運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉器，尤其適用于尤其適用于一種煤礦加工分選研究中使用的運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉器。
【背景技術(shù)】
[0002]選煤廠旋流器是一種常見(jiàn)的煤炭分選分級(jí)設(shè)備，它是由兩個(gè)部分組成，第一個(gè)是主選部分:即采用低密度懸浮液進(jìn)行分選，選出精煤和后續(xù)分選入料；第二個(gè)是重分選部分，主要是完成對(duì)煤和矸石的分選。旋流器內(nèi)部的旋流場(chǎng)可近似看作是三維軸對(duì)稱的多相流場(chǎng)，想要優(yōu)化設(shè)計(jì)旋流器就必須了解其分散相的運(yùn)動(dòng)特性。
[0003]旋流器內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)不規(guī)則的特性使得很難監(jiān)控內(nèi)部物料的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)過(guò)程?，F(xiàn)行研究表明，其內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的顆粒存在著非牛頓效應(yīng)和湍流現(xiàn)象，當(dāng)旋流器的結(jié)構(gòu)確定時(shí)，上述兩種現(xiàn)象的強(qiáng)弱對(duì)物料的運(yùn)動(dòng)起決定作用。
[0004]當(dāng)前還沒(méi)有能夠很好采集旋流器內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)不同物料移動(dòng)狀態(tài)信息的設(shè)備，無(wú)法重現(xiàn)物料的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，可以記錄旋流器內(nèi)物料分散相運(yùn)動(dòng)軌跡分布的運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉器。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型的運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉器，它包括球狀外殼，球狀外殼為表面光滑的高硬度塑料，球狀外殼為分成上下兩半結(jié)構(gòu)，球狀外殼內(nèi)固定有可更換配重塊和運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉電路，卡槽固定有運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉電路通過(guò)卡槽固定在球狀外殼內(nèi)，上下兩半球狀外殼通過(guò)螺塞或螺紋固定，連接處設(shè)有防水密封圈；所述運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉電路包括加速度計(jì)、陀螺儀、單片機(jī)、位置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片、通信模塊和電源，加速度計(jì)和陀螺儀的輸出端分別與單片機(jī)的輸入端相連接，單片機(jī)分別與位置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片和通信模塊相連接，所述電源分別與加速度計(jì)、陀螺儀、單片機(jī)、位置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片和通信模塊相連接，為其供電。
[0007]所述單片機(jī)模塊的型號(hào)為TI公司CC2430 CMOS芯片，加速度計(jì)型號(hào)為ADXL345，陀螺儀型號(hào)為L(zhǎng)3G4200D，所述通信模塊型號(hào)為MAX232串口通信模塊，位置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片為TF數(shù)據(jù)卡；所述球狀外殼為熒光黃色、熒光綠色、亮黃色或亮綠色；所述球狀外殼上設(shè)有反光涂層；所述球狀外殼采用表面光滑的透明聚合物材料，運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉電路上還設(shè)有LED燈；所述球狀外殼直徑為5cm，通過(guò)改變可更換配重塊，從而改變整體重量，模擬并采集旋流器內(nèi)部不同密度的物體在分選過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)軌跡。
[0008]有益效果:本實(shí)用新型提供一種運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉器設(shè)有球狀外殼，球狀外殼為表面光滑的高硬度塑料或金屬材料，從而使球狀外殼的流動(dòng)跟隨性和分散性好，球狀外殼上涂有反光圖層或是其它醒目色彩，便于對(duì)采集數(shù)據(jù)后的運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉器回收，內(nèi)部設(shè)有可更換配重塊，通過(guò)調(diào)節(jié)配重塊，從而模擬多種重量無(wú)聊的運(yùn)動(dòng)軌跡；
[0009]還包括運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉電路，通過(guò)內(nèi)部的加速度計(jì)和陀螺儀采集三軸加速度數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)最終存儲(chǔ)在位置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片中，通過(guò)通信模塊讀寫位置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片內(nèi)的數(shù)據(jù)，并通過(guò)此數(shù)據(jù)可利用MATLAB繪出直觀的運(yùn)動(dòng)軌跡圖，效率高、易于操作。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型的機(jī)構(gòu)框圖；
[0011]圖2為本實(shí)用新型單片機(jī)的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步的說(shuō)明:
[0013]如圖1所示，本實(shí)用新型的運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉器，包括分成上下兩半的球狀外殼，球狀外殼為熒光黃色、熒光綠色、亮黃色、亮綠色或者球狀外殼上設(shè)有反光涂層，球狀外殼為表面光滑的高硬度塑料或金屬材料，球狀外殼內(nèi)固定有可更換配重塊，通過(guò)更換配重塊改變運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉器整體的重量，從而使本設(shè)計(jì)可以模擬多種物料在旋流器內(nèi)的運(yùn)動(dòng)狀況，球狀外殼內(nèi)卡槽固定有運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉電路通過(guò)卡槽固定在球狀外殼內(nèi)，上下兩半球狀外殼通過(guò)螺塞或螺紋固定，連接處設(shè)有防水密封圈；所述運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉電路包括加速度計(jì)、陀螺儀、單片機(jī)、位置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片、通信模塊和電源，加速度計(jì)和陀螺儀的輸出端分別與單片機(jī)的輸入端相連接，單片機(jī)分別與位置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片和通信模塊相連接，所述電源分別與加速度計(jì)、陀螺儀、單片機(jī)、位置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片和通信模塊相連接，為其供電。
[0014]所述球狀外殼還可以采用表面光滑的透明聚合物材料，并在運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉電路上還設(shè)有LED燈，便于實(shí)驗(yàn)結(jié)束后對(duì)本設(shè)備的搜索回收。
[0015]所述球狀外殼直徑為5cm，通過(guò)改變可更換配重塊，從而改變整體重量，其中通過(guò)可更換配重塊可以使裝置的密度重量變?yōu)?.3g/cm3、l.4g/ cm3、1.5g/ cm3、1.6g/ cm3、1.7g/ cm3、1.8g/ cm3、1.9g/ cm3、2.0g/ cm3,便于模擬并采集旋流器內(nèi)部不同密度的物體在分選過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)軌跡，
[0016]所述單片機(jī)模塊的型號(hào)為TI公司CC2430 CMOS芯片，加速度計(jì)型號(hào)為ADXL345，陀螺儀型號(hào)為L(zhǎng)3G4200D，由加速度計(jì)和陀螺儀采集的數(shù)據(jù)，經(jīng)SPI和I2C接口將數(shù)據(jù)傳給CC2430，所述通信模塊型號(hào)為MAX232串口通信模塊，位置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片為TF數(shù)據(jù)卡，由于采集的數(shù)據(jù)經(jīng)單片機(jī)處理后為標(biāo)準(zhǔn)的三維加速度和角速率坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)在單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)，待實(shí)驗(yàn)完成時(shí)，利用串口取出數(shù)據(jù)，并將其輸入到Matlab進(jìn)行坐標(biāo)數(shù)據(jù)擬合，最終得到運(yùn)動(dòng)軌跡圖。
[0017]工作過(guò)程:首先給多個(gè)運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉器進(jìn)行編號(hào)，調(diào)整配重塊重量，將運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉器投入裝有煤炭物料的旋流器內(nèi)，啟動(dòng)旋流器，旋流器分選過(guò)程中運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉器隨煤炭物料一起做剪切旋流運(yùn)動(dòng)，并實(shí)時(shí)記錄自身三軸加速度數(shù)據(jù)；旋流器分選過(guò)程智能示蹤裝置和物料經(jīng)重介旋流器分選后，同大量懸浮液一起排出并隨之進(jìn)入懸浮液回收凈化系統(tǒng)，將排出后的收集到的智能示蹤裝置按照回收的的位置分類，將集到的數(shù)據(jù)通過(guò)MAX232串口連接計(jì)算機(jī)，利用MATLAB軟件對(duì)各組數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，首先將需要積分的信號(hào)作傅里葉變換，然后將變換結(jié)果在頻域里進(jìn)行積分運(yùn)算，最后經(jīng)傅里葉逆變換得到積分后的時(shí)域信號(hào)。將得到的運(yùn)動(dòng)特性分析結(jié)果與已有文獻(xiàn)中的流場(chǎng)及軌跡研究相對(duì)比，最終得到旋流場(chǎng)中顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡圖。
[0018]上述技術(shù)中所涉及到的軟件部分均為現(xiàn)有技術(shù)的使用，本實(shí)用新型不涉及新的軟件方法內(nèi)容。
[0019]如圖2所示，圖中單片機(jī)Ul型號(hào)為CC243，單片機(jī)Ul通過(guò)其P0_0，P0_1, P0_5,P0_6四個(gè)引腳分別與慣性導(dǎo)航模塊的SDO，SDI, SCLK，CS四個(gè)引腳相互連接構(gòu)成SPI通信方式，SPI的最高時(shí)鐘為5MHz，通信開始時(shí)主MCU選擇CS置位，CS復(fù)位則通信結(jié)束，SCLK由主MCU提供串行時(shí)鐘。SDI與SDO是串行數(shù)據(jù)輸入與輸出，它們分別在時(shí)鐘的上升沿獲取數(shù)據(jù)。通過(guò)SPI讀取ADXL345采集的數(shù)據(jù)只能連續(xù)讀取6字節(jié)數(shù)據(jù)，然后地址返回0x32繼續(xù)讀取6字節(jié)數(shù)據(jù)，單片機(jī)Ul的引腳7、引腳20和引腳41接電源VCC，電源VCC上并聯(lián)有電容C71和電容C411，電容C71和電容C411接地，單片機(jī)的引腳19和引腳21串聯(lián)有晶振電路，引腳22通過(guò)電阻R221接地，引腳23通過(guò)電容C231接地，引腳24通過(guò)嗲容241接地，引腳25連接電源AVDD，電源上連接有濾波電容C251，電容C251接地，引腳26通過(guò)電阻R261接地，引腳27-引腳31相互串聯(lián)，并與電源ADVV相連接，引腳35-引腳40相互串聯(lián)，并與電源ADVV相連接，電源ADVV上連接有電容C281和電容C351，電容C281和電容C351接地，引腳41通過(guò)電容C421接地，引腳43和引腳44連接有晶振電路。
[0020]由于采用RS232與上位機(jī)相連，因此，需要用MAX232將RS232電平轉(zhuǎn)換為TTL電平,連接方式為單片機(jī)CC243的P1_5、P1_4、P1_3、P1_2四個(gè)引腳與MAX232的T1IN、R10UT、R20UT、T2IN四個(gè)引腳相連。將示蹤球采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)串口導(dǎo)入上位機(jī)后，利用MATLAB軟件對(duì)各組數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，首先將需要積分的信號(hào)作傅里葉變換，然后將變換結(jié)果在頻域里進(jìn)行積分運(yùn)算，最后經(jīng)傅里葉逆變換得到積分后的時(shí)域信號(hào)。將得到的運(yùn)動(dòng)特性分析結(jié)果與已有文獻(xiàn)中的流場(chǎng)及軌跡研究相對(duì)比，最終得到旋流場(chǎng)中顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡圖。試驗(yàn)結(jié)果不僅使我們對(duì)流場(chǎng)中強(qiáng)烈剪切旋流有更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，而且對(duì)于旋流器中輕重產(chǎn)物分配、生產(chǎn)控制等都具有重要的指導(dǎo)意義。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉器，其特征在于:它包括球狀外殼，球狀外殼為表面光滑的高硬度塑料，球狀外殼為分成上下兩半結(jié)構(gòu)，球狀外殼內(nèi)固定有可更換配重塊和運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉電路，卡槽固定有運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉電路通過(guò)卡槽固定在球狀外殼內(nèi)，上下兩半球狀外殼通過(guò)螺塞或螺紋固定，連接處設(shè)有防水密封圈；所述運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉電路包括加速度計(jì)、陀螺儀、單片機(jī)、位置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片、通信模塊和電源，加速度計(jì)和陀螺儀的輸出端分別與單片機(jī)的輸入端相連接，單片機(jī)分別與位置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片和通信模塊相連接，所述電源分別與加速度計(jì)、陀螺儀、單片機(jī)、位置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片和通信模塊相連接，為其供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉器，其特征在于:所述單片機(jī)模塊的型號(hào)為TI公司CC2430 CMOS芯片，加速度計(jì)型號(hào)為ADXL345，陀螺儀型號(hào)為L(zhǎng)3G4200D，所述通信模塊型號(hào)為MAX232串口通信模塊，位置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片為TF數(shù)據(jù)卡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉器，其特征在于:所述球狀外殼為熒光黃色、熒光綠色、亮黃色或亮綠色；所述球狀外殼上設(shè)有反光涂層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉器，其特征在于:所述球狀外殼采用表面光滑的透明聚合物材料，運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉電路上還設(shè)有LED燈。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉器，其特征在于:所述球狀外殼直徑為5cm，通過(guò)改變可更換配重塊，從而改變整體重量，模擬并采集旋流器內(nèi)部不同密度的物體在分選過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)軌跡。
【專利摘要】一種運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉器，適用于煤礦加工分選研究中使用。包括球狀外殼，球狀外殼為分成上下兩半結(jié)構(gòu)，球狀外殼內(nèi)固定有可更換配重塊和運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉電路，卡槽固定有運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉電路通過(guò)卡槽固定在球狀外殼內(nèi)，上下兩半球狀外殼通過(guò)螺塞或螺紋固定，連接處設(shè)有防水密封圈；所述運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉電路包括加速度計(jì)、陀螺儀、單片機(jī)、位置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片、通信模塊和電源，加速度計(jì)和陀螺儀的輸出端分別與單片機(jī)的輸入端相連接，單片機(jī)分別與位置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片和通信模塊相連接。其流動(dòng)跟隨性和分散性好，便于回收，且模擬多種重量物料的運(yùn)動(dòng)軌跡，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高。
【IPC分類】G01C21-16
【公開號(hào)】CN204373661
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520052074
【發(fā)明人】高莉, 宋健飛, 鄧建軍
【申請(qǐng)人】江蘇師范大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2015年1月26日