CN103398767A - 一种皮带秤计量结果修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种皮带秤计量结果修正方法，其特征在于：通过实时监测皮带秤称重关联域托辊间距内的皮带下垂量和皮带张力，从而计算出皮带秤称重数据的误差修正值，以消除非预期附加力对称重的影响。本发明的有益效果是，皮带秤计量结果受皮带张力和垂度变化不确定性的影响得以大幅度减少，提高了皮带秤的准确性、稳定性和耐久性。

Description

一种皮带秤计量结果修正方法

技术领域

本发明涉及一种皮带秤计量结果修正方法，特别是一种通过实时检测运行中皮带的下垂量和张力从而消除非预期附加力对称重影响的方法。

背景技术

皮带秤与其它衡器的显著差别在于其所称物料跟承载器之间隔有一层既非刚性、也非完全柔性的输送带(通称皮带)。为使皮带能保持适当的松紧度并获得驱动力，必需让皮带具有足够的张力。皮带由于具有粘弹特性，会在自重和物料重量的作用下发生下垂，使原本沿皮带运行方向的张力产生一个垂直分量，这个张力的法向分力成为称重传感器的非预期附加力从而干扰了皮带秤称重。当称重关联域的托辊准直性欠佳时，这种干扰力的影响会变得尤其严重。

根据皮带秤误差的经典理论，倘若皮带秤的托辊间距为l、皮带的下垂量为d、皮带张力为T，则造成的皮带秤误差为△＝2(d/l)T。要想以-△作为皮带秤的计量修正值，必需知道具体的l、d、T，但上述参数除了l是基本固定不变的之外，d和T均随多种因素影响，且会发生随机变动。因此只有在得知d和T的实时值之后，才能实现误差修正。

授权公告号为：CN2819197Y(公告日2006.9.20)、CN200986481Y(公告日2007.12.5)、CN202599587U(公告日2012.12.12)披露了几种不同的皮带张力检测装置，但都不适用于带式输送机皮带张力的在线检测。公开号为CN101598592A(公开日2009.12.9)的发明申请介绍了一种“能实时补偿皮带张力变化的称重方法”，该方法以及相关的三项实用新型CN201078742Y(公告日2008.6.25)、CN201078745Y(公告日2008.6.25)、CN201218748Y(公告日2009.4.8)都是通过测量预置于皮带返回段上固定重物对下皮带的压力值在不同时间内的变化，来找到皮带张力变化的补偿系数，从而来修正皮带秤的计量值。该方法的检测原理建立于两个假设前提之上：一是认为，相等的载荷对皮带张力的影响是相等的；二是认为，上皮带称重段与下皮带返回段的张力是按相等比例同步变化的。但是这两个假设前提并不符合皮带秤的实际情况，而且皮带秤的干扰力不仅仅跟皮带张力相关，还跟皮带的垂度相关，因此至今尚未见到有过应用该技术的实用产品；就是在上述四项专利均宣告失效之后，也没有任何皮带秤制造厂商免费运用此技术来取得有益效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种修正皮带秤计量误差的方法，要解决的技术问题是实时检测运行中皮带的下垂量和张力，从而消除随机的非预期附加力造成的称重误差。

本发明是这样实现的：在皮带秤的称重关联域(称重托辊及其前后相邻的输送托辊所处位置)设置一个或多个下垂量检测装置，以监测皮带的下垂量d，利用皮带秤的称重信号计算皮带实时张力T，在称重仪表中存储皮带秤的托辊间距l，用称重仪表计算误差△＝2(d/l)T，以-△作为校正称重结果的修正值，从而提高称重准确度。

皮带秤下垂量检测装置可以采用非接触式检测方法，例如本发明申请人的另一项专利技术(授权公告号CN202562438U，公告日2012.11.28)，这是一种基于激光反射与接收的非接触式检测方法的电脑系统；也可以采用基于接触式检测方法和其它检测原理的别样下垂量检测装置，接触式检测下垂量的检测元件(探头)一般安装于进程皮带的下方，探头的上端跟皮带的非受料面恰好接触，根据探头随皮带下垂量变化时的运动方式又可分为两类：一类是皮带下垂量探头为可上下升降的构件，该探头可以是杆状的、球状的、圆盘状或其它适当的形状，当皮带的下垂量改变时探头会发生垂直升降，通过升降位移量的大小来获得皮带的下垂量；另一类的皮带下垂量探头为可旋转构件，当皮带下垂量改变时探头发生旋转，不同的角位移量对应于不同的皮带下垂量。

皮带张力是一个复杂的多元函数，世界各国的相关文献给出了多种多样的解析表达式。美国输送设备制造者协会CEMA给出了一个同时包含了下垂量与张力的公式：d＝[l²(p_b+p_m)g]/8T，式中p_b与p_m分别为皮带和物料的线密度(kg/m)，g为重力加速度(m/s²)。由于下垂量d可由上述检测装置测得，(p_b+p_m)g可由称重传感器测得，托辊间距l可直接丈量得到，故而可由上式求得T＝[l²(p_b+p_m)g]/8d，并能算得△＝2(d/l)T。

本发明所述的皮带秤计量结果修正方法，其特征在于包含：(一)在皮带秤称重关联域配置皮带下垂量检测装置，监测皮带的下垂量，在称重仪表上设有接收下垂量实时数据的端口；(二)称重仪表含有根据下垂量与称重信号计算张力的程序；(三)称重仪表含有根据下垂量与张力计算修正值的程序；(四)称重仪表含有对称重数据用修正值修正，并输出经修正后数值的功能。

本发明的有益效果是，皮带秤计量数据受皮带张力变动影响得以大幅度减少，提高了皮带秤的准确性、稳定性和耐久性。

附图说明

图1是皮带张力、下垂量状态示意图，张力T沿着拉紧皮带的方向，在托辊间距为l的两托辊中央附近有最大下垂量d。

图2是本发明之硬件框图。

图3是本发明之步骤程序框图。

图4A是本发明实施例所用非接触式皮带下垂量检测装置的侧视示意图。

图4B是图4A所示装置的正视示意图。

图5A是本发明实施例所用接触式皮带下垂量检测装置(探头平动)的侧视示意图。

图5B是图5A所示装置的正视示意图。

图6是另一种接触式皮带下垂量检测装置实施例(探头平动)的侧视示意图。

图7是一种利用测速传感器作为皮带下垂量探头的检测装置实施例(探头平动)的侧视示意图。

图8A是皮带下垂量探头转动的接触式检测装置实施例的侧视示意图。

图8B是图8A所示探头转动的接触式皮带下垂量检测装置主体部分俯视示意图。

图中标记：1-皮带下垂量检测装置，110-激光位移传感器(激光光源-激光捕捉器)，111-支架与调节丝杆，112-底板，113-皮带下垂量探头，114-探头支架，115-弹簧，116-支架导向槽，117-弹性波纹管，118-配重块，119-测速用编码器，120-旋转编码器，121-连杆，122-连杆中轴，11p-激光光源投射光线，11r-反射光线；2-称重单元，3-称重仪表，91-输送机皮带，92-托辊，93-输送机纵梁。

具体实施方式

图2是本发明之硬件框图。将测量皮带下垂量处的前后相邻托辊的间距l丈量后存入称重仪表3；皮带下垂量d由皮带下垂量检测装置1实时监测，并将数据传输给称重仪表3；皮带重量(自重与所载物料)信息由称重单元测得后，也传输给称重仪表3；称重仪表根据上述各信息，计算出修正量，并对皮带秤计量结果予以修正。图3表明了本发明所述皮带秤计量结果修正方法的步骤。

图4是一种非接触式皮带下垂量检测装置实施例的示意图。从侧向视图图4A中可见，在托辊间距中央下方设有激光位移传感器(激光光源-激光捕捉器)110，激光位移传感器110安装在支架与调节丝杆111上，支架与调节丝杆111安装在底板112上，底板112搭桥于输送机两侧纵梁93上；从正向视图图4B中可见，本实施例在底板112上沿皮带横向同时安装了一个以上的支架与调节丝杆111，每个支架与调节丝杆111上都装了一个激光位移传感器110，从而可同时对皮带的多处检测下垂量，在一定的测量时间内，通过测量多组数据求出最低点，经过处理得到皮带的下垂量，同时经数据归纳和正态函数分析以验证检测数据的可靠性；利用调节丝杆可以调节激光位移传感器与皮带之间的距离以获得最佳效果。激光位移传感器110包含激光光源和激光捕捉器，所述激光光源为波长630nm～700nm的红色激光发射器，所述激光捕捉器为内部含有CCD电荷耦合元件阵列的线性相机。激光发射器通过镜头将激光光束11p由下而上投向进程皮带的非受料面形成光斑，经反射的激光11r通过激光捕捉器镜头，被CCD相机接收，根据不同的距离，CCD相机可以在不同的角度下“看见”这个光斑；根据这个角度及已知的激光和相机之间的距离，采用三角测量法，数字信号处理器就能计算出传感器和被测物体之间的距离。皮带垂度变化时，光斑跟激光发生器与接收器的距离也发生改变，测到的光信号也随之不同；称重仪表3具备相应的数据处理和分析程序，可将从激光接收器获得并传输而来的信息求得皮带下垂量的实时数据。

图5是一种接触式皮带下垂量检测装置实施例的示意图。从正向视图图5B中可见，在皮带下方设有皮带下垂量探头113，皮带下垂量探头113大体呈棒状，其两端分别伸入探头支架114的导向槽116内，探头113的两端分别由弹簧115吊住，探头113中央下方由弹性波纹管117托住；图5A是该实施例的侧向视图。当皮带的下垂量发生改变时，探头113也随之升降，装在弹性波纹管117空腔内的激光位移传感器110所发出的激光光源投射光线11p和接收反射光线11r的时间间隔就会发生改变；从而可测得表征皮带下垂量的位移。

图6是另一种接触式皮带下垂量检测装置的侧视示意图。该实施例与图5所示装置的不同之处在于，维持其皮带下垂量探头113跟皮带接触的弹簧115不是两个拉簧而是一个压簧，也未用探头支架114。

图7是一种利用皮带秤测速传感器作为皮带下垂量探头的检测装置实施例的侧视示意图。皮带秤测速传感器的滚轮113与配重块118通过连杆121连接，连杆121可绕连杆中轴122旋转，皮带秤测速传感器的滚轮113在配重块118的作用下保持跟皮带接触，测速用编码器119与滚轮113同轴直连，并搁在固定于其下的弹性波纹管117上，在弹性波纹管117的空腔内安装激光位移传感器110。当皮带的下垂量发生改变时，滚轮113在转动的同时会朝上或朝下运动，从而使弹性波纹管117的高度发生改变，通过内置的激光位移传感器110可得到对应的下垂量数据。

图8是又一种接触式皮带下垂量检测装置的侧视示意图。从侧向视图图8A中可见，该实施例的皮带下垂量探头113呈滚轮状，探头113与配重块118通过连杆121连接，连杆121可绕连杆122中轴旋转，旋转编码器120固定在底板112上，旋转编码器120与连杆122中轴同轴，探头113在配重块118的作用下保持跟皮带接触；图8B是图8A所示皮带下垂量检测装置主体部分的俯视示意图。当皮带的下垂量发生改变时，探头113带动连杆121旋转，从而使旋转编码器120产生角位移，接收该角位移信号可得到对应的下垂量数据。本实施例所述装置的皮带下垂量探头在皮带的下垂量发生改变时，探头113以转动的方式传递和产生下垂量信息。，跟图5、图6所述装置探头的平动方式传递和产生下垂量信息不同。

本发明通过实时监测皮带的下垂量和张力，结合所丈量的托辊间距计算出皮带秤称重数据的修正量，从而提高了皮带秤的计量准确度。

以上仅描述了本发明的个别实施例，当然，本发明并不限于上述实施方式和实施例，还可以在本技术领域技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化，只要内容在本质上属于通过实时检测运行中皮带的下垂量和张力来消除非预期附加力对称重影响的方法，均应认定其未超出本发明的技术方案，仍属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种皮带秤计量结果修正方法，其特征在于：通过监测皮带秤称重关联域托辊间距内的皮带下垂量和皮带张力的实时数据计算皮带秤称重数据的误差修正值，它包含下列步骤：

a)丈量并存储托辊间距数据；

b)在皮带秤称重关联域内设置至少一个皮带下垂量检测装置，监测皮带下垂量实时数据；

c)监测皮带自重及所载物料重量的实时数据；

d)利用步骤a)、b)、c)的结果计算皮带张力的实时数据；

e)利用步骤d)的结果计算皮带秤计量结果修正值的实时数据；

f)利用步骤e)的结果修正皮带秤的计量结果；

g)由称重仪表输出经修正的皮带秤称重数据。

2.根据权利要求1所述的皮带秤计量结果修正方法，其特征在于：所述皮带下垂量检测装置采用基于激光反射与接收的非接触式检测方法；所述非接触式检测方法包含下列步骤：(一)位于靠近输送机进程皮带垂度最大处的下方设置激光发生器与接收器；(二)激光光束由下而上投向进程皮带的非受料面形成光斑，皮带垂度变化时，光斑跟激光发生器与接收器的距离也发生改变，测到的光信号也随之不同；(三)激光接收器将获得的信息通往有电脑支持的数据处理和分析系统求得皮带下垂量。

3.根据权利要求1所述的皮带秤计量结果修正方法，其特征在于：所述皮带下垂量检测装置采用接触式检测方法，当皮带的下垂量发生改变时，该装置的皮带下垂量探头能以上下平动的方式传递和产生下垂量信息。

4.根据权利要求1所述的皮带秤计量结果修正方法，其特征在于：所述皮带下垂量检测装置采用接触式检测方法，当皮带的下垂量发生改变时，该装置的皮带下垂量探头能以旋转运动的方式传递和产生下垂量信息。

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