一種高壓靜電分選設備的電場空間的定位裝置和定位方法
2023-06-22 22:23:21
一種高壓靜電分選設備的電場空間的定位裝置和定位方法
【專利摘要】本發明提供了一種高壓靜電分選設備的電場空間的定位裝置和定位方法。該定位裝置包括平臺、支架、豎向移動滑杆和橫向移動滑杆，在豎向移動滑杆和橫向移動滑杆上分別設置有數量相等的第一雷射發生器和第二雷射發生器，通過所述第一雷射發生器和第二雷射發生器所發雷射束的垂直交叉即可對實現電場空間的精確定位。任意改變支架、豎向移動滑杆或橫向移動滑杆的位置，就能確定一組空間點的位置，與原來每次只能確定一個空間點的位置相比，本發明定位裝置可大大縮短操作人員的定位操作時間，提高定位的工作效率。而且，本發明定位裝置結構簡單，成本低，通用性強，可以定位不同大小的高壓靜電場空間。
【專利說明】一種高壓靜電分選設備的電場空間的定位裝置和定位方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種空間定位裝置，具體地說是一種高壓靜電分選設備的電場空間的定位裝置和定位方法。
【背景技術】
[0002]對於電極所形成的三維靜電場一般都可採用理論推導和實驗模擬這兩種方法來加以確定，但對於不規則電極來說，採用理論推導的方法難度很大，通常是以實驗模擬的方法來加以確定。
[0003]高壓靜電分選設備是利用物料在高壓電場內電性的差異來達到分選目的的一種機械設備。高壓靜電分選設備中的高壓靜電場，除非一些特例，大都不能推導出高壓靜電場的數學模型，因此多是採用實驗模擬的方法來確定其空間靜電場的分布情況。
[0004]由於高壓靜電分選設備中的靜電場是分布在電暈極與轉輥之間放電所形成的空間範圍之內的，因此，在測量其靜電場時，首先要確定每個測量點的三維空間坐標位置。而現有電場空間定位的方法是採用步進電機驅動相應的機械裝置進行定位的。通常是採用三個步進電機驅動探針移位，在一定的範圍內對探針的針尖部所處的三維坐標量(分別以變量r、p和z表示)進行精確定位。其中變量r和變量z是用步進電機帶動絲槓使探針水平運動所確定的位置參數，變量P是用步進電機帶動蝸輪蝸杆使探針轉動所確定的位置參數。三個步進電機配合動作，即可實現三維的柱面坐標。採用這種裝置和方法來確定高壓靜電場空間點的位置，由於裝置中使用的很多部件均為金屬構件，對高壓靜電場的電荷分布必然產生一定的影響，因此必然會導致測量結果與電場的真實值之間存在較大的誤差，同時這種定位系統成本高，結構複雜，通用性不強，並且只能實現單點定位，操作步驟繁瑣，工作效率低下。
【發明內容】
[0005]本發明的目的之一就是提供一種高壓靜電分選設備的電場空間的定位裝置，以解決現有高壓靜電場定位系統因存在電場幹擾導致測量誤差大以及操作繁瑣和工效低下的問題。
[0006]本發明的目的之二就是提供一種高壓靜電分選設備的電場空間的定位方法，以實現對高壓靜電場的非接觸式精確定位和測量。
[0007]本發明的目的之一是這樣實現的:一種高壓靜電分選設備的電場空間的定位裝置，包括:
平臺，其形狀為長方體板狀，上面設有平行的第一滑軌和第二滑軌，在所述第一滑軌上鑲嵌有第一鋼尺，在所述第二滑軌上鑲嵌有第二鋼尺，所述第一鋼尺與所述第二鋼尺平行，且兩者的零刻度線和最大刻度線均分別對齊，兩者的最小刻度相同；
支架，其形狀為長方體框架結構，所述支架設置在所述平臺上，所述支架可沿平臺上的所述第一滑軌和所述第二滑軌進行滑動；在所述支架頂面相對的兩條稜上分別設置有水平的第三鋼尺和第四鋼尺，所述第三鋼尺和所述第四鋼尺平行，且兩者的零刻度線和最大刻度線均分別對齊，兩者的最小刻度相同，所述第三鋼尺與所述第一鋼尺垂直；在所述支架側面相對的兩條稜上分別設置有豎直的第五鋼尺和第六鋼尺，所述第五鋼尺與所述第六鋼尺平行，且兩者的零刻度線和最大刻度線均分別對齊，兩者的最小刻度相同，且所述第五鋼尺與所述第一鋼尺和所述第三鋼尺均垂直；
豎向移動滑杆，設置在所述支架上帶有所述第五鋼尺和所述第六鋼尺的側面，且所述豎向移動滑杆的兩端分別活動連接所述第五鋼尺和所述第六鋼尺，所述豎向移動滑杆可沿所述第五鋼尺和所述第六鋼尺上下滑動，所述豎向移動滑杆與所述第一鋼尺平行；在所述豎向移動滑杆上均勻設置有若干第一雷射發生器，由所述第一雷射發生器所發的雷射束垂直於所述豎向移動滑杆的表面，且平行於所述平臺表面，並朝向所述支架內部；以及
橫向移動滑杆，設置在所述支架的頂面，且所述橫向移動滑杆的兩端分別活動連接所述第三鋼尺和所述第四鋼尺，所述橫向移動滑杆可沿所述第三鋼尺和所述第四鋼尺水平滑動；在所述橫向移動滑杆上均勻設置有若干與所述第一雷射發生器等數量、且一一對應的第二雷射發生器，由所述第二雷射發生器所發的雷射束垂直於所述橫向移動滑杆的表面，且垂直於所述平臺表面，並朝向所述支架內部，所述第二雷射發生器所發的雷射束和與其一一對應的所述第一雷射發生器所發的雷射束在所述支架內部垂直交叉。
[0008]所述第一鋼尺、所述第二鋼尺、所述第三鋼尺、所述第四鋼尺、所述第五鋼尺和所述第六鋼尺的最小刻度均相同，其最小刻度均為1mm。
[0009]所述豎向移動滑杆上的相鄰第一雷射發生器之間的間距為1mm。
[0010]本發明定位裝置包括平臺、支架、豎向移動滑杆和橫向移動滑杆，在豎向移動滑杆和橫向移動滑杆上分別設置有數量相等的第一雷射發生器和第二雷射發生器，通過所述第一雷射發生器和第二雷射發生器所發雷射束的垂直交叉即可確定一個三維空間的位置坐標點，從而實現對電場空間的精確定位。任意改變支架、豎向移動滑杆或橫向移動滑杆的位置，就能確定一組空間點的位置，與原來每次只能確定一個空間點的位置相比，本發明定位裝置可大大縮短操作人員的定位操作時間，提高定位的工作效率。
[0011]本發明定位裝置採用雷射光束交叉的方法來實現對空間點位置的定位，這種定位方式屬於非接觸式定位裝置，不會對高壓靜電場產生任何幹擾，因而也就避免了電場測量誤差的產生。本發明定位裝置結構比較簡單，成本低，通用性強，可以定位不同大小的高壓靜電場空間。
[0012]本發明的目的之二是這樣實現的:一種高壓靜電分選設備的電場空間的定位方法，包括以下步驟:
a、通過移動平臺將定位裝置置於高壓靜電分選設備的電場空間中；
b、滑動所述平臺上的支架使所述支架的兩底端分別與所述平臺上的第一鋼尺和第二鋼尺的零刻度線對齊，滑動豎向移動滑杆使其兩端分別與所述支架上的第五鋼尺和第六鋼尺的零刻度線對齊，滑動橫向移動滑杆使其兩端分別與所述支架上的第三鋼尺和第四鋼尺的零刻度線分別對齊；
C、開啟豎向移動滑杆上的第一雷射發生器和橫向移動滑杆上的第二雷射發生器，由所述第一雷射發生器和所述第二雷射發生器所發的雷射束垂直交叉所定位的一組點記為初始組點，所述初始組點 的坐標分別為(0，0，0)、(1，0，0)、(2，0，0)……(N，0，0)，其中N+1為所述第一雷射發生器的個數；
d、滑動所述豎向移動滑杆使其向上移動1_，此時由所述第一雷射發生器和所述第二雷射發生器所發的雷射束垂直交叉所定位的一組點記為第二組點，所述第二組點的坐標為所述初始組點的坐標中的z軸坐標增加Imm所得；
e、滑動所述橫向移動滑杆使其向前移動1mm，此時由所述第一雷射發生器和所述第二雷射發生器所發的雷射束垂直交叉所定位的一組點記為第三組點，所述第三組點的坐標為所述第二組點的坐標中的y軸坐標增加Imm所得；
f、滑動所述平臺上的支架使其向前移動(N+l)mm，此時由所述第一雷射發生器和所述第二雷射發生器所發的雷射束垂直交叉所定位的一組點記為第四組點，所述第四組點的坐標為所述第三組點的坐標中的X軸坐標增加(N+l)mm所得；
g、重複步驟d、e、f，可實現對高壓靜電分選設備的電場空間中的所有點進行定位。
[0013]本發明採用雷射光束交叉的方法來實現高壓靜電場空間點的定位，由於雷射光束對高壓靜電分選設備的電場影響幾乎為零，因此後續測量空間電場分布更準確。本發明的定位精度為ImmX ImmX Imm ;在不用關閉高壓電源的情況下，每一次確定的空間點的位置數量與豎向移動滑杆(或橫向移動滑杆)上面的雷射發生器的個數一樣為N個，相當於在線批量定位，可以大幅度提聞空間定位的效率。
[0014]本發明使豎向移動滑杆(或橫向移動滑杆)每滑動1mm，橫向移動滑杆(或豎向移動滑杆)不動，又會定位出新的N個點的空間位置，位置確定好之後，再利用電場強度測量儀測量這些雷射光束交叉點的電場強度，實現通過實驗模擬方法確定空間靜電場分布情況的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是用在高壓靜電分選設備中的本發明電場空間定位裝置的結構示意圖。
[0016]圖2是圖1所示電場空間定位裝置的俯視圖。
[0017]圖3是圖1所示電場空間定位裝置的右視圖。
【具體實施方式】
[0018]實施例1:高壓靜電分選設備的電場空間的定位裝置。
[0019]如圖f圖3所示，本發明包括平臺1、支架2、豎向移動滑杆3和橫向移動滑杆4，支架2可在平臺I上滑動，豎向移動滑杆3可在支架2的側面上下滑動，橫向移動滑杆4可在支架2的頂面水平滑動。
[0020]平臺I為長方體板狀結構，平臺I上設有平行的第一滑軌110和第二滑軌111，在第一滑軌110上鑲嵌有第一鋼尺120，在第二滑軌111上鑲嵌有第二鋼尺121 ;第一鋼尺120和第二鋼尺121平行，兩者為同一種規格的尺子，它們的最小刻度為Imm ;第一鋼尺120的零刻度線和第二鋼尺121的零刻度線對齊(即兩個刻度線處於同一直線上)，第一鋼尺120的最大刻度線和第二鋼尺121的最大刻度線對齊。
[0021]支架2為長方體框架結構，例如可以由12條稜圍成的中空結構。支架2底面的稜210設置在平臺I的第一滑軌110和第二滑軌111上，從而使得支架2可沿第一滑軌110和第二滑軌111進行移動。[0022]在支架2頂面相對的兩條稜(與第一鋼尺120垂直)上分別設置有水平的第三鋼尺222和第四鋼尺223，第三鋼尺222與平臺I上的第一鋼尺120垂直；第三鋼尺222和第四鋼尺223為同一種規格的尺子，它們的最小刻度為1mm ;第三鋼尺222和第四鋼尺223平行，且兩者的零刻度線對齊，兩者的最大刻度線對齊。
[0023]在支架2側面(延伸到平臺I上的第一鋼尺120和第二鋼尺121外)相對的兩條稜上分別設置有豎直的第五鋼尺220和第六鋼尺221 ;第五鋼尺220和第六鋼尺221平行，且它們為同一種規格的尺子，它們的最小刻度為1mm;第五鋼尺220和第六鋼尺221的零刻度線對齊，第五鋼尺220和第六鋼尺221的最大刻度線對齊；第五鋼尺220與第一鋼尺120和第三鋼尺222均垂直。
[0024]豎向移動滑杆3設置在支架2上帶有第五鋼尺220和第六鋼尺221的側面，且豎向移動滑杆3的兩端分別活動連接第五鋼尺220和第六鋼尺221，例如豎向移動滑杆3的兩端可以分別活動卡接在第五鋼尺220和第六鋼尺221所在的側稜上，從而使得豎向移動滑杆3可沿支架2的側稜上下滑動。豎向移動滑杆3為一個橫杆，其與平臺I上的第一鋼尺120平行。
[0025]在豎向移動滑杆3上均勻設置有N+1個第一雷射發生器，圖中第一雷射發生器按順序分別標示為340、341、342、343、344、345、……、34N，相鄰第一雷射發生器之間的間距為1_。第一雷射發生器所發的雷射束垂直於豎向移動滑杆3的表面，且平行於平臺I表面，並朝向支架2內部。
[0026]橫向移動滑杆4設置在支架2的頂面，且橫向移動滑杆4的兩端分別活動連接第三鋼尺222和第四鋼尺223，例如橫向移動滑杆4的兩端可以分別活動卡接在第三鋼尺222和第四鋼尺223所在的稜上，從而使得橫向移動滑杆4可沿支架2頂面的稜(第三鋼尺222和第四鋼尺223所在的稜)水平滑動。橫向移動滑杆4為一個橫杆，其與平臺I上的第一鋼尺120平行。
[0027]在橫向移動滑杆4上均勻`設置有N+1個第二雷射發生器，圖中第二雷射發生器按順序分別標示為440、441、442、443、444、445、……、44N，第二雷射發生器與第一雷射發生器分別一一對應，相鄰第二雷射發生器之間的間距為1_。第二雷射發生器所發的雷射束垂直於橫向移動滑杆4的表面,且垂直於平臺I表面，並朝向支架2內部。
[0028]由於第二雷射發生器與第一雷射發生器一一對應，因此，第二雷射發生器440所發的雷射束與第一雷射發生器340所發的雷射束在支架2內部垂直交叉於一點，第二雷射發生器441所發的雷射束與第一雷射發生器341所發的雷射束在支架2內部垂直交叉於一點，依此類推，即每一個第二雷射發生器所發的雷射束和與其相對應的第一雷射發生器所發的雷射束在支架2內部均垂直交叉於一點，從而可實現對支架2內部一組點的定位。
[0029]通過上下移動豎向移動滑杆3，可實現對另一組點的定位，例如，使豎向移動滑杆3上移Imm,則所定位的一組點的坐標在原先定位的一組點的基礎上使z軸坐標均增加Imm即可。使支架2向前移動Imm,所定位點的坐標是在原先定位的一組點的基礎上使X軸坐標均增加Imm即可。使橫向移動滑杆4向前移動1mm，所定位點的坐標是在原先定位的一組點的基礎上使y軸坐標均增加Imm即可。因此，通過移動支架2、豎向移動滑杆3和橫向移動滑杆4，可實現對高壓靜電分選設備的電場空間的任意點的定位。
[0030]實施例2:高壓靜電分選設備的電場空間的定位方法。[0031]該定位方法所採用的定位裝置如實施例1中所描述，具體定位步驟如下:
首先移動平臺I使定位裝置置於高壓靜電分選設備的電場空間中，一般安裝在高壓靜
電分選設備的放電極和轉棍外。
[0032]接著定位電場空間的坐標原點，即:滑動平臺I上的支架2，使支架2底部的稜210與平臺I上的第一鋼尺120零刻度線和第二鋼尺121的零刻度線分別對齊；滑動豎向移動滑杆3使其一端與支架2上的第五鋼尺220的零刻度線對齊，使其另一端與支架2上的第六鋼尺221的零刻度線對齊；滑動橫向移動滑杆4使其一端與支架2上的第三鋼尺222的零刻度線對齊，使其另一端與支架2上的第四鋼尺223的零刻度線對齊。
[0033]開啟豎向移動滑杆3上的第一雷射發生器和橫向移動滑杆4上的第二雷射發生器，第一雷射發生器340所發的雷射束和第二雷射發生器440所發的雷射束垂直交叉的點記為坐標原點，該坐標原點的坐標為(0，0，0)，依此類推，第一雷射發生器341所發的雷射束和第二雷射發生器441所發的雷射束垂直交叉點的坐標為(1，0，0)，第一雷射發生器342所發的雷射束和第二雷射發生器442所發的雷射束垂直交叉點的坐標為(2，0，0)，……，第一雷射發生器34N所發的雷射束和第二雷射發生器44N所發的雷射束垂直交叉點的坐標為(N,O,O)。包含坐標原點的這一組點記為初始組點。
[0034]在初始組點的基礎上，滑動豎向移動滑杆3使其向上移動1mm，即:使豎向移動滑杆3的一端與支架2上的第五鋼尺220的Imm刻度線對齊，使其另一端與支架2上的第六鋼尺221的Imm刻度線對齊；此時由第一雷射發生器所發的雷射束和由第二雷射發生器所發的雷射束垂直交叉所定位的一組點記為第二組點，該第二組點的坐標為初始組點的坐標中的z軸坐標增加Imm所得，即為:(0，0，1)、(1，0，1)，(2,0,1),……，(N，0，1)。
[0035]在第二組點的基礎上，滑動橫向移動滑杆4使其向前移動1mm，即:使橫向移動滑杆4的一端與支架2上的第三鋼尺222的Imm刻度線對齊，使其另一端與支架2上的第四鋼尺223的Imm刻度線對齊；此時由第一雷射發生器所發的雷射束和由第二雷射發生器所發的雷射束垂直交叉所定位的一組點記為第三組點，該第三組點的坐標為第二組點的坐標中的 y 軸坐標增加 Imm 所得，即為:(0，1，I)、( 1，1，1)，(2,1,1),......, (N，l，l)。
[0036]在第三組點的基礎上，滑動支架2向前移動(N+l)mm (因為若移動Imm或2mm等會出現重複定位)，即:使支架2底部的稜210與平臺I上的第一鋼尺120的(N+1) mm刻度線和第二鋼尺121的(N+l)mm刻度線分別對齊；此時第一雷射發生器所發的雷射束和由第二雷射發生器所發的雷射束垂直交叉所定位的一組點記為第四組點，該第四組點的坐標為第三組點的坐標中的X軸坐標增加(N+l)mm所得，即為:(N+1,1，I)、(N+2,1,1), (N+3,1，I),......，(2N+1，1，1)。
[0037]在第四組點的基礎上，通過上移或下移豎向移動滑杆3，可實現對電場空間另一組點的定位；通過前移或後移橫向移動滑杆4，可實現對電場空間又一組點的定位；通過移動支架2，可實現對電場空間再一組點的定位。依此類推，通過移動豎向移動滑杆3、橫向移動滑杆4和支架2，可實現對高壓靜電分選設備中的電場空間的任意點的定位(前提應滿足支架2的高度不小於電場空間的z軸坐標的最大值)。
【權利要求】
1.一種高壓靜電分選設備的電場空間的定位裝置，其特徵是，包括: 平臺，其形狀為長方體板狀，上面設有平行的第一滑軌和第二滑軌，在所述第一滑軌上鑲嵌有第一鋼尺，在所述第二滑軌上鑲嵌有第二鋼尺，所述第一鋼尺與所述第二鋼尺平行，且兩者的零刻度線和最大刻度線均分別對齊，兩者的最小刻度相同； 支架，其形狀為長方體框架結構，所述支架設置在所述平臺上，所述支架可沿平臺上的所述第一滑軌和所述第二滑軌進行滑動；在所述支架頂面相對的兩條稜上分別設置有水平的第三鋼尺和第四鋼尺，所述第三鋼尺和所述第四鋼尺平行，且兩者的零刻度線和最大刻度線均分別對齊，兩者的最小刻度相同，所述第三鋼尺與所述第一鋼尺垂直；在所述支架側面相對的兩條稜上分別設置有豎直的第五鋼尺和第六鋼尺，所述第五鋼尺與所述第六鋼尺平行，且兩者的零刻度線和最大刻度線均分別對齊，兩者的最小刻度相同，且所述第五鋼尺與所述第一鋼尺和所述第三鋼尺均垂直； 豎向移動滑杆，設置在所述支架上帶有所述第五鋼尺和所述第六鋼尺的側面，且所述豎向移動滑杆的兩端分別活動連接所述第五鋼尺和所述第六鋼尺，所述豎向移動滑杆可沿所述第五鋼尺和所述第六鋼尺上下滑動，所述豎向移動滑杆與所述第一鋼尺平行；在所述豎向移動滑杆上均勻設置有若干第一雷射發生器，由所述第一雷射發生器所發的雷射束垂直於所述豎向移動滑杆的表面，且平行於所述平臺表面，並朝向所述支架內部；以及 橫向移動滑杆，設置在所述支架的頂面，且所述橫向移動滑杆的兩端分別活動連接所述第三鋼尺和所述第四鋼尺，所述橫向移動滑杆可沿所述第三鋼尺和所述第四鋼尺水平滑動；在所述橫向移動滑杆上均勻設置有若干與所述第一雷射發生器等數量、且一一對應的第二雷射發生器，由所述第二雷射發生器所發的雷射束垂直於所述橫向移動滑杆的表面，且垂直於所述平臺表面，並朝向所述支架內部，所述第二雷射發生器所發的雷射束和與其一一對應的所述第一雷射發生器所發的雷射束在所述支架內部垂直交叉。
2.根據權利要求1所述的高壓靜電分選設備的電場空間的定位裝置，其特徵是，所述第一鋼尺、所述第二鋼尺、所述第三鋼尺、所述第四鋼尺、所述第五鋼尺和所述第六鋼尺的最小刻度均相同，其最小刻度均`為1mm。
3.根據權利要求2所述的高壓靜電分選設備的電場空間的定位裝置，其特徵是，所述豎向移動滑杆上的相鄰第一雷射發生器之間的間距為1mm。
4.一種高壓靜電分選設備的電場空間的定位方法，其特徵是，包括以下步驟: a、通過移動平臺將定位裝置置於高壓靜電分選設備的電場空間中； b、滑動所述平臺上的支架使所述支架的兩底端分別與所述平臺上的第一鋼尺和第二鋼尺的零刻度線對齊，滑動豎向移動滑杆使其兩端分別與所述支架上的第五鋼尺和第六鋼尺的零刻度線對齊，滑動橫向移動滑杆使其兩端分別與所述支架上的第三鋼尺和第四鋼尺的零刻度線分別對齊； C、開啟豎向移動滑杆上的第一雷射發生器和橫向移動滑杆上的第二雷射發生器，由所述第一雷射發生器和所述第二雷射發生器所發的雷射束垂直交叉所定位的一組點記為初始組點，所述初始組點的坐標分別為(0，0，0)、(1，0，0)、(2，0，0)……(N，0，0)，其中N+1為所述第一雷射發生器的個數； d、滑動所述豎向移動滑杆使其向上移動1_，此時由所述第一雷射發生器和所述第二雷射發生器所發的雷射束垂直交叉所定位的一組點記為第二組點，所述第二組點的坐標為所述初始組點的坐標中的Z軸坐標增加1_所得； e、滑動所述橫向移動滑杆使其向前移動1mm， 此時由所述第一雷射發生器和所述第二雷射發生器所發的雷射束垂直交叉所定位的一組點記為第三組點，所述第三組點的坐標為所述第二組點的坐標中的y軸坐標增加Imm所得； f、滑動所述平臺上的支架使其向前移動(N+l)mm，此時由所述第一雷射發生器和所述第二雷射發生器所發的雷射束垂直交叉所定位的一組點記為第四組點，所述第四組點的坐標為所述第三組點的坐標中的X軸坐標增加(N+1) mm所得； g、重複步驟d、e、f，可實現對高壓靜電分選設備的電場空間中的所有點進行定位。
【文檔編號】B03C7/00GK103551252SQ201310527983
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月31日 優先權日:2013年10月31日
【發明者】張子生, 葛鵬博, 王藝, 任士明, 史曉東 申請人:河北大學