原材料對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、沸點、顏色、顆粒大小和化學性質(zhì)。針對雜質(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；針對磁性的不同，可以利用電磁場來分離雜質(zhì)；針對熔沸點的不同，可以使用蒸餾加熱的辦法將雜質(zhì)分離；針對顆粒大小的不同，可以采用網(wǎng)篩法將雜質(zhì)分開，針對顏色的不同可以使用色選法將雜質(zhì)分開，針對化學性質(zhì)的不同，可以使用化學反應方法將雜質(zhì)分開¨。“基于線陣ＣＣＤ傳感器來設計色選機Ｈ１，是近年來剛剛興起的課題。研究的主要領域在糧食方面，利用光電色選機來實現(xiàn)對整精米率的檢測，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技術的發(fā)展，石英砂色選技術在農(nóng)業(yè)中得到了廣泛的應用，但是在其他一些方面，我國的色選技術還處于空白狀態(tài)。石英玻璃具有一系列優(yōu)良的物理、化學性能，如熱膨脹系數(shù)極小、理論上可達到零膨脹等特點。石英玻璃的透光性能良好，不僅能透過可見光，還能透過紫外線和紅外線。石英玻璃的化學穩(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１×１０一。
本文針對以上設計任務，進行了以下工作：
1、主控制電路系統(tǒng)設計。 ａ．以ＰＩＣｌ６Ｆ８７７單片機作為主控核心，使用ＣＰＬＤ連接外圍邏輯電路，實現(xiàn)邏輯擴展。 ｂ．設計實現(xiàn)外圍溫度檢測單元，對石英砂分選機系統(tǒng)溫度和物料經(jīng)分選時的溫度進 一行實時監(jiān)控。 ， ｃ．設計實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)儲存電路。既可以提供通信緩沖，又可以記錄以前設定的系統(tǒng)參數(shù)。并設計密碼功能，確保管理員權(quán)限和數(shù)據(jù)保密。 ｄ．設計實現(xiàn)背景板電路?？梢酝ㄟ^觸摸屏調(diào)節(jié)背景光板的傾斜角度，實現(xiàn)光強可調(diào)。 ｅ．設計實現(xiàn)伺服控制系統(tǒng)電路。驅(qū)動伺服吸頭準確的將判定為雜質(zhì)的物料清除。并返回伺服限位丌關信號。
2、主控系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間的通信設計。 為使主控制系統(tǒng)能夠按照觸摸屏命令，對各子系統(tǒng)的工作進行設置與管理，本文建立了主控制系統(tǒng)與觸摸屏問的通信，與ＣＣＤ相機板、伺服與氣槍驅(qū)動板、電磁振動給料板和傳送帶控制板問的自定協(xié)議的三線制同步串行通信以及與電器控制板問的單向并行通信方式。
3、電磁振動給料器的設計。 彳ｉ英砂分選控制系統(tǒng)設計 使用單片機ＡＴ８９Ｃ５１作為控制單元。和傳送帶配合使用作為分選機的進料設備。利用單向可控硅的半波導通特性，提高振動質(zhì)量，通過調(diào)節(jié)可控硅的導通角可以實現(xiàn)電壓的調(diào)節(jié)及控制給料器的振動強度調(diào)節(jié)，和上位機的通信采用同步串行方式，實現(xiàn)系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)。
4、觸摸屏的設計。 選用臺灣威倫公司的ＷＥＩＮＶＩＥＷ觸摸屏。型號是ＭＴ５０６ＭＶ，設計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)采集動態(tài)顯示畫面、吸頭調(diào)節(jié)檢測畫面、背景燈光亮度調(diào)節(jié)畫面、定位命令設定畫面、異常報警畫面等，并與主控系統(tǒng)實施通信。
5、系統(tǒng)調(diào)試與實驗結(jié)果。 在完成了上述設計制作過程后，我們不僅對各部分進行了調(diào)試，而且還根據(jù)設計方案制作出產(chǎn)品，達到相對穩(wěn)定的運行狀態(tài)。并給出實驗結(jié)果。
目前國內(nèi)采用人工石英砂色選的方法進行剔除，但是這種方法極易導致工人產(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，國內(nèi)工業(yè)用石英砂基本上靠進口來維持生產(chǎn)，成本高，受制于人是國內(nèi)石英砂供應面對的現(xiàn)狀，如何在原有的基礎上進一步提純石英砂，使高純度石英砂實現(xiàn)國產(chǎn)化是一個急需解決的問題，也是國內(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，針對石英砂中雜質(zhì)的這種特性，常規(guī)的篩選方法很難達到這種目的。佰科石英砂廠提出了基于線陣ＣＣＤ運動物料檢測定位系統(tǒng)，先將微小顆粒的石英砂雜質(zhì)平鋪在勻速運動的傳送帶上，在傳送帶上放置三臺線陣ＣＣＤ傳感器，當物料通過線陣ＣＣＤ傳感器之后，系統(tǒng)得到一幅勻速運動的物料灰度圖，利用ＦＰＧＡ高速實現(xiàn)對灰度圖的分析處理呻１，然后驅(qū)動伺服控制系統(tǒng)將物料中的雜質(zhì)剔除。
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