滚筒机及测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于休止角测量领域，具体涉及一种测量滚筒内颗粒物质崩塌角的滚筒机 及测量方法。
【背景技术】
[0002] 颗粒态在自然界广泛存在，颗粒尺度在IX KT6~IX 10 4m范围的物质都可称为颗 粒物质，所以生活中沙石、浮冰、矿石、粮食以及药品都可称为颗粒物质。材料在外力作用和 内部应力状况变化时会发生的类似于流体的运动状态。
[0003] 滚筒用于对颗粒物进行加工，颗粒物质随滚筒转动而被抬升至一定高度，当达到 一定高度时，表面颗粒的力学结构无法维持平衡而开始下滑，这种颗粒的下滑现象称为崩 塌。滚筒内颗粒物质的崩塌角大小与颗粒物质的含水量、粒径、以及圆度等参数有关，因此 通过在线测量滚筒内颗粒物质的崩塌角，就可以知道颗粒物质的加工情况。
[0004] 已有的休止角测量装置采用图像法测量休止角，其一般流程为通过原始图像采 集、区域分割、边缘提取、直线拟合等一系列处理，测量出休止角的大小。这种测量操作复 杂，误差比较大，不能测量0.5度以下的角度变化。
【发明内容】
[0005] 本发明是为了解决上述课题而进行的，目的在于提供一种操作简单，误差较小的 测量滚筒内颗粒物质崩塌角的滚筒机及测量方法。
[0006] 本发明提供了一种滚筒机及测量方法，用于实时测量滚筒内颗粒物质崩塌角，其 特征在于，包括：滚动装置，用于对颗粒物质进行加工，包含：用于盛放颗粒物质并且能够 透过激光的滚筒以及控制滚筒匀速转动的控制部；测量装置，包含：用于发出原始激光的 激光器、设置在原始激光光路上且对该原始激光进行发散形成发散激光的凹透镜、将发散 激光反射到颗粒物质的平面镜以及用于采集发散激光经过颗粒物质后形成的散射光的照 相机；以及计算装置，根据滚筒转动的速度、原始激光的波长和所述照相机根据散射光形成 的散斑图像的灰度值、基于一定的规则得到颗粒物质的所述崩塌角。
[0007] 本发明涉及的滚筒机还可以具有这样的特征：其中，照相机为线阵CCD相机，线阵 CCD相机的镜头平面与颗粒物质在滚筒内形成的上表面平行，并且距上表面的距离为20~ 40cm〇
[0008] 本发明涉及的滚筒机还可以具有这样的特征：其中，照相机与计算装置连接，用于 将记录的散斑图像信息传送给计算装置。
[0009] 本发明涉及的滚筒机还可以具有这样的特征：其中，控制部包含：驱动滚筒匀速 转动的驱动单元和控制驱动单元的控制单元，驱动单元包含：为滚筒提供稳定转速的皮带 传动构件和为皮带传动构件提供动力的直流电机，直流电机与控制单元连接，采用闭环控 制。
[0010] 本发明还提供了一种滚筒内颗粒物质崩塌角的测量法，其特征在于，包括以下步 骤：
[0011] (1)开启权利要求1的滚筒机，使滚筒匀速转动；
[0012] (2)调节照相机的镜面与颗粒物质在滚筒内形成的颗粒床表面平行，并且距颗粒 床表面的距离为20~40cm ;
[0013] (3)设置照相机的曝光时间为T，照相机将记录的曝光时间为T的颗粒物质发出的 散射光形成的散斑的图像信息传送给计算装置；
[0014] (4)计算装置根据滚筒转动的速度、原始激光的波长和照相机根据散射光形成的 散斑图像的灰度值基于一定的规则得到颗粒物质在曝光时间T内的崩塌角△Θ;
[0015] (5)间隔时间tm，重复步骤（3)和（4)，并绘制崩塌角-时间曲线图；
[0016] (6)当崩塌角Λ Θ减小到预定角度时，加工的颗粒物质达到要求，控制部即控制 滚筒停止转动。
[0017] 发明的作用与效果
[0018] 根据本发明所涉及到的滚筒机，由于具有滚筒装置、测量装置和计算装置，测量装 置中的照相机能够采集滚筒内发散激光经过颗粒物质后形成的散射光，并将散射光形成的 散斑图像信息传送给计算装置，计算装置根据滚筒的转动的速度、原始激光的波长和散斑 图像的灰度值基于一定的规则得到崩塌角，此方法测量操作简单，误差较小，精确度比较 高，并且用此方法测得的崩塌角能够测量颗粒物质在0. 5度以下的崩塌角，因此克服了已 有休止角测量装置操作复杂，误差比较大的问题。
【附图说明】
[0019] 图1是本发明的实施例中滚筒机的结构示意图；
[0020] 图2是本发明的实施例中颗粒物质在滚筒内的倾角变化示意图；
[0021] 图3是本发明的实施例中颗粒物质运动速度-时间曲线图；以及
[0022] 图4是本发明的实施例中测量得到的崩塌角-时间曲线图。
[0023] 具体实施案例
[0024] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实 施例结合附图对本发明的滚筒机作具体阐述。
[0025] 图1是本发明的实施例中滚筒机的结构示意图。
[0026] 如图1所示，在本实施例中，测量滚筒内颗粒物质崩塌角的滚筒机100用于实时测 量滚筒内颗粒物质崩塌角。测量滚筒内颗粒物质崩塌角的滚筒机100包括：滚筒装置110、 测量装置120和计算装置（图中未显示）。
[0027] 滚筒装置110用于对颗粒物质进行加工，包含：用于盛放颗粒物质的水平滚筒 111，滚筒111为透明的，能够透过激光；控制滚筒111匀速转动的控制部（图中未显示）， 控制部包含：驱动滚筒111匀速转动的驱动单元（图中未显示）和控制所述驱动单元的控 制单元，本实施例中控制单元为计算机（图中未显示）。
[0028] 驱动单元包含：为滚筒111提供稳定转速的皮带传动构件和为皮带传动构件提 供动力的直流电机，直流电机与计算机连接，采用闭环控制，通过计算机实时监控电机的转 速。
[0029] 测量装置120包含：用于发出原始激光的激光器121、将原始激光发散形成发散激 光的凹透镜122、将发散激光反射到样品颗粒的平面镜123和采集发散激光经过颗粒物质 后形成的散射光的线阵C⑶相机124。其中