基于电磁涡流检测的有色金属分类研究

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循环经济理念的广泛推广对金属的分类和回收提出了更高的要求。回收金属分类系统的一个关键步骤是开发实时并且非接触的分类方法,以识别传送带上金属的类别差异,有色金属在回收过程中不能像钢铁一样使用磁偏转力进行分类,但不同类型的有色金属具有不同的导电性能。涡流检测作为一种非接触、经济、快速响应的无损检测技术,为有色金属的分类提供了一个新的发展方向。本文基于电磁涡流检测技术研究有色金属的分类方法,主要工作如下:针对当前有色金属的分类方法和电磁涡流检测技术与研究现状,分析了电磁涡流检测在有色金属分类技术方面的发展潜力,结合双线圈-金属板模型的解析解的推导过程对涡流传感器相位谱的提离效应的影响进行了总结说明。针对金属分类过程中可能发生的倾斜角度的变化,提出了一种新的有色金属电导率分类方法。该方法通过拟合不同倾角下互感轨迹幅度峰值点的直线得到特征斜率,并在此基础上,提出了一种基于特征斜率最小误差的金属分类方法。测试结果表明,该技术可以准确地对倾斜角度在16.7度以内的五种有色金属进行分类,当倾斜角度扩大到45度时,分类成功率可达96.4%。该分类系统仅使用涡流传感器,且单频涡流检测具有快速响应的特点,这将有助于在未来实现实时金属分类的工业系统。研究了提离高度变化时有色金属的分类方法,通过将互感轨迹基于实部最大值进行归一化处理,基于归一化实部为0.5时不同种类金属的互感数据相互分离且在提离高度变化过程中不产生交集的事实,采用K均值聚类算法将26×5组数据点成功分离并获得各类数据的聚类中心。每种金属聚类中心坐标Y值相互分离且变化范围不相交,由此提出一种不同提离高度下有色金属的分类方法,测试结果表明,此方法在2.5mm-5mm提离高度范围内可准确分类五种金属,在2mm-5mm提离高度范围内,可达98.5%的分类率。在实际传送中存在振动的情况下的所提出的方法仍能有效分类,采用均值点补偿倾斜导致的互感变化,可使用此分类方法成功分类提离高度与倾斜角度均变化的有色金属。
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