CN102103006B - 变倾角机架传送带秤及其称重方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变倾角机架传送带秤，同时还涉及相应的称重方法，属于输送计量技术领域。该传送带秤包括支撑在输送机架上的回环输送带，输送机架上间隔分布含有称重传感器的称重单元；称重传感器的信号输出端接计量显示电路的第一信号输入端，输送机架上还装有标码单元，标码单元由标码传感器和固定重量的标定用码构成，标定用码安置在标码传感器上，标码传感器的信号输出端接计量显示电路的第二信号输入端；计量显示电路含有存储装置、比率装置、求果装置。采用本发明后，只要知道了标定用码的重量变化比率，即可十分方便地精确求得物料的实际重量。

Description

变倾角机架传送带秤及其称重方法

技术领域

本发明涉及一种传送带秤，尤其是一种变倾角机架传送带秤，同时还涉及相应的称重方法，属于输送计量技术领域。 

背景技术

传送带秤称重单元上的称重传感器通常由输送机架支承，当输送机架处于水平位置时，垂直于地面的物料重力也同时垂直于称重传感器，传感器受到完整的重力作用，其典型结构参见申请号为CN200710025317的中国专利申请。但当输送机架倾斜于水平线时，竖直方向的物料重力分解为与机架倾角一致方向以及垂直作用于称重传感器的两个分力。若输送机架对于水平面的倾角为α，传送带秤受力＝物料重力×cosα。普通传送带秤的输送机架的倾角是固定不变的，α是一常量，cosα的影响完全可以通过标定予以固定下来。 

但是一些传送带机用于散状物料运输时，常需要适应不同的落料(或取料)点的高度和远近位置，因此传送带机常安装在一个可进行左、右旋转同时机架倾角可变(抬高或降低)的平台上，以使该传送带机可以指向所需的位置，以实现堆料或取料动作。典型的应用是“堆取料机”，其可旋转和俯、仰的悬臂上装有一条输送物料的传送带机，该传送带机即称为“机架倾角可变传送带机”。当在这样的传送带机上安装称重单元时，即称为“机架倾角可变传送带秤”。此时α和cosα不再是常量，传送带秤的称重结果必须根据α的变化予以相应修正。 

 在现有技术中通常采用伺服电机式角位移传感器测量传送带秤机架的倾角α或倾角的改变量Δα。由于余弦函数是一种非线性函数， 且在传送带秤机架倾角α最常出现的小角度附近cosα的改变值很小，而在倾角α较大时，微小的角度变化会引起cosα的较大变化，现有技术对此的分辨力不佳，计量精度难以达到期望的要求。 

检索发现，申请号为CN02207776.6的中国专利申请公开了一种高精度电子传送带秤秤架，其目的是解决输送机有倾角时计量不准确的问题，技术方案是称重臂通过下关节轴承与称重传感器一端连接，称重传感器的另一端通过上关节轴承与横梁连接，横梁固定在输送机的机架上，保持水平状态。在输送机传送带有一定倾斜角度时，由于关节轴承的作用，传感器仍保持与水平线垂直，只受到垂直方向的力作用，一直保持传感器的拉力为物料重量的一半，传感器拉力方向与物料重力方向保持平行。但该技术方案只能解决的在传送带机架有固定倾角时称重单元的称重传感器精度问题，而不能解决传送带机架在倾角变动时传送带秤的计量准确度问题。 

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的局限性，提出一种可以在传送带机架任意输送角度状态下，依然保持理想称重精度的变倾角机架传送带秤。同时给出相应的称重方法。 

为了达到以上目的，本发明的变倾角机架传送带秤包括支撑在输送机架上的回环输送带，所述输送机架上间隔分布含有称重传感器的称重单元；所述称重传感器的信号输出端接计量显示电路的第一信号输入端，其改进之处在于：所述输送机架上还装有标码单元，所述标码单元由标码传感器和固定重量的标定用码构成，所述标定用码安置在标码传感器上，所述标码传感器的信号输出端接计量显示电路的第二信号输入端；所述计量显示电路含有 

存储装置，用于寄存标定用码净重； 

比率装置，用以将标定用码净重除以第二信号输入端传来的标定 用码适时称重，得出倾斜比率； 

求果装置，用以将第一信号输入端传来的称重传感器适时称重乘以倾斜比率，得出实际重量并输出显示。 

上述标定用码最好为柱状，且所述标定用码以几何中心线垂直于输送方向的方式水平安置在标码传感器上。 

采用本发明进行称重时，所述计量显示电路的步骤如下： 

存储步骤，寄存标定用码净重； 

比率步骤，将标定用码净重除以第二信号输入端传来的标定用码适时称重，得出倾斜比率； 

求果步骤，将第一信号输入端传来的称重传感器适时称重乘以倾斜比率，得出实际重量并输出显示。 

由于本发明合理设置的标定用码在输送机架倾斜时，对标码传感器的作用力与此时输送物料对输送带下称重传感器的作用力同比变化，即输送物料的重量将与标码传感器上标定用码的重量同比变化，因此，只要知道了标定用码的重量变化比率，即可十分方便地精确求得物料的实际重量。 

容易看出，本发明具有以下显著优点： 

1)标码单元和称重单元可以按需安装于十分接近的位置，最大限度精确补偿称重单元角度变化引起的称重变化。 

2)标码单元和称重单元可以采用相同的传感器以及类同的安装方式，从而使称重单元角度变化后的实际情况得到精确仿真，避免了其它角度测量方式可能产生的误差。 

3)倾斜比率称重避免了角度值的测量误差以及由此导致的计算误差，显著提高了检测和计算精度。 

4)安装调试十分方便，使用可靠性高。 

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。 

图1为本发明实施例一的结构简图。 

图2为图1中标码单元结构示意图。 

图3为图2中标码装置分解结构示意图。 

图4为计量显示电路图。 

具体实施方式

实施例一 

本实施例的变倾角机架传送带秤如图1所示，传送带运输机架23支撑回环输送带22，且间隔安置分别含有称重传感器7’的N个称重单元20(图中以一个单元为代表)，组成称重阵列(具体结构可以参见CN200710025317)，此外输送机架23上还装有标码单元21。该标码单元安置在某一称重单元附近即可。 

标码单元的具体结构如图2和图3所示，主要由安置在底板5上的标码传感器7和柱状标定用码1构成。其中标码传感器7的底座面安置于与机架相连的底板上。标定用码1以几何中心线垂直于输送方向的方式水平安置在固连于标码传感器7承载面上的标码座4上。该标码座4的两端具有支撑标定用码1的叉形支架4-1，标定用码1上制有与叉形支架相配的周向凹槽1-2，因此可以防止标定用码1轴向窜动。 

为了便于自动校准以及清零等有利于消除计量误差的操作，标码座4一侧还装有铰支在底板上的拨叉轴8，该拨叉轴8上设有伸向标定用码1下的一对拨叉8-1以及拨叉驱动臂8-2，驱动臂8-2的外伸端通过腰形槽与电机3带动的偏心轮3-1成动配合，从而构成标码起降机构。当电机带动偏心轮转到上极限位置时，拨叉驱动臂通过拨叉轴带动拨叉，抬起标定用码，使标码传感器处于不承压状态，可以清零、校准，之后电机带动偏心轮转到下极限位置时，拨叉驱动臂通过 拨叉轴带动拨叉，落下标定用码，使标码传感器处于计量状态。 

计量显示电路如图4所示，主要由按序串接的放大电路(作为输入端)、模数转换电路、中央处理器CPU以及显示电路构成。各称重传感器(应变电阻桥)7’(图中仅画了1支，实际可能有多支)，的信号输出端接计量显示电路(参见图4)的第一信号输入端，在7-12V激励电压以及被称物料的重量共同作用下输出0-20mV的重量信号，输入到放大电路Amp1，放大为0-5V的模拟直流信号，再由模数转换电路A/D转变为数字信号，然后输入到CPU。标码传感器7的信号输出端接计量显示电路的第二信号输入端，在7-12V激励电压以及标码重量的共同作用下输出0-20mV的标码信号，输入到放大电路Amp2，放大为0-5V的模拟直流信号，再由模数转换电路A/D转变为数字信号，然后输入到CPU参与控制运算。计量显示电路的CPU中含有用于寄存标定用码净重的存储装置，用以将标定用码净重除以第二信号输入端传来的标定用码适时称重、得出倾斜比率的比率装置，用以将第一信号输入端传来的称重传感器适时称重乘以倾斜比率、得出实际重量并输出显示的求果装置，因此可以在工作时，将存储的标定用码净重除以第二信号输入端传来的标定用码适时称重，得出倾斜比率；再将第一信号输入端传来的称重传感器适时称重乘以倾斜比率，得出实际重量并输出显示。 

此外，计量显示电路还含有其滚轮与传送带秤输送带接触的位移传感器90，输送带运行时滚轮在摩擦力作用下转动，从而带动其光栅码盘一起转动，由于光栅码盘位于发光二极管D1与光敏三极管T1之间，因此光敏三极管在一系列间断的光照下输出脉冲信号；该脉冲信号先经电容器C1、稳压二极管D2和电阻器R5组成的网络稳压和滤波，再输入施密特触发器Trig1和Trig2，成为整形后的方波脉冲信号；经输入-输出电路I/O输入到CPU。 

标码升降机构的电机M的电源之通断，由称重仪表面板键盘输入的指令和预先编制好的程序控制，当标码电机的启停信号由I/O电路输出后，经由三极管T2和T3组成的驱动电路带动继电器J吸合，电机M得电动作。 

更具体而言，本实施例在称重阵列内部设置一个砝码单元，该单元采用与称重单元相同类型的称重传感器和传感器固定方式，但与传送带无关联，标码传感器上仅承载一只可加、卸的固定重量标定用码。当传送带机架发生角度改变时，该单元称重传感器和各称重单元称重传感器同步发生角度改变。由于采用了相同类型的称重传感器和传感器固定方式，显然各传感器发生的改变情况是相同的，此时检测砝码重量的变化，就可以推导出其它称重单元重量的变化(可以称之为“比率称重方式)： 

在数个称重单元和一个标码单元组成的称重阵列中，各单元采用相同结构类型和灵敏度的称重传感器和类同的传感器紧固方式，当上述单元受力面发生倾斜时，传感器所受物料重力为：传感器受重力＝物料重力×cosα(α为传感器受力面倾斜角度值) 

比率称重数学模型： 

W_C＝V_C÷Vm×Wm 

式中：W_C-称重单元检测的重量值 

V_C-称重单元传感器重量信号值 

Vm-标码单元传感器砝码重量信号值 

Wm-标码单元重量值 

上述算式表明，在比率称重方式中，各称重单元均以标码单元为基准进行比较，得到相对重量值，其比值再和砝码重量相乘得到称重单元的重量值。在这个数学模型中，并没有角度值的计算参与其中。 

例如：设标码砝码重量为10kg，标码传感器重量信号输出为1mv，另两个称重单元的重量信号输出分别为2mV和3mV，则有： 

单元A重量值＝2mV÷1mV×10kg＝20kg 

单元B重量值＝3mV÷1mV×10kg＝30kg 

由此可见，本实施例具有以下显著特征： 

1.采用一组(数量不限，一般为1-10)称重单元连续安装，并在其中安装一个砝码检测单元。 

2.各传感器具有相同的结构型式和相同的重量灵敏度输出以及类同的安装方式，其受力符合： 

传感器受重力＝物料重力×cosα(α为传感器受力面倾斜角度值)。 

3.各称重单元重量信号与标码单元重量信号的比值再乘以砝码重量即为各称重单元的重量值。 

4.不需要检测传送带机架实际倾斜角度值，数学模型中不包含角度计算内容。 

其主要应用于传送带机架倾角可变的传送带机的传送带称重上，最典型应用为港口和矿山最常见的“堆取料机”上。其基本用途为进、出料场散状物料的计量。例如在港口装船时，需要准确的控制装船物料的重量。由于料场到船的运输距离较长，要准确控制装船量，最有效的方法就是在取料最前端的“堆取料机”悬臂上安装变机架倾角传送带秤。 

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。例如，除了本实施例的双杠杆式称重单元外，也可以采用单杠杆、悬吊式等其它阵列式皮带秤。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。 

Claims (7)

1.一种变倾角机架传送带秤，包括支撑在输送机架上的回环输送带，所述输送机架上间隔分布含有称重传感器的称重单元；所述称重传感器的信号输出端接计量显示电路的第一信号输入端，其特征在于：所述输送机架上还装有标码单元，所述标码单元由标码传感器和固定重量的标定用码构成，所述标定用码安置在标码传感器上，所述标码传感器的信号输出端接计量显示电路的第二信号输入端；所述计量显示电路含有

存储装置，用于寄存标定用码净重；

比率装置，用以将标定用码净重除以第二信号输入端传来的标定用码适时称重，得出倾斜比率；

求果装置，用以将第一信号输入端传来的称重传感器适时称重乘以倾斜比率，得出实际重量并输出显示。

2.根据权利要求1所述的变倾角机架传送带秤，其特征在于：所述标定用码为柱状，且所述标定用码以几何中心线垂直于输送方向的方式水平安置在标码传感器上。

3.根据权利要求1所述的变倾角机架传送带秤，其特征在于：所述标码单元中标码传感器的底座面安置于与输送机架相连的底板上，所述标定用码以几何中心线垂直于输送方向的方式水平安置在固连于标码传感器承载面上的标码座上，所述标码座的两端具有支撑标定用码的叉形支架。

4.根据权利要求3所述的变倾角机架传送带秤，其特征在于：所述标定用码上制有与叉形支架相配的周向凹槽。

5.根据权利要求4所述的变倾角机架传送带秤，其特征在于：所述标码座一侧装有铰支在底板上的拨叉轴，所述拨叉轴上设有伸向标定用码下的拨叉以及拨叉驱动臂，所述拨叉驱动臂的外伸端通过腰形槽与电机带动的偏心轮成动配合，构成标码起降机构。

6.根据权利要求5所述的变倾角机架传送带秤，其特征在于：所述计量显示电路主要由按序串接的放大电路、模数转换电路、中央处理器CPU以及显示电路构成。

7.根据权利要求1所述变倾角机架传送带秤的称重方法，其特征在于所述计量显示电路的称重步骤如下：

存储步骤，寄存标定用码净重；

比率步骤，将标定用码净重除以第二信号输入端传来的标定用码适时称重，得出倾斜比率；

求果步骤，将第一信号输入端传来的称重传感器适时称重乘以倾斜比率，得出实际重量并输出显示。

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