CN102175298A - 皮带秤的自动校准方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种皮带秤的自动校准方法及装置。其中，该方法包括：判断皮带输送机的皮带是否为空皮带；当判断皮带为空皮带时，记录皮带输送机消耗的第一电功率和皮带秤的第一输出信号，并使用第一输出信号校准皮带秤的零点参数；判断皮带是否平稳运行；当判断皮带平稳运行时，记录皮带输送机消耗的第二电功率和皮带秤的第二输出信号；以及根据皮带为平稳运行时的第二电功率和第二输出信号以及皮带为空皮带时的第一电功率和第一输出信号，对皮带秤的斜率参数进行校准。本发明通过测量皮带输送机消耗的电功率和皮带秤的输出信号，对皮带秤进行自动校准，提高皮带秤的测量精度，增长皮带秤的使用周期。而且，该方法简单易行，不会增加生产成本。

Description

皮带秤的自动校准方法及装置

技术领域

本发明涉及电子设备技术领域，特别涉及一种皮带秤的自动校准方法及装置。

背景技术

目前，通常采用核子秤、电子皮带秤等皮带秤进行在线物料称重。它们的动态校准方法主要有实物标定和模拟标定两种。但是，实物标定的工作量较大且耗时耗力。模拟标定的方法虽然有很多种，例如用于电子皮带秤的循环链码，但是它比较昂贵，设备也很复杂。此外，现有的皮带秤的校准通常需要人为参与，增加了管理成本，还容易发生人为错误。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是提出一种皮带秤的自动校准方法及装置。

为达到上述目的，本发明一方面提出一种皮带秤的自动校准方法，包括以下步骤：判断皮带输送机的皮带是否为空皮带；当判断所述皮带为空皮带时，记录所述皮带输送机消耗的第一电功率和所述皮带秤的第一输出信号，并使用所述第一输出信号校准所述皮带秤的零点参数；判断所述皮带是否平稳运行；当判断所述皮带平稳运行时，记录所述皮带输送机的第二电功率和所述皮带秤的第二输出信号；以及根据所述皮带为平稳运行时的第二电功率和第二输出信号以及所述皮带为空皮带时的第一电功率和第一输出信号，对所述皮带秤的斜率参数进行校准。

在本发明的一个实施例中，所述判断皮带秤的皮带是否为空皮带，进一步包括：实时测量所述皮带秤的输出信号和所述皮带输送机消耗的电功率；判断所述皮带秤的输出信号和所述皮带输送机消耗的电功率是否同时满足|S-S₀|＜ΔS₁和|P-P₀|＜ΔP₁的空皮带判断公式，其中，S为所述皮带秤的输出信号，S₀为所述皮带秤的零点参数，ΔS₁为所述皮带为空皮带时，皮带秤的输出信号的最大可变化幅度，P为所述皮带输送机的电功率，P₀为所述皮带为空皮带时的电功率，ΔP₁为所述皮带为空皮带时，电功率的最大可变化幅度；以及如果所述皮带秤的输出信号和所述皮带输送机消耗的电功率同时满足所述空皮带判断公式，则判断所述皮带为空皮带。

在本发明的一个实施例中，所述判断皮带是否平稳运行，进一步包括：实时测量一段时间内的所述皮带秤的输出信号和所述皮带输送机消耗的电功率，并计算所述一段时间内的输出信号的平均值和电功率的平均值；判断所述皮带秤的输出信号和所述皮带输送机消耗的电功率是否同时满足

和

的平稳运行判断公式，其中，

为所述一段时间内的输出信号的平均值，

为所述一段时间内的电功率的平均值，ΔS₂表示所述皮带为平稳运行时，皮带秤的输出信号的最大可变化幅度，ΔP₂表示所述皮带为平稳运行时，电功率的最大可变化幅度；以及如果所述皮带秤的输出信号和所述皮带输送机消耗的电功率同时满足所述平稳运行判断公式，则判断所述皮带为平稳运行。

在本发明的一个实施例中，根据所述皮带为平稳运行时的第二电功率和第二输出信号以及所述皮带为空皮带时的第一电功率和第一输出信号，通过公式A＝k·(P₂-P₁)/(S₂-S₁)对所述皮带秤的斜率参数进行校准，其中，A为所述皮带秤的斜率参数，k为所述皮带秤的比例系数，P₂为所述第二电功率，P₁为所述第一电功率，S₂为所述第二输出信号，S₁为所述第一输出信号。

本发明另一方面还提出一种皮带秤的自动校准装置，包括：功率计，与皮带输送机相连以获取电功率信号；以及校准器，与所述功率计和所述皮带秤相连，根据所述功率计获得的电功率和所述皮带秤的输出信号判断所述皮带输送机的皮带的运行情况，并在判断所述皮带为空运行时对所述皮带秤的零点参数进行校准，以及在判断所述皮带为平稳运行时对所述皮带秤的斜率参数进行校准。

在本发明的一个实施例中，所述校准器进一步包括：接收模块，用于接收所述功率计获得的电功率和所述皮带秤的输出信号；判断模块，用于根据所述功率计获得的电功率和所述皮带秤的输出信号判断所述皮带的运行情况；以及校准模块，用于当所述判断模块判断所述皮带为空运行时对所述皮带秤的零点参数进行校准，以及当所述判断模块判断所述皮带为平稳运行时对所述皮带秤的斜率参数进行校准。

本发明通过测量皮带输送机消耗的电功率和皮带秤的输出信号，对皮带秤的相关参数进行自动校准，提高皮带秤的测量精度，增长皮带秤的使用周期。而且，该方法简单易行，不会增加生产成本。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的皮带秤的自动校准方法的流程图；

图2为本发明实施例的皮带秤的自动校准装置的结构示意图；以及

图3为本发明实施例的校准器的模块图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

皮带输送机输送物料时需要消耗能量。物料的流量越大，皮带输送机的做功就越多，同时皮带输送机消耗的电功率也越多。因此，通过测量皮带输送机所消耗的电功率，可以反应出物料重要的相关信息，为校准皮带秤提供可能。

研究者发现，物料重量与电功率之间近似存在以下关系，

W＝k·(P-P₀)                                        (1)

其中，k为比例系数，与现场条件有关，一般地，皮带的行程越长，皮带输送物料的落差越大，k值就越大；W为当前整条皮带上的物料重量；P为当前电功率，P₀为皮带空运行时的电功率。

皮带秤实际上将物料真实重量W转化成输出信号S输出。输出信号S可以是模拟信号，也可以是经过处理的数字信号。输出信号S与重量W成线性关系。皮带秤可通过以下的公式根据输出信号S估算皮带所输送的物料的重量，

W₁＝A·(S-S₀)                                       (2)

其中，W₁为皮带秤输出的重量结果；A为皮带秤的斜率参数，表示物料重量变化时，物料重量的变化量与输出信号S的变化量之比；S₀为皮带秤的零点参数，表示皮带空运行时的皮带秤输出信号。

由于皮带秤的工作状况及其他多方面因素的影响，在使用了一段时间后，S₀和A都会有小幅度的变化，因此，估算的W₁和实际的重量W之间会存在偏差。因此，需要对皮带秤进行校准。

如图1所示为本发明实施例的皮带秤的自动校准方法的流程图，包括以下步骤：

步骤S101，判断皮带是否为空皮带。

判断皮带是否为空皮带的方法有很多种，在本发明的一个实施例中，通过如下的方法进行判断，应理解，这仅为示意性的实施例，并不用于限制本发明，其他的空皮带判断方法均应包含在本发明的保护范围之内。

实时测量皮带秤的输出信号S和皮带输送机消耗的电功率P，并判断输出信号S和电功率P是否同时满足|S-S₀|＜ΔS₁和|P-P₀|＜ΔP₁，其中，ΔS₁表示皮带为空皮带时，皮带秤的输出信号S的最大可能变化幅度，ΔP₁表示皮带为空皮带时，电功率P的最大可能变化幅度，ΔS₁和ΔP₁可根据现场情况进行选定，例如，当称重物料为煤炭时，可取ΔS₁＝5％S_max，ΔP₁＝5％P_max，其中，S_max和P_max分别为最大负荷时的皮带秤输出信号和皮带输送机消耗电功率。

如果输出信号S和电功率P同时满足上述公式，则可认为此时皮带为空运行；如果输出信号S和电功率P之间有任一个不满足上述公式，则不认为此时皮带为空运行。

步骤S102，当判断皮带为空皮带时，记录当前时间的输出信号S₁和电功率P₁，并使用输出信号S₁校准皮带秤的零点参数S₀。

使用判断皮带为空皮带的当前时间的输出信号S₁取代原来的零点参数S₀而作为新的零点参数S₀，实现皮带秤的零点参数S₀的校准。

步骤S103，判断皮带是否为平稳运行。

判断皮带是否为平稳运行的方法有很多种，在本发明的一个实施例中，通过如下的方法进行判断，应理解，这仅为示意性的实施例，并不用于限制本发明，其他的判断方法均应包含在本发明的保护范围之内。

实时测量一段时间内的皮带秤输出信号S和皮带输送机消耗的电功率P，并计算该一段时间内的输出信号平均值

和电功率平均值

判断输出信号信号S和P是否同时满足

和

其中，ΔS₂表示皮带为平稳运行时，皮带秤的输出信号S的最大可能变化幅度，ΔP₂表示皮带为平稳运行时，电功率P的最大可能变化幅度，ΔS₂和ΔP₂可根据现场情况进行选定，例如，当称重物料为煤炭时，可取ΔS₁＝10％S_max，ΔP₁＝10％P_max，其中，S_max和P_max分别为最大负荷时的皮带秤输出信号和皮带输送机消耗的电功率。

如果输出信号S和电功率P同时满足上述公式，则可认为此时皮带为平稳运行；如果输出信号S和电功率P之间有任一个不满足上述公式，则不认为此时皮带为平稳运行。

步骤S104，当判断皮带为平稳运行时，记录当前时间的电功率P₂和输出信号S₂。

步骤S105，根据皮带为平稳运行时的电功率P₂和输出信号S₂以及皮带为空运行时的输出信号S₁和电功率P₁，对皮带秤的斜率A进行校准。

由于，通过标定实验可测出物料的实际重量W和输出信号S，然后令

W＝W₁＝A·(S-S₀)                                    (3)

再根据公式(1)和公式(3)，即可得：

A＝k·(P-P₀)/(S-S₀)，                               (4)

因此，可根据皮带为平稳运行时的电功率P₂和输出信号S₂以及皮带为空运行时的输出信号S₁和电功率P₁，通过公式(4)对皮带秤的斜率A进行校准，具体地为：

A＝k·(P₂-P₁)/(S₂-S₁)

为实现上述实施例，本发明还提出一种皮带秤的自动校准装置。如图2所示为皮带秤的自动校准装置的结构示意图，该装置包括：功率计1、校准器2、皮带秤3和皮带输送机4。

功率计1和皮带输送机4相连以获取电功率信号P。测量电功率是十分成熟的技术，在本发明实施例中，可采用各种形式的电功率计实现电功率的测量。

校准器2与功率计1和皮带秤3相连，根据功率计1获得的电功率信号P和皮带秤3的输出信号S判断皮带秤3的运行情况，并在判断皮带输送机4为空运行时对皮带秤3的零点参数S₀进行校准，以及在判断皮带输送机4为平稳运行时对皮带秤3的斜率参数A进行校准。校准器2可采用计算机、微控制器或其他智能设备等实现。

在本发明的一个实施例中，校准器2可包括：接收模块21、判断模块22和校准模块23，如图3所示。

接收模块21用于接收功率计1获得的电功率P和皮带秤3的输出信号S。

判断模块22用于根据功率计1获得的电功率P和皮带秤3的输出信号S判断皮带输送机4的运行情况。

具体地，判断电功率P和输出信号S是否同时满足|S-S₀|＜ΔS₁和|P-P₀|＜ΔP₁，其中，ΔS₁表示皮带为空皮带时，皮带秤3的输出信号S的最大可能变化幅度，ΔP₁表示皮带输送机4的皮带为空皮带时，电功率P的最大可能变化幅度，ΔS₁和ΔP₁可根据现场情况进行选定，如果输出信号S和电功率P同时满足上述公式，则判断此时皮带输送机4为空运行，如果输出信号S和电功率P之间有任一个不满足上述公式，则判断此时皮带输送机4不为空运行。

或者，判断电功率P和输出信号S是否同时满足

和

其中，

为一段时间内的输出信号S的平均值，ΔS₂表示皮带为平稳运行时，皮带秤3的输出信号S的最大可变化幅度，

为一段时间内的电功率P的平均值，ΔP₂表示皮带输送机4为平稳运行时，电功率的最大可变化幅度，如果输出信号S和电功率P同时满足上述公式，则可认为此时皮带输送机4为平稳运行；如果输出信号S和电功率P之间有任一个不满足上述公式，则不认为此时皮带输送机4为平稳运行。

校准模块23用于当判断模块22判断皮带输送机4为空运行时对皮带秤3的零点参数S₀进行校准，以及当判断模块22判断皮带输送机4为平稳运行时对皮带秤3的斜率参数A进行校准。

具体地，使用皮带输送机4为空运行时的输出信号S₁取代原来的零点参数S₀而作为新的零点参数S₀，实现皮带秤3的零点参数S₀的校准。根据皮带输送机4为空运行时的输出信号S₁和电功率P₁以及皮带输送机4为平稳运行时的输出信号S₂和电功率P₂，通过以下的公式对皮带秤3的斜率参数A进行校准，

A＝k·(P₂-P₁)/(S₂-S₁)。

本发明通过测量皮带输送机消耗的电功率和皮带秤的输出信号，对皮带秤的相关参数进行自动校准，提高皮带秤的测量精度，增长皮带秤的使用周期。而且，该方法简单易行，不会增加生产成本。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种皮带秤的自动校准方法，其特征在于，包括：

判断皮带输送机的皮带是否为空皮带；

当判断所述皮带为空皮带时，记录所述皮带输送机消耗的第一电功率和所述皮带秤的第一输出信号，并使用所述第一输出信号校准所述皮带秤的零点参数；

判断所述皮带是否平稳运行；

当判断所述皮带平稳运行时，记录所述皮带输送机消耗的第二电功率和所述皮带秤的第二输出信号；以及

根据所述皮带为平稳运行时的第二电功率和第二输出信号以及所述皮带为空皮带时的第一电功率和第一输出信号，对所述皮带秤的斜率参数进行校准。

2.根据权利要求1所述的皮带秤的自动校准方法，其特征在于，所述判断皮带秤的皮带是否为空皮带，进一步包括：

实时测量所述皮带秤的输出信号和所述皮带输送机消耗的电功率；

判断所述皮带秤的输出信号和所述皮带输送机消耗的电功率是否同时满足以下的空皮带判断公式，

|S-S₀|＜ΔS₁和|P-P₀|＜ΔP₁，

其中，S为所述皮带秤的输出信号，S₀为所述皮带秤的零点参数，ΔS₁为所述皮带为空皮带时，皮带秤的输出信号的最大可变化幅度，P为所述皮带输送机消耗的电功率，P₀为所述皮带为空皮带时的电功率，ΔP₁为所述皮带为空皮带时，电功率的最大可变化幅度；以及

如果所述皮带秤的输出信号和所述皮带输送机消耗的电功率同时满足所述空皮带判断公式，则判断所述皮带为空皮带。

3.根据权利要求1所述的皮带秤的自动校准方法，其特征在于，所述判断皮带是否平稳运行，进一步包括：

实时测量一段时间内的所述皮带秤的输出信号和所述皮带输送机消耗的电功率，并计算所述一段时间内的输出信号的平均值和电功率的平均值；

判断所述皮带秤的输出信号和所述皮带输送机消耗的电功率是否同时满足以下的平稳运行判断公式，

$|S-\stackrel{\&OverBar;}{S}|<\mathrm{\&Delta;}{S}_2$ 和 $|P-\stackrel{\&OverBar;}{P}|<\mathrm{\&Delta;}{P}_2,$

其中，

为所述一段时间内的输出信号的平均值，为所述一段时间内的电功率的平均值，ΔS₂表示所述皮带为平稳运行时，皮带秤的输出信号的最大可变化幅度，ΔP₂表示所述皮带为平稳运行时，电功率的最大可变化幅度；以及

如果所述皮带秤的输出信号和所述皮带输送机消耗的电功率同时满足所述平稳运行判断公式，则判断所述皮带为平稳运行。

4.根据权利要求1所述的皮带秤的自动校准方法，其特征在于，所述根据所述皮带为平稳运行时的第二电功率和第二输出信号以及所述皮带为空皮带时的第一电功率和第一输出信号，对所述皮带秤的斜率参数进行校准，进一步包括：

根据所述皮带为平稳运行时的第二电功率和第二输出信号以及所述皮带为空皮带时的第一电功率和第一输出信号，通过以下的公式对所述皮带秤的斜率参数进行校准，

A＝k·(P₂-P₁)/(S₂-S₁)，

其中，k为所述皮带秤的比例系数，P₂为所述第二电功率，P₁为所述第一电功率，S₂为所述第二输出信号，S₁为所述第一输出信号。

5.一种皮带秤的自动校准装置，其特征在于，包括：

功率计，与皮带输送机相连以获取电功率信号；以及

校准器，与所述功率计和所述皮带秤相连，根据所述功率计获得的电功率和所述皮带秤的输出信号判断所述皮带输送机的皮带的运行情况，并在判断所述皮带为空运行时对所述皮带秤的零点参数进行校准，以及在判断所述皮带为平稳运行时对所述皮带秤的斜率参数进行校准。

6.根据权利要求5所述的皮带秤的自动校准装置，其特征在于，所述校准器进一步包括：

接收模块，用于接收所述功率计获得的电功率和所述皮带秤的输出信号；

判断模块，用于根据所述功率计获得的电功率和所述皮带秤的输出信号判断所述皮带的运行情况；以及

校准模块，用于当所述判断模块判断所述皮带为空运行时对所述皮带秤的零点参数进行校准，以及当所述判断模块判断所述皮带为平稳运行时对所述皮带秤的斜率参数进行校准。

7.根据权利要求6所述的皮带秤的自动校准装置，其特征在于，所述判断模块根据所述功率计获得的电功率和所述皮带秤的输出信号判断所述皮带的运行情况，进一步包括：

判断所述皮带秤的输出信号和所述功率计获得的电功率是否同时满足以下的空运行判断公式，

|S-S₀|＜ΔS₁和|P-P₀|＜ΔP₁，

其中，S为所述皮带秤的输出信号，S₀为所述皮带秤的零点参数，ΔS₁为所述皮带为空皮带时，皮带秤的输出信号的最大可变化幅度，P为所述皮带输送机消耗的电功率，P₀为所述皮带为空皮带时的电功率，ΔP₁为所述皮带为空皮带时，电功率的最大可变化幅度；以及

如果所述皮带秤的输出信号和所述功率计获得的电功率同时满足所述空皮带判断公式，则判断所述皮带为空运行。

8.根据权利要求6所述的皮带秤的自动校准装置，其特征在于，所述判断模块根据所述功率计获得的电功率和所述皮带秤的输出信号判断所述皮带秤的运行情况，进一步包括：

判断所述皮带秤的输出信号和所述功率计获得的电功率是否同时满足以下的平稳运行判断公式，

$|S-\stackrel{\&OverBar;}{S}|<\mathrm{\&Delta;}{S}_2$ 和 $|P-\stackrel{\&OverBar;}{P}|<\mathrm{\&Delta;}{P}_2,$

其中，S为所述皮带秤的输出信号，为一段时间内的输出信号的平均值，ΔS₂表示所述皮带为平稳运行时，皮带秤的输出信号的最大可变化幅度，P为所述皮带输送机消耗的电功率，为一段时间内的电功率的平均值，ΔP₂表示所述皮带为平稳运行时，电功率的最大可变化幅度；以及

如果所述皮带秤的输出信号和所述功率计获得的电功率同时满足所述平稳运行判断公式，则判断所述皮带为平稳运行。

9.根据权利要求6所述的皮带秤的自动校准装置，其特征在于，所述校准模块对所述皮带秤的零点参数进行校准，进一步包括：

使用所述皮带为空运行时所述皮带秤的输出信号对所述皮带秤的零点参数进行校准。

10.根据权利要求6所述的皮带秤的自动校准装置，其特征在于，所述校准模块对所述皮带秤的斜率参数进行校准，进一步包括：

根据所述皮带为空运行时的第一输出信号和第一电功率以及所述皮带为平稳运行时的第二输出信号和第二电功率，通过以下的公式对所述皮带秤的斜率参数进行校准，

A＝k·(P₂-P₁)/(S₂-S₁)，

其中，A为所述皮带秤的斜率参数，k为所述皮带秤的比例系数，P₂为所述第二电功率，P₁为所述第一电功率，S₂为所述第二输出信号，S₁为所述第一输出信号。

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