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龙图腾网获悉南京航空航天大学申请的专利一种采用通用传感器识别金属物料的装置和方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115406955B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-23发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210805083.6，技术领域涉及：G01N27/72；该发明授权一种采用通用传感器识别金属物料的装置和方法是由叶文华;张朝宏;马庭田;梁睿君;周亚楠设计研发完成，并于2022-07-08向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种采用通用传感器识别金属物料的装置和方法在说明书摘要公布了：本发明提供了一种采用通用传感器识别金属物料的装置和方法，所述方法包括：1采集金属物料匀速通过传感器上方测量区域时的电流值，输出电流随时间变化的数据序列。2在数据序列中提取每个金属物料对应的电流‑时间数据。3对每一个金属物料的电流‑时间数据序列进行曲线拟合，计算出金属物料的电流最小值和电流变化率最大值。4计算其与预定的各种金属实验数据聚类中心点的欧氏距离。5按距离最小的聚类中心所属类别确定该金属种类。本发明优点在于直接采集通用的传感器的电流数据进行识别，不需要开发专门的传感器及其控制系统，数据处理简单，效率高、成本低，就能实现对不同形状、尺寸、材料的金属物料的识别。

本发明授权一种采用通用传感器识别金属物料的装置和方法在权利要求书中公布了：1.一种采用通用传感器装置识别金属物料的方法，其特征在于，所述装置包括传送带、传感器、AD转换器和计算机； 所述传送带用于传输金属物料； 所述传感器为电感式传感器，用于采集金属物料的电流数据，并产生电流信号； 所述AD转换器用于将电流信号转换成数字信号，用以表现电流大小； 所述计算机用于将每个电流信号匹配上采集电流信号的时间，形成一系列电流和时间数据序列后，对每一个金属物料的电流和时间数据序列进行曲线拟合，并计算得到金属物料所属的种类； 所述装置通过执行如下步骤识别金属物料： 步骤1，在匀速运动的传送带上保持一定间距的金属物料顺序通过传感器上方的测量区域，按一定的采样频率采集传感器输出的电流大小，经AD转换器转换后，再由计算机匹配每个电流信号和采集电流信号的时间，形成一系列电流和时间数据序列t，I，其中I表示传感器采集到电流大小，t表示采集电流的时间； 步骤2，在采集的同时，逐个提取出每一个金属物料对应的电流和时间数据； 步骤3，对每一个金属物料的电流和时间数据序列进行曲线拟合，并计算出电流最小值和电流最大变化率； 步骤4，准备金属物料样本，用模糊C均值聚类算法求得金属物料样本电流最小值和电流最大变化率的聚类中心点，根据步骤3得到的电流最小值和电流最大变化率，计算与聚类中心点之间的欧氏距离，距离最小的聚类中心所属类别即为金属的种类； 步骤2包括： 步骤2-1：设定阈值TI＝I0×B，其中I0是传感器常态下输出电流值，B是权重值； 步骤2-2：当采集到的电流值开始出现连续多点低于TI时，判定金属物料开始通过传感器上方；当采集到的电流值出现连续多点高于TI时，判定金属物料已经离开；提取这段时间内采集的数据作为金属物料对应的电流和时间数据； 步骤3包括： 步骤3-1：按式1对金属的电流和时间数据中包含的数据点进行4次多项式曲线拟合： y＝a1x4+a2x3+a3x2+a4x+a51 其中x是时间，y是电流值；计算拟合曲线的极小值，作为电流最小值Imin，a1、a2、a3、a4、a5是5个中间参数； 步骤3-2：对拟合曲线求导，计算导数的最大值y′max和最小值y′min；求y′max和y′min绝对值的平均，得到电流最大变化率Kmax，作为电流最大变化率： 步骤4中，所述准备金属物料样本，用模糊C均值聚类算法求得金属物料样本的聚类中心点，具体包括： 步骤4-1：准备各种金属物料样本，要求每种金属物料样本数量不少于V个，且不同种类金属物料样本的数量相当；在传送带上随机顺序排列金属物料样本，采集金属物料样本经过传感器时传感器输出的电流数据，计算每个金属物料样本对应的电流最小值Imin和电流最大变化率Kmax； 步骤4-2：使用模糊C均值聚类算法，以各金属物料样本的电流最小值Imin和电流最大变化率Kmax数据为依据，得到各种金属样本的聚类中心点； 步骤4-2包括： 步骤4-2-1，初始化如下参数： 一个未给出标记的数据集X＝x1,x2,x3…xN，N指数据集中样本的个数；数据集X中的数据为步骤4-1得到的每个金属物料样本对应的电流最小值Imin和电流最大变化率Kmax；其中xi为样本i的坐标对Imin，Kmax；i＝1,2,3…,N； 聚类蔟数C，0≤C≤N； 模糊因子m，m1； 迭代终止参数ε； 迭代次数初始值t＝0； 步骤4-2-2，模糊C均值聚类算法的目标函数J如式2所示： 其中uij为样本i对类j的隶属度，cj为第j类聚类中心的坐标对Iminj，Kmaxj，其中Iminj和Kmaxj分别为该聚类中心点的电流最小值和电流最大变化率，且需满足任意一样本对所有类的隶属度之和为1；s.t.表示约束条件； uij和聚类中心点cj的迭代公式如式34所示： 当一轮迭代满足式5时，迭代终止，得到金属物料样本的聚类中心点： max{|uij t+1-uij t|}ε5。

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