[发明专利]一种球磨机内介质运动状态的分析系统及方法

摘要

本发明涉及一种球磨机内介质运动状态的分析系统及方法，包括若干磨球传感器和上位机；每一磨球传感器将采集到的球磨机内的介质运动状态数据发送给上位机，上位机对磨球运动状态数据进行分析处理；磨球传感器包括6轴惯性传感器、Flash存储器、第一板对板连接器、嵌入式CPU和电池；6轴惯性传感器将采集的球磨机内部介质运动状态数据发送到嵌入式CPU，嵌入式CPU将接收到的球磨机内部介质运动状态数据发送到Flash存储器中；数据采集结束后，嵌入式CPU读取Flash存储器中的内容，并依次通过第一板对板连接器和扩展接口电路板将采集的数据发送给上位机；电池用于为6轴惯性传感器、Flash存储器和嵌入式CPU供电；上位机包括球磨机信息管理模块、磨球传感器管理模块和实验数据管理模块。

主权项

一种球磨机内介质运动状态的分析方法，设置有球磨机内介质运动状态的分系统，包括有若干磨球传感器和上位机，所述磨球传感器包括6轴惯性传感器、Flash存储器、第一板对板连接器、嵌入式CPU和电池，所述上位机包括球磨机信息管理模块、磨球传感器管理模块和实验数据管理模块；其特征在于，包括以下步骤：1)实验准备：磨球传感器管理模块检查磨球传感器的电池电量，并初始化磨球传感器；确保每只磨球传感器工作正常后将磨球传感器分别装入已标记的球形承载体中；2)参数设定：设定实验时球磨机的实验参数，并将设定的实验参数输入至球磨机信息管理模块中进行记录；3)磨矿：将含有磨球传感器的球形承载体和普通磨球一起投入球磨机中，按照实验参数设定球磨机工况，安装好需要测试的提升条，启动球磨机，开始磨矿，磨矿过程中，已标记的球形承载体与普通磨球一起转动，磨球传感器的6轴惯性传感器采集磨球的运动状态数据，并将数据发送到嵌入式CPU，嵌入式CPU将接收到的球磨机内部介质运动状态数据发送到Flash存储器中；4)数据采集：球磨机工作若干时长后停止磨矿，找出所有含有磨球传感器的球形承载体，并取出磨球传感器，嵌入式CPU读取Flash存储器中的内容，并通过第一板对板连接器和扩展接口电路板与上位机进行通信；5)数据分析：设定不同组的实验参数，重复步骤1)～4)进行多组实验获得实验记录，实验数据管理模块对每组实验记录的数据进行统计、分析和展示，得到不同参数对磨球运动状态的影响以及得到球磨机参数对磨矿效率的影响结果，具体步骤为：5.1)实验数据管理模块获取磨球传感器采集的磨球运动状态数据后，利用3轴加速度和3轴角速度计算表示磨球姿态的四元数；5.2)坐标变换：将磨球传感器的加速度数据通过相对坐标系和绝对坐标系的变化得到磨球在绝对坐标系中的加速度；5.3)运动状态识别策略：对磨球传感器校准后的线性加速度、角速度进行统计分析，将磨球在球磨机内的运动状态分为泻落运动、抛落运动和周转运动；5.4)计算磨球效率特征量，磨球效率特征量包括磨球运动平均能量、磨球平均角速度、抛落高度和撞击强度，具体计算方式为：I、磨球运动平均能量Ea，Ea=Σi=1L(axi2+ayi2+azi2)L]]>其中，分别表示磨球在绝对坐标系中i点的X、Y、Z三轴加速度值，L是该段数据的个数；II、磨球平均角速度Eω，Eω=ωxi2+ωyi2+ωzi2]]>其中，分别代表磨球在在绝对坐标系i点X、Y、Z三轴角速度值；III、抛落高度，磨球在抛落开始时，线性加速度为地球引力：az＝g,ax＝0,ay＝0满足上述公式的数据段则认为该时刻磨球处于抛落状态，抛落高度h根据自由落体原理得出：h＝0.5*g*t02其中，t0是磨球自由落体的时间；IV、撞击强度P，P=ax2+ay2+az2]]>其中，ax、ay、az为绝对坐标系中的加速度。