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龍圖騰網(wǎng)獲悉南京航空航天大學(xué)申請(qǐng)的專利一種采用通用傳感器識(shí)別金屬物料的裝置和方法獲國(guó)家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN115406955B 。

龍圖騰網(wǎng)通過(guò)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-09-23發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為：202210805083.6，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G01N27/72；該發(fā)明授權(quán)一種采用通用傳感器識(shí)別金屬物料的裝置和方法是由葉文華;張朝宏;馬庭田;梁睿君;周亞楠設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2022-07-08向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。

本一種采用通用傳感器識(shí)別金屬物料的裝置和方法在說(shuō)明書摘要公布了：本發(fā)明提供了一種采用通用傳感器識(shí)別金屬物料的裝置和方法，所述方法包括：1采集金屬物料勻速通過(guò)傳感器上方測(cè)量區(qū)域時(shí)的電流值，輸出電流隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)序列。2在數(shù)據(jù)序列中提取每個(gè)金屬物料對(duì)應(yīng)的電流?時(shí)間數(shù)據(jù)。3對(duì)每一個(gè)金屬物料的電流?時(shí)間數(shù)據(jù)序列進(jìn)行曲線擬合，計(jì)算出金屬物料的電流最小值和電流變化率最大值。4計(jì)算其與預(yù)定的各種金屬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)聚類中心點(diǎn)的歐氏距離。5按距離最小的聚類中心所屬類別確定該金屬種類。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于直接采集通用的傳感器的電流數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別，不需要開(kāi)發(fā)專門的傳感器及其控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單，效率高、成本低，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)不同形狀、尺寸、材料的金屬物料的識(shí)別。

本發(fā)明授權(quán)一種采用通用傳感器識(shí)別金屬物料的裝置和方法在權(quán)利要求書中公布了：1.一種采用通用傳感器裝置識(shí)別金屬物料的方法，其特征在于，所述裝置包括傳送帶、傳感器、AD轉(zhuǎn)換器和計(jì)算機(jī)； 所述傳送帶用于傳輸金屬物料； 所述傳感器為電感式傳感器，用于采集金屬物料的電流數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生電流信號(hào)； 所述AD轉(zhuǎn)換器用于將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，用以表現(xiàn)電流大小； 所述計(jì)算機(jī)用于將每個(gè)電流信號(hào)匹配上采集電流信號(hào)的時(shí)間，形成一系列電流和時(shí)間數(shù)據(jù)序列后，對(duì)每一個(gè)金屬物料的電流和時(shí)間數(shù)據(jù)序列進(jìn)行曲線擬合，并計(jì)算得到金屬物料所屬的種類； 所述裝置通過(guò)執(zhí)行如下步驟識(shí)別金屬物料： 步驟1，在勻速運(yùn)動(dòng)的傳送帶上保持一定間距的金屬物料順序通過(guò)傳感器上方的測(cè)量區(qū)域，按一定的采樣頻率采集傳感器輸出的電流大小，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，再由計(jì)算機(jī)匹配每個(gè)電流信號(hào)和采集電流信號(hào)的時(shí)間，形成一系列電流和時(shí)間數(shù)據(jù)序列t，I，其中I表示傳感器采集到電流大小，t表示采集電流的時(shí)間； 步驟2，在采集的同時(shí)，逐個(gè)提取出每一個(gè)金屬物料對(duì)應(yīng)的電流和時(shí)間數(shù)據(jù)； 步驟3，對(duì)每一個(gè)金屬物料的電流和時(shí)間數(shù)據(jù)序列進(jìn)行曲線擬合，并計(jì)算出電流最小值和電流最大變化率； 步驟4，準(zhǔn)備金屬物料樣本，用模糊C均值聚類算法求得金屬物料樣本電流最小值和電流最大變化率的聚類中心點(diǎn)，根據(jù)步驟3得到的電流最小值和電流最大變化率，計(jì)算與聚類中心點(diǎn)之間的歐氏距離，距離最小的聚類中心所屬類別即為金屬的種類； 步驟2包括： 步驟2-1：設(shè)定閾值TI＝I0×B，其中I0是傳感器常態(tài)下輸出電流值，B是權(quán)重值； 步驟2-2：當(dāng)采集到的電流值開(kāi)始出現(xiàn)連續(xù)多點(diǎn)低于TI時(shí)，判定金屬物料開(kāi)始通過(guò)傳感器上方；當(dāng)采集到的電流值出現(xiàn)連續(xù)多點(diǎn)高于TI時(shí)，判定金屬物料已經(jīng)離開(kāi)；提取這段時(shí)間內(nèi)采集的數(shù)據(jù)作為金屬物料對(duì)應(yīng)的電流和時(shí)間數(shù)據(jù)； 步驟3包括： 步驟3-1：按式1對(duì)金屬的電流和時(shí)間數(shù)據(jù)中包含的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行4次多項(xiàng)式曲線擬合： y＝a1x4+a2x3+a3x2+a4x+a51 其中x是時(shí)間，y是電流值；計(jì)算擬合曲線的極小值，作為電流最小值Imin，a1、a2、a3、a4、a5是5個(gè)中間參數(shù)； 步驟3-2：對(duì)擬合曲線求導(dǎo)，計(jì)算導(dǎo)數(shù)的最大值y′max和最小值y′min；求y′max和y′min絕對(duì)值的平均，得到電流最大變化率Kmax，作為電流最大變化率： 步驟4中，所述準(zhǔn)備金屬物料樣本，用模糊C均值聚類算法求得金屬物料樣本的聚類中心點(diǎn)，具體包括： 步驟4-1：準(zhǔn)備各種金屬物料樣本，要求每種金屬物料樣本數(shù)量不少于V個(gè)，且不同種類金屬物料樣本的數(shù)量相當(dāng)；在傳送帶上隨機(jī)順序排列金屬物料樣本，采集金屬物料樣本經(jīng)過(guò)傳感器時(shí)傳感器輸出的電流數(shù)據(jù)，計(jì)算每個(gè)金屬物料樣本對(duì)應(yīng)的電流最小值Imin和電流最大變化率Kmax； 步驟4-2：使用模糊C均值聚類算法，以各金屬物料樣本的電流最小值Imin和電流最大變化率Kmax數(shù)據(jù)為依據(jù)，得到各種金屬樣本的聚類中心點(diǎn)； 步驟4-2包括： 步驟4-2-1，初始化如下參數(shù)： 一個(gè)未給出標(biāo)記的數(shù)據(jù)集X＝x1,x2,x3…xN，N指數(shù)據(jù)集中樣本的個(gè)數(shù)；數(shù)據(jù)集X中的數(shù)據(jù)為步驟4-1得到的每個(gè)金屬物料樣本對(duì)應(yīng)的電流最小值Imin和電流最大變化率Kmax；其中xi為樣本i的坐標(biāo)對(duì)Imin，Kmax；i＝1,2,3…,N； 聚類蔟數(shù)C，0≤C≤N； 模糊因子m，m1； 迭代終止參數(shù)ε； 迭代次數(shù)初始值t＝0； 步驟4-2-2，模糊C均值聚類算法的目標(biāo)函數(shù)J如式2所示： 其中uij為樣本i對(duì)類j的隸屬度，cj為第j類聚類中心的坐標(biāo)對(duì)Iminj，Kmaxj，其中Iminj和Kmaxj分別為該聚類中心點(diǎn)的電流最小值和電流最大變化率，且需滿足任意一樣本對(duì)所有類的隸屬度之和為1；s.t.表示約束條件； uij和聚類中心點(diǎn)cj的迭代公式如式34所示： 當(dāng)一輪迭代滿足式5時(shí)，迭代終止，得到金屬物料樣本的聚類中心點(diǎn)： max{|uij t+1-uij t|}ε5。

如需購(gòu)買、轉(zhuǎn)讓、實(shí)施、許可或投資類似專利技術(shù)，可聯(lián)系本專利的申請(qǐng)人或?qū)＠麢?quán)人南京航空航天大學(xué)，其通訊地址為：210016 江蘇省南京市秦淮區(qū)御道街29號(hào)南京航空航天大學(xué)；或者聯(lián)系龍圖騰網(wǎng)官方客服，聯(lián)系龍圖騰網(wǎng)可撥打電話0551-65771310或微信搜索“龍圖騰網(wǎng)”。