CN102322924B - 皮带秤物料速度检测和分段整体去皮方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种皮带秤物料速度检测和分段整体去皮方法，实现本发明的装置包含物料速度兼皮带位置检测器(包含多个感应探头和多个致敏元件)、皮带行程检测器和空皮带称重单元。本发明的测速原理不同于现有技术，测速的对象是物料位移或物料速度，同皮带秤工作原理的数学表达式直接相符，走出了把皮带行程当做物料位移或把皮带速率当做物料速度的误区；本发明的去皮算法也与现有技术显著不同，不是扣除皮带线密度与通过的长度乘积，而是对于越过称量段的每一分段空皮带的整体重量一次性扣除，因而消除了因皮带长度变化以致去皮不准的后果；若增设空皮带称重单元并采用滞后扣除皮重的算法，还能实现测毛重与去皮同步，避免整条皮带线密度变化对称重的影响。

Description

皮带秤物料速度检测和分段整体去皮方法

技术领域

本发明涉及皮带秤的测速与去皮重，尤其是关于能直接检测物料速度而非皮带速率的测速方法同时还能实现分段整体去皮的新算法，属于动态称重计量技术领域。 

(*循皮带秤行业的惯例，本发明申请文件中“测速”一词兼有获取速度或者位移的含义，“测速传感器”则包括了速度传感器或位移传感器，仅在必要时再予区分。)

背景技术

皮带秤是一种连续累计自动衡器，它的计量对象是输送中的散状物料，因此其计量结果不仅跟通过物料的瞬时重量有关，还跟物料通过的速度有关。然而在现有一切公知技术中存在一个误区，总把皮带秤输送带(俗称皮带)的行进速率当做物料的输送速度，而这两者并不相等，因此造成了计量误差。下面将对造成误差的原因作一简单分析： 

当皮带秤的输送机运送线密度(即单位长度的重量)为q的均匀物料时，以速度v匀速运行了时间t，则在传送时间t内共运送的物料总重量W为： 

W＝qvt                      (式1)

皮带秤上的托辊按其是否对称重传感器施力可分为两类：(1)安装于称量台上的称重托辊，(2)直接由皮带输送机纵梁支撑的输送托辊；前者对传感器施力，而后者不施力。紧靠称量台前后的各一个输送托辊特称为秤端托辊。在物料未到达秤端托辊之前，称重传感器完全不受力；当物料越过秤端托辊后，料重由秤端托辊和位于靠皮带秤后部的第一个称重托辊共同承载，称重传感器受力由0逐渐增大到料重p；直至物料越过靠皮带秤最前部的一个称重托辊，称重传感器的受力又从p逐渐减小到0(参见图1)。为了便于分析，我们把它等效转化为称重传感器在介于首末称重托辊间距L₁与前后秤端托辊间距L₂的区段L_w内受到的力为p，而在L_w外的受力即为0，不再有一个逐渐变化的阶段。L_w被称作称量长度，有L_w＝0.5(L₁+L₂)。 

【附注】关于皮带秤“头尾”与“前后”的含义与辨别，请参见《衡器整机装配调试工(初级)》(中国劳动社会保障出版社2011年4月第一版，p.114)，该教程称：“通常，靠近物料进入处被称为输送机尾部，物料输离处被称为头部。进程皮带从尾部向头部运行，回程皮带由头部向尾部折返。习惯上，把靠近头部处称为前方，靠近尾部处称为后方。” 

因此，当对应于称量长度L_w上的物料重量为p时，式1可转化为： 

W＝(p/L_w)vt             (式2)

事实上，皮带上的物料一般是不均匀的，皮带的运行速度也是波动的，因此，皮带秤的一般工作原理可由下列数学式表达： 

$W={\∫}_0^{t}q\left(t\right)v\left(t\right)\mathrm{dt}$

$={\∫}_0^t\frac{p\left(t\right)}{L_W}v\left(t\right)\mathrm{dt}$

$\≈\underset{t_i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{p\left(t_i\right)}{L_W}v\left(t_i\right)\mathrm{\Δ}{t}_i$ (有 $t=\underset{t_i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{t}_i=T_1+T_2+T_3+......+T_n$ )

$=\frac{p_1}{L_W}{v}_1{T}_1+\frac{p_2}{L_W}{v}_2{T}_2+\frac{p_3}{L_W}{v}_3{T}_3+......+\frac{p_n}{L_W}{v}_n{T}_n$ (式3)

式中：W-物料累计总重量(单位：kg)；

t-物料运行时间(单位：s)；

q(t)-皮带秤所输送物料的线密度，系时间t的函数(单位：kg/m)；

v(t)-物料运行速度，系时间t的函数(单位：m/s)；

dt-时间t的微分(单位：s)；

Δt_i-采样时间(单位：s)；

L_W-称量长度(单位：m)；

p(t)-对应于称量长度上的物料重量，系时间t的函数(单位：kg/m)；

T₁......T_n-称重累计子过程对应时间(单位s)；

p₁……p_n-相应子过程时间间隔内称量长度上物料的平均重量，(单位：kg)。

若令采样间隔控制参数T＝T₁＝T₂＝T₃＝......＝T_n，即所谓“定时采样”模式，那么式3可变换为： 

W＝(T/L_W)(p₁v₁+p₂v₂+p₃v₃+......+p_nv_n)         (式4)

若令采样间隔控制参数D＝v₁T₁＝v₂T₂＝v₃T₃＝......＝v_nT_n，即所谓“定长采样”模式，那么式3可变换为： 

W＝(D/L_W)(p₁+p₂+p₃+......+p_n)                 (式5)

由以上分析可得出如下结论：物料累计重量W是关于物料净重p和物料速度v的函数，称量长度L_W是相关参数。换言之，皮带秤的计量结果不仅跟承载器上物料的重量有关，还跟物料通过承载器的速度或位移有关。对于某一已安装好的皮带秤，其托辊间距是固定 不变的，称量长度L_W也就为一常量；对于L_W范围内的p可由称重传感器测得，而D或v则需由测速传感器获取。现有公知技术中，皮带秤测速传感器有如下两大类： 

(1)摩擦转动式测速传感器。它的核心是一对感应部件组合(如测速发电机的定子和转子，铁磁性齿盘和霍尔元件，光栅盘和光电器件，码盘和编码器等等)，当组合的双方相对转动时产生信号。感应部件组合中的静止侧用构件固定于皮带秤机架上成为运动参照点，转动侧的转轴连接一个接触皮带的摩擦轮(故又称接触式)，摩擦轮可以是特制的专用滚轮，也可借用皮带输送机上的各种依靠皮带摩擦转动的改向滚筒、托辊或压带辊等。当皮带运行时，滚轮在摩擦力的作用下转动，测速传感器输出信号。摩擦转动式测速的优点是其输出信号紧随皮带的运动状态，皮带秤一启动就能输出皮带运行信号，皮带一停止运行信号就消失，能对皮带运行的微小长度检测；缺点是摩擦轮与皮带之间会存在一定程度的打滑造成输出脉冲丢失，运行中的摩擦轮还可能沾上撒落的物料或其它异物而使其直径改变，从而使其准确性再打折扣。 

(2)平动接近式测速传感器。其核心也是一对感应部件组合(致敏元件和感应探头)，但其感应部件组合双方的相对运动形式基本上是平动而不是转动。致敏元件设置在皮带上作为标志点，感应探头安装于进程皮带下方输送机架上的某个固定点，靠近皮带的非承载面但尚无接触(故又称非接触式)。当致敏元件越经感应探头时，探头能对所接近的致敏元件予以识别发出相应信号。根据相邻标志点间距的长度(当只埋设1个标志物时为整圈皮带长度)和经历的时间间隔，算出该段皮带的平均速度。平动接近式测速的优点是不存在皮带打滑，也不受撒落物料或其它异物的影响；缺点是它需要接连检测到相邻标志物后才能获得皮带的行程和平均速率，而皮带停运时的位置是随机的，并不能保证皮带一启动致敏元件就跟感应探头相互接近，通常是在感应探头第一次检测到致敏元件后才发出皮带运行信号，因此启动初始阶段所输送物料的重量就被忽略不计了，此外皮带跑偏量大时致敏元件还可能会进入不了感应探头能检出的灵敏区。 

现有皮带秤测速技术还有一个共同的缺点，即无论摩擦转动式或现有的平动式测速传感器测到的只是皮带的行程或皮带的速率，而不是物料的位移或速度。因为这两种测速传感器的检测对象都是运行中的皮带相对于皮带秤机架上的某一个固定点的位置变化，而皮带的长度会随负载、张力、环境温度、弹性模量等诸多因素发生变化，皮带上某两点或标 志物的相互间距lm就会随机改变(参见图2)，因此皮带的行程与常量L_W或物料位移之间没有确定的比例关系，也就是无法获得准确的D或v。 

此外，上面的讨论仅是基于皮带秤对物料净重p进行称量累计的假设，而实际上称重传感器感受到的是皮带空载时的皮重p_T或荷载时的毛重p_G。因此称重仪表须对毛重中所包含的皮重予以扣除，即所谓“去皮”。理论上，对于同一时刻测得的同一处的p_G和p_T，应有：p＝p_G-p_T。但由于不可能同时测量同一处的p_G和p_T，故而只得采用并非同时测得的p_G和p_T。 

现有技术的一般做法是： 

a)在对皮带秤校准之前，丈量皮带的整圈长度L_B，测定皮带运行整圈所需的时间t₁；

b)事先运行空皮带历时kt₁(k为自然数)，对皮重进行累计，记录其结果W_T；

c)计算空皮带的平均线密度q_T＝W_T/kL_B，存储在称重仪表中参与运算；

d)对于采样间隔期间测得的皮带行程s₀，计算对应于s₀的皮重p_T＝s₀·q_T＝s₀·W_T/kL_B。

上述做法至少存在以下缺陷，从而使扣除的皮重不准： 

1)人工用秒表测定的t₁和用卷尺丈量的L_B准确性都欠佳；

2)由于皮带秤的运转速度会随电源电压、载荷大小等发生变化，整圈运行时间不会恒等于t₁，按kt₁控制的运行时间不一定使皮带恰好运行k整圈；

3)由于皮带的整圈长度会随载荷大小与其它多种因素而变化，因此皮带承载时的线密度不等于其空载时的线密度，使算得的p_T与实际产生偏差；

4)皮带不同位置的线密度因厚薄、宽窄、接头、磨损、修补等存在不均匀，采用整圈皮带平均线密度，常会使去皮运算与实际有较大的差别；

5)用工作之前的空皮带重量作为以后工作时段所扣除的皮重，由于工作中皮带会发生磨损或沾料现象，可能使去皮数据与实际状况存在差异，因此必需经常停顿工作校准空秤。

本专利申请人三年前的另一项专利：皮带秤称重分段去皮法(CN101281054/ZL200810023868.8)把整圈皮带分成若干段，采用分段平均线密度替代整圈平均线密度，缩小了与实际线密度的差别，提高了皮带秤计量准确度；但因为沿用皮带线密度参与去皮运算，必须用到皮带的长度才能算出皮带的重量，所以仍无法消除因皮带长度在工作中会发生变化而带来的误差。 

正因为皮带秤测速与去皮的现有技术存在上述种种缺陷，成了提高皮带秤准确度的“瓶颈”；创造出性能更加优良的皮带秤测速和去皮的方法和装置，对于制造贸易结算用皮带秤及装备皮带秤性能评价实验室的意义都十分重要。 

发明内容

本发明的目的是改进皮带秤的测速和去皮方法，提高皮带秤的计量准确度，并能在评价皮带秤的物料试验系统中充当标准装置的一部分。本发明克服了现有公知技术中的缺点，提供了一种能直接检测物料速度的测速方法，使皮带秤测速的不确定度得到改善；同时它还能分段检测皮重，可以实现分段整体同步去皮的新算法，从而避免了皮带长度和整圈运行时间变化带来的误差，并大大减小了因毛重与皮重检测不同时而引入的误差。 

为实现上述目的，本发明对现有技术的两种测速方式均作了改进，并结合运用两种方式取长补短，本发明的技术方案主要包括以下几点： 

(1)对现有平动接近式测速方式进行改进，变检测皮带行程或速率为物料位移或速度。具体做法是：配置两个以上的感应探头，并将原本由机架上一个固定探头检测运行中皮带上不同位置的标志物接近探头的时间间隔改变为检测运行中皮带上某个标志物接近固定于不同位置的感应探头的时间间隔。由于每两个探头之间的距离是确定不变的，故而可获得标志物(也是其所处位置被称量物料)的位移或速度(参见图3)；与现有技术对比似乎仅是简单地把相对运动的参照物作了对调，但是检测对象却因此发生了根本性的改变，从而能获得同皮带秤称重原理数学表达式直接相符的必要参数。 

(2)对现有平动接近式测速方式进行第二点改进，使之能同时检测皮带位置、识别皮带分段。具体做法是：将整圈皮带分成多段在各段皮带的交界处设立标志物(致敏元件)，皮带运行时，致敏元件越经探头时会产生感应输出信号，从而对皮带分段予以识别。 

(3)对于相邻标志物间皮带分段的空载重量采用直接整体扣除算法，而不采用现有技术以整圈皮带平均线密度与皮带行程乘积作为皮重的传统算法，从而避免了皮带线密度不均匀性和长度易变性造成的误差。 

(4)配置皮带行程检测器，其结构类同摩擦转动式测速传感器，但其正比于皮带位移的脉冲信号通常不用来参与称重运算，而是主要用来实现以下功能： 

a)提供“皮带运行信号”； 

b)提供皮带启动后初始及停止前末了不足两标志物间距的皮带区段的运动状态数据，以弥补传统平动接近式测速方式因无法测得该阶段数据而只得舍弃的缺陷。

(5)为进一步改善性能，在皮带秤都具有的(基本)称重单元之外增设一个专门称皮重的空皮带称重单元，以实现去皮与称量毛重的同步性。具体做法是：添置与基本称重单元相仿的第二称重单元安装在回程皮带下或供料容器之后的进程皮带无料区段。 

换言之，本发明所述皮带秤物料速度检测和分段整体去皮方法包含以下步骤： 

第一步，安装相关装置部件：(1)物料速度兼皮带位置检测器(含致敏元件与感应探头)、(2)皮带行程检测器、(3)空皮带称重单元

1.1位于皮带秤首尾秤端托辊与该两托辊之间的进程皮带下方及附近区域，沿皮带运行方向在至少2处不同位置安装感应探头，每处各固定1个或多个感应探头，相邻位置的感应探头具有确定的间距，存储这些间距数据；

1.2将整圈皮带划分为多段，在各段皮带的交界处埋设1个或多个致敏元件作为标志物，记录皮带被划分的段数，皮带运行时，当任意一个探头上方有任意一个致敏元件越经时，都会感应而输出信号；

1.3在回程皮带下或供料容器之后的进程皮带无料区段增设空皮带称重单元；

1.4配置皮带行程检测器，其滚轮在运行皮带摩擦带动下输出反映皮带启停状态的信号，同时输出跟滚轮周长及转数相关的皮带行程信号，存储这些数据；

第二步，工作前的调整

2.1在各种载荷下运行皮带多圈，同时获取由物料速度兼皮带位置检测器测得的物料位移及由皮带行程检测器测得的皮带行程，对两种数据进行数理统计，求得对应比例系数k作为经验修正系数预先存储于称重仪表；

2.2校准空皮带称重单元使其与皮带秤基本称重单元对空载皮带的计量值大致相等，皮带运行时空皮带称重单元对空载皮带称重并累加；

第三步，测速

3.1从皮带行程检测器测到皮带运行信号起至感应探头第一次测到致敏元件止，记录历经的时间，结合1.4获得的皮带行程量算得皮带速率，该小段即从皮带运行起始起至第一次测到致敏元件的一小段行程的物料速度由皮带速率直接替代或用对应比例系数k修正之； 

3.2在检测到皮带运行信号的同时，若感应探头第一次测到致敏元件起又逐次检测到后续致敏元件时，记录致敏元件越经相邻感应探头上空的时间，结合1.1测得的相邻感应探头间距，算得致敏元件处物料的运行速度；

3.3若感应探头检测到某一致敏元件后一段时间原有皮带运行信号又消失了，记录皮带运行信号消失前至最后一次测到致敏元件所历经的时间，结合1.4获得的皮带行程量算得皮带速率，该小段即从最后一次测到致敏元件起至皮带运行信号消失的一小段行程的物料速度由皮带速率直接替代或用对应比例系数k修正之；

第四步，去皮

4.1预先测量的空皮带称重单元与基本称重单元之间的距离，结合3.2算出标志物从空皮带称重单元运行至基本称重单元所需的时间，设定所扣皮重的滞后时间；

4.2当感应探头检测到致敏元件时，将所累计的空皮带重量从基本称重单元测得的毛重中一次性扣除，空皮带称重单元所称皮重归零并重新累加；

4.3当原有皮带运行信号消失时，即使感应探头没有检测到致敏元件，所累计的空皮带重量也将从基本称重单元测得的毛重中一次性扣除。

为增强测速的可靠性，在皮带秤正常工作时以物料速度兼皮带位置检测器用平动接近测速方式测得的物料速度比对皮带行程检测器用摩擦转动测速方式测得的皮带速率，求得对应比例系数予以备份，一旦出现故障自动调用备份数据。 

本发明的测速原理与现有技术相比的显著不同之处是，其检测的对象是物料位移和物料速度，同皮带秤工作原理的数学表达式直接相符，走出了传统方法把皮带行程当做物料位移或把皮带速率当做物料速度的误区，并提出了纠正办法，从数学模型的源头上消除了误差；仅当皮带秤在刚启动或将停运时皮带上的致敏元件未经历连续两处感应探头时，才以现有技术的测速方法替代，通常皮带秤在一个工作周期中皮带会运行很多圈，因此其影响降低到了最小。 

本发明的去皮算法与现有技术相比的显著不同之处是，对于越过称量段的每一分段皮重整体扣除，而不是扣除皮带线密度与通过的长度乘积，因而消除了因皮带长度变化以致去皮不准的后果；若增设空皮带称重单元并采用滞后扣除皮重的算法，还能实现测毛重与去皮同步，避免整条皮带线密度变化对称重的影响。 

按本发明原理设计的多探头多标志点测速装置不仅提高了测速精度，同时也使分段整体去皮算法得以实现，其有益效果是一举两得地改进了测速和去皮，提高了皮带秤的综合准确度。该装置在皮带秤物料试验及贸易结算等高要求场所得到了成功应用。 

附图说明

图1是皮带秤称重关联域受力分析图。 

图2是由安装于皮带秤机架上的检测元件或探头来测量皮带行程的示意图。 

图3是由皮带上的某一标志物越经有固定距离的两个探头来对物料测速的示意图。 

图4是本发明实施例基本组成示意图 

图5是本发明所述感应探头和致敏元件布置示意图 

图6是本发明工作原理框图 

图中：1-皮带输送机纵梁，2-皮带(输送带)，3-基本称重单元，4-称重托辊，5-秤端托辊，6-致敏元件，7-感应探头，8-感应探头支架，9-供料容器，10-皮带行程检测器，11-空皮带称重单元；箭头标示的为皮带或物料运行方向 

具体实施方式

下面将结合附图与具体实施例对本发明进一步详细说明。 

如图4所示，皮带秤的基本称重单元3(按皮带秤的类型可以有1个或多个，本图中画了2个)的称重传感器的上下两个受力点分别与皮带输送机的纵梁1或称量台构件连接，称量台上置称重托辊4(按皮带秤的类型每个称重单元的称重托辊可以有1个或多个，本图以2个为例)，靠近首末称重托辊右边或左边的两个秤端托辊5，与其它输送托辊一样由输送机纵梁1支承，称重托辊4、秤端托辊5和其它上输送托辊支撑着进程皮带2，感应探头7通常多于2处(本图以3处为例)，置于进程皮带2的下方，为使各探头能精确定位并保持确定的间距，使现场安装工作的品质和效率得以提高，可另设感应探头支架8，支架8按预定的探头间距在探头安装位置加工好固定探头的构造；通常前后相邻两处的感应探头相距1～3个托辊间距(图示以2.5个托辊间距为例)，最前和最后两组感应探头分别位于前秤端托辊的前面或后秤端托辊的后面。数量的多少和间距的大小制备一个或几个支架，每个支架至少可安装2组或更多组的探头。皮带行程检测器B所含感应部件组合的静止侧通过杆件固定于皮带秤机架，活动侧通过摩擦轮与皮带的非受料面接触，接触处可设在皮带非受料面的任意位置，本例所示的接触位置在称量段的中部。限于图幅，本图中未将致敏元 件标示出来，请参见图5。为了在皮带分段整体去皮的基础上实现同步去皮，本例还在供料容器9之后增设空皮带称重单元10。 

如图5所示，进程皮带的下方设置感应探头7，沿皮带输送机纵向布置，整条皮带2被分为多段，在各分段的交界处布置致敏元件6，相邻致敏元件的间距大于首尾感应探头的间距。虽然每一致敏元件与感应探头成为一对测速传感器部件组合，但并不要求两者的个数必须相等。 

图6反映的是本发明所述测速与去皮过程的原理，在正常工作的大多数状况下，测速按步骤3.2进行，测到的是物料速度，去皮按步骤4.2进行，对每一分段皮重一次性整体扣除；在皮带秤刚启动的初始阶段，测速按步骤3.1进行，在皮带秤停运前的末了阶段，测速按步骤3.3进行，测到的是皮带速率或修正过的值，去皮按步骤4.3进行。 

【实施例一】

(一)皮带秤基本参数

某双杠杆四托辊皮带秤，其皮带标称宽度650mm，整圈长度L_B＝82.63m，标称皮带速度v＝1.5m/s，托辊间距L_Id＝1.2m，首末称重托辊间距L₁＝3.6m，前后秤端托辊间距L₂＝6m。 

(二)实施例概况

采用的感应探头为附有发光与光敏器件的光电反射型接近开关(以下简称光电开关)，共设置4个，光电开关与称重仪表实现电气联接，取每两个探头的间距为2.2m，首末探头间距L₃＝6.6m，故各段皮带的长度宜在6.6m～13.2m之间，现量取7.2m长的皮带10段，余下1段长10.63m，共11段；皮带正常运行时，通过7.2m历时约4.08s，通过10.63m历时约7.09s。 

在皮带的背面(非载物面)的每分段交界处画一垂直于皮带边缘的直线，以尺寸为10mm×400mm的镀铬抛光薄钢带作为致敏元件(标志物)粘贴于上述直线的中段，标志物长边的方向与该直线一致。 

皮带行程检测器采用光电式旋转编码器，安装于输送机头部，编码器的旋转由改向滚筒驱动，编码器与称重仪表电气联接。 

(三)工作过程简述

预先校准皮带秤，对空载皮带称重，在称重仪表内存入各分段皮重。 

当皮带秤启动后编码器随之旋转发出运行信号，指令称重仪表内的计时器计时，编码器的角位移对应于皮带的行程。当镀铬抛光薄钢带越经光电开关上方时把光电开关发出的光束反射回光电开关，光电开关发出脉冲信号，当光电开关每发出一次脉冲信号，编码器发出的脉冲个数清零后重新累计。记录从检测到皮带运行信号起至光电开关第一次测到反射光所历经的时间，该时间除皮带的行程为皮带行进的速率，以此代替该小段的物料速度参与运算；此后，光电开关每测到一次反射光，就把该光电开关与其前一个光电开关的间距作为物料的位移量，再除以标志物通过该间距所经历的时间就是物料速度；若光电开关检测到某一标志物后还未检测到后续标志物而原有的皮带运行信号消失了，则由最后一次测到标志物至皮带运行信号消失前皮带的行程和历经的时间算得皮带速率作为该小段的物料速度。同时，每当光电开关检测到标志物时，将所存储的分段皮重从基本称重单元测得的毛重中一次性扣除；若原有皮带运行信号消失时，光电开关并没有检测到标志物，则所扣除皮重按皮带行程检测器测得的不足一分段的皮带长度占该分段整体长度的比例及所存储的分段整体皮重求得。 

【实施例二】

(一)皮带秤基本参数

某阵列式皮带秤，由8个双托辊称重单元连续排列而成，其皮带标称宽度1200mm，整圈长度L_B＝235.4m，标称皮带速度v＝2.5m/s，托辊间距L_Id＝1.2m，首末称重托辊间距L₁＝17.8m，前后秤端托辊间距L₂＝20.4m。 

(二)实施例概况

取每个称重单元中央安装一个感应探头，则相邻探头的间距为2.4m，另在前后秤端托辊下方背离称重单元方向外伸0.2m各置1个感应探头，一共10个探头，于是有首尾感应探头间距L₃＝20.8m，故各段皮带的长度宜在20.8m～41.6m之间，现选取各段皮带长度分别为：26m、22m、27m、23m、28m、24m、29m、25m、31.4m共9段。所分各段皮带的长度并不均等且彼此有明显的差别，以便能根据经历的时间长短来辨别皮带的不同区段，且万一出现感应信号缺失，能够利用软件挽救，并较迅速地找到故障点。 

采用的感应探头为附有放大与触发电路的线圈，它们密封于非导磁性材料制作的外壳内，感应探头的线圈呈矩形，其线匝内侧边长为18mm×200mm。安装探头时，线圈的长边垂直于与皮带秤机架纵梁，线圈的中心落在托辊组序列中心连线的投影上。 

位于皮带非载物面的每分段交界处画一垂直于皮带边缘的直线，在该直线两侧约10mm各划一刀，剥下中段面积20mm×400mm、厚约2mm的胶皮层；在皮带宽度中心及向两侧各170mm定心，各钻1个φ12mm、深约4mm的盲孔，9条分界线上共钻27个盲孔；在每个盲孔内嵌入φ12mm×4mm的纽扣状永久磁铁作为致敏元件，涂上粘接剂，然后把割下的胶皮层再在原位粘上封好。每条分段交界处设有多个永久磁铁，且感应线圈的边长也较长使皮带发生较大跑偏时仍有致敏元件能进入探头有效检出范围。 

皮带行程检测器采用滚轮式皮带位移传感器(详见本专利申请人的另一项专利CN201382767Y/ZL200920035570.9)，其滚轮向上与称量段中部皮带非承载面接触。当皮带秤启动后滚轮随之旋转，其角位移对应于皮带的行程，同时发出运行信号，指令称重仪表内的计时器计时。当埋设于皮带内的小磁铁越经感应线圈上方时线圈的感应电势增强，带动触发电路发出脉冲信号。 

本实施例还在原来8个基本称重单元的基础上又增加了1个称重单元作为空皮带称重单元，该称重单元布置在皮带秤供料容器的后方，依据通过该称重单元的皮带分段到达其它称重单元的时间间隔推迟去皮时间，从而实现扣除与称量毛重同部位的空皮带重量。 

(三)工作过程简述

预先校准空皮带称重单元使其与皮带秤基本称重单元对空皮带的计量值大致相等。在各种载荷下试验获取由皮带行程检测器测得的皮带各分段速率与相应分界线上致敏元件的速度，比较二者选择适当的比例作为经验修正系数预先存储于称重仪表。 

皮带启动后，皮带行程检测器的滚轮在皮带摩擦下转动而输出脉冲信号，该信号一方面反映皮带处于运行状态，计时器开始计时；另一发面其滚轮转动一周发出的脉冲个数反映了皮带行进了与滚轮周长相等的路程；当感应探头每检测到一次致敏元件，皮带行程检测器发出的脉冲个数清零后重新累计。记录自检测到皮带运行信号起至感应探头第一次测到致敏元件所历经的时间，该时间除皮带的行程为的皮带行进的速率，对此以预先获得的比例系数修正后作为该小段的物料速度参与运算；此后，感应探头每测到一次致敏元件经过，就把该探头与其前一个探头的间距作为物料的位移量，再除以致敏元件通过该间距所经历的时间就是物料速度；若感应探头检测到某一致敏元件后还未检测到后续致敏元件而原有的皮带运行信号消失了，则由最后一次测到致敏元件至皮带运行信号消失前皮带的行程和历经的时间算得皮带速率经修正后作为该小段的物料速度。同时，每当感应探头检测 到致敏元件时，将所累计的空皮带重量从基本称重单元测得的毛重中一次性扣除，空皮带称重单元所称皮重归零并重新累加；若原有皮带运行信号消失时，感应探头并没有检测到致敏元件，所累计的空皮带重量仍将从基本称重单元测得的毛重中一次性扣除。 

以上仅描述了本发明的个别实施例，凡在此基础上所作的改变，其科学原理功能作用未超出本发明的技术方案时，仍属于本发明的保护范围。 

Claims (3)

1.一种皮带秤物料速度检测和分段整体去皮方法，包含(一)安装相关装置部件、(二)工作前的调整、(三)测速、(四)去皮步骤，其特征在于：

所述步骤(一)安装的相关装置部件包含：(1)物料速度兼皮带位置检测器(含致敏元件与感应探头)、(2)皮带行程检测器、(3)空皮带称重单元，其主要内容为：

1.1位于皮带秤首尾秤端托辊与该两托辊之间的进程皮带下方及附近区域，沿皮带运行方向在至少2处不同位置安装感应探头，每处各固定1个或多个感应探头，相邻位置的感应探头具有确定的间距，存储这些间距数据；

1.2将整圈皮带划分为多段，在各段皮带的交界处埋设1个或多个致敏元件作为标志物，记录皮带被划分的段数，皮带运行时，当任意一个探头上方有任意一个致敏元件越经时，都会感应而输出信号；

1.3在回程皮带下或供料容器之后的进程皮带无料区段增设空皮带称重单元；

1.4配置皮带行程检测器，其滚轮在运行皮带摩擦带动下输出反映皮带启停状态的信号，同时输出跟滚轮周长及转数相关的皮带行程信号，存储这些数据；

所述步骤(二)的主要内容为：

2.1在各种载荷下运行皮带多圈，同时获取由物料速度兼皮带位置检测器测得的物料位移及由皮带行程检测器测得的皮带行程，对两种数据进行数理统计，求得对应比例系数k作为经验修正系数预先存储于称重仪表；

2.2校准空皮带称重单元使其与皮带秤基本称重单元对空载皮带的计量值大致相等，皮带运行时空皮带称重单元对空载皮带称重并累加；

所述步骤(三)的主要内容为：

3.1从皮带行程检测器测到皮带运行信号起至感应探头第一次测到致敏元件止，记录历经的时间，结合1.4获得的皮带行程量算得皮带速率，从皮带运行起始起至第一次测到致敏元件的一小段行程的物料速度由皮带速率直接替代或用对应比例系数k修正之；

3.2在检测到皮带运行信号的同时，若感应探头第一次测到致敏元件起又逐次检测到后续致敏元件时，记录致敏元件越经相邻感应探头上空的时间，结合1.1测得的相邻感应探头间距，算得致敏元件处物料的运行速度；

3.3若感应探头检测到某一致敏元件后一段时间原有皮带运行信号又消失了，记录皮带运行信号消失前至最后一次测到致敏元件所历经的时间，结合1.4获得的皮带行程量算得皮带速率，从最后一次测到致敏元件起至皮带运行信号消失的一小段行程的物料速度由皮带速率直接替代或用对应比例系数k修正之；

所述步骤(四)的主要内容为：

4.1预先测量的空皮带称重单元与基本称重单元之间的距离，结合3.2算出标志物从空皮带称重单元运行至基本称重单元所需的时间，设定所扣皮重的滞后时间；

4.2当感应探头检测到致敏元件时，将所累计的空皮带重量从基本称重单元测得的毛重中一次性扣除，空皮带称重单元所称皮重归零并重新累加；

4.3当原有皮带运行信号消失时，即使感应探头没有检测到致敏元件，所累计的空皮带重量也将从基本称重单元测得的毛重中一次性扣除。

2.根据权利要求1所述皮带秤物料速度检测和分段整体去皮方法，其特征在于：所述空皮带称重单元与基本称重单元之间有确定的距离，根据标志物的运行速度算出其从空皮带称重单元运行至基本称重单元所需的时间，从而滞后扣除皮重以实现同步实时去皮。

3.根据权利要求1所述皮带秤物料速度检测和分段整体去皮方法，其特征在于：在皮带秤正常工作时以物料速度兼皮带位置检测器用平动接近测速方式测得的物料速度比对皮带行程检测器用摩擦转动测速方式测得的皮带速率，求得对应比例系数予以备份，一旦出现故障自动调用备份数据。

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