CN105424146A - 动态质量计量设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动态质量计量设备，包括：工控计算机、下位机、容积罐、左支架及右支架，容积罐称重传感装置包括布设于容积罐底部的称重传感器、电压采集模块，称重传感器通过电压采集模块及下位机与工控计算机连接，工控计算机用于显示称重传感器所测量得到的重量；被测液体称重传感装置，包括：电机、丝杠、砝码、支点、光电传感器，丝杠支撑在支点上，且丝杠的一端挂接容积罐，另一端挂接砝码，且电机可驱动丝杠转动，使得砝码相对支点产生位移，使丝杠处于平衡状态，光电传感器实时输出砝码与支点之间的间距，并通过下位机传输给工控计算机，工控计算机精确地计算被测液体的质量。本发明是一种能够精确计量容器内物质的动态质量计量设备。

Description

动态质量计量设备

技术领域

本发明涉及质量计量技术领域，尤其涉及一种能够精确计量容器内物质的动态质量计量设备。

背景技术

在现代工业生产中，对物料的瞬时称量值所进行的实时计量，和对物料进行的定量称量，都是高效生产、质量控制、降低成本和确保消费者利益的关键技术。

目前的物料在线定量称量技术，常用的方法有：冲量法、体积法、辐射吸收法、质量法、重力法等，其中普遍应用的是重力法。其余的称重技术，除了重力法之外，精度明显不足，不能满足现代工业的生产需求，而即使是重力法中，现有的重力法称量系统和方法也难以做到超高精度。

因此，亟需一种能够精确计量容器内物质的动态质量计量设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够精确计量容器内物质的动态质量计量设备。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：提供一种动态质量计量设备，包括：

工控计算机及下位机；

用于盛装被测液体的容积罐，所述容积罐两侧分别设有左支架及右支架，所述左支架及右支架均为升降结构且具有与所述容积罐卡合的卡合部，下部设有滚轮，所述左支架及右支架可通过所述滚轮移动所述容积罐；

容积罐称重传感装置，所述容积罐称重传感装置包括至少三个均匀布设于所述容积罐底部的称重传感器、电压采集模块，所述称重传感器通过所述电压采集模块及所述下位机与所述工控计算机连接，所述工控计算机用于显示所述称重传感器所测量得到的重量；

被测液体称重传感装置，包括：电机、丝杠、砝码、支点、光电传感器，所述丝杠支撑在所述支点上，且所述丝杠的一端挂接所述容积罐，另一端挂接所述砝码，且所述电机可驱动所述丝杠转动，使得所述砝码相对所述支点产生位移，使所述丝杠处于平衡状态，所述光电传感器实时输出所述砝码与所述支点之间的间距，并通过所述下位机传输给所述工控计算机，所述工控计算机精确地计算被测液体的质量。

所述被测液体称重传感装置还包括砝码托盘，所述砝码托盘设有用于套设于所述丝杠上的环状结构及用于放置砝码的盘状结构，所述砝码置于所述盘状结构上，且所述光电传感器装设于所述环状结构上部。

所述光电传感器通过所述下位机与所述工控计算机连接，所述工控计算机输出当前称量的结果。

所述容积罐称重传感装置包括四个均匀布设于所述容积罐底部的所述称重传感器。

还包括用于向所述容积罐注入液体的管道，所述管道在注入所述容积罐处设有总闸，所述总闸安装有控制流量启/停的电磁阀及计算流量大小的容积式流量计。

所述总闸处设有温度/压力/湿度模块，用来采集当前的测试环境信息，并通过RS-485串口输出。

所述容积罐内还设有液位传感器，所述液位传感器通过所述下位机与所述工控计算机连接。

所述左支架及右支架上部通过一横梁进行连接固定，且所述丝杠与所述横梁平行设置且固定于所述横梁上。

所述电机设于所述左支架或右支架上并与所述丝杠连接。

所述支点上方设有用于和所述光电传感器配合的反射板，所述反射板上设有用于和所述光电传感器所发出的信号对准的对准点。

与现有技术相比，本发明动态质量计量设备中，由于设有所述容积罐称重传感装置及被测液体称重传感装置，通过所述容积罐称重传感装置，能够确保所述容积罐为处于水平放置状态，由所述容积罐底部均匀分布的这四个所述称重传感器测量当前的所述容积罐的质量，此质量值即为该容积罐的大致质量大小。随后根据该质量值选择相应的砝码，控制所述电机运动，带动所述丝杠做直线运动将所述砝码移动至适合位置，所述光电传感器实时输出所述砝码与所述支点之间的间距，并通过所述下位机传输给所述工控计算机，所述工控计算机精确地计算被测液体的质量。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

图1为本发明动态质量计量设备的一个实施例的示意图。

图2为如图1所示的动态质量计量设备的电路原理模块图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，如图1、2所示，本发明提供一种动态质量计量设备100，用于对所述容积罐20内的液体的质量进行精确称量，包括：

工控计算机1及下位机2，所述工控计算机1与所述下位机2之间通过串口进行通信，且所述工控计算机1预装有配套的软件系统，外设配置显示器与输入装置；

用于盛装被测液体的容积罐20，所述容积罐20两侧分别设有左支架3及右支架4，所述左支架3及右支架4均为升降结构且具有与所述容积罐20卡合的卡合部5，下部设有滚轮6，所述左支架3及右支架4可通过所述滚轮6移动所述容积罐20；所述升降结构为气缸升降，且气缸的伸缩量通过外接气源、电磁阀进行调整，该电磁阀受所述下位机2进行控制；所述左支架3和右支架4均可独立地安装滚轮6的驱动电机，该驱动电机受所述下位机2进行控制。

容积罐称重传感装置7，所述容积罐称重传感装置7包括至少三个均匀布设于所述容积罐20底部的称重传感器8、电压采集模块9，所述称重传感器8通过所述电压采集模块9及所述下位机2与所述工控计算机1连接，所述工控计算机1用于显示所述称重传感器8所测量得到的重量；

被测液体称重传感装置30，包括：电机10、丝杠11、砝码12、支点13、光电传感器14，所述丝杠11支撑在所述支点13上，且所述丝杠11的一端挂接所述容积罐20，另一端挂接所述砝码12，且所述电机10可驱动所述丝杠11转动，使得所述砝码12相对所述支点13产生位移，使所述丝杠11达到平衡状态，所述光电传感器14实时输出所述砝码12与所述支点13之间的间距，并通过所述下位机2传输给所述工控计算机1，所述工控计算机1精确地计算被测液体的质量。

所述被测液体称重传感装置30还包括砝码托盘15，所述砝码托盘15设有用于套设于所述丝杠11上的环状结构15a及用于放置砝码12的盘状结构15b，所述砝码12置于所述盘状结构15b上，且所述光电传感器14装设于所述环状结构15a上部，因此所述光电传感器14可随所述环状结构15a一起移动。因此，当所述电机10启动时，带动所述丝杠11转动，而所述环状结构15a与所述丝杠11是螺纹配合，所述环状结构15a相对所述支点13产生位移。

一个实施例中，所述光电传感器14通过所述下位机2与所述工控计算机1连接，所述工控计算机1输出当前称量的结果。所述工控计算机1通过预装在其上的软件进行计算并通过显示器显示当前称量的结果。

一个实施例中，所述容积罐称重传感装置7包括四个均匀布设于所述容积罐20底部的所述称重传感器8。通过四个均匀布设的所述容积罐20，即是每两个相邻的所述称重传感器8呈90度角设置，且通过所述称重传感器8能够准确地显示所能检测到的重量，通过安装在所述工控计算机1上的软件，计算出当前所述容积罐20的质量，该当前所述容积罐20的质量为大致质量，因此能够方便地增加砝码12，另外通过设置该四个均匀布设的所述称重传感器8，能够确保所述容积罐20是平稳放置，是精确称量被测液体的质量的前提。

一个实施例中，还包括用于向所述容积罐20注入液体的管道40，所述管道40在注入所述容积罐20处设有总闸41，所述总闸41安装有控制流量启/停的电磁阀及计算流量大小的容积式流量计。如果流经所述管道40总的流量超过了人为设定的上限值时，会发出报警，提醒操作人员减缓或者停止向所述容积罐20注入液体。

一个实施例中，所述总闸41处设有温度/压力/湿度模块，用来采集当前的测试环境信息，并通过RS-485串口输出。

一个实施例中，所述支点13上方设有用于和所述光电传感器14配合的反射板17，所述反射板17上设有用于和所述光电传感器14所发出的信号对准的对准点。所述对准点和所述光电传感器14所发出的信号为水平对准，若所述光电传感器14所发出的信号不能与所述对准点对准，则表明所述丝杠11还未处于水平状态，因此仍需将所述砝码12在所述丝杠11上相对移动，确保所述光电传感器14所发出的信号与所述对准点对准，此时方能准确地测出被测液体的质量。

一个实施例中，所述容积罐20内还设有液位传感器21，所述液位传感器21通过所述下位机2与所述工控计算机1连接。通过所述液位传感器21可随时掌握所述容积罐20内的液位高度，防止所述容积罐20内的液位超过上限值。

一个实施例中，所述左支架3及右支架4上部通过一横梁16进行连接固定，且所述丝杠11与所述横梁16平行设置且固定于所述横梁16上。

一个实施例中，所述电机10设于所述左支架3或右支架4上并与所述丝杠11连接。所述电机10为高精度的步进电机，且与所述丝杠11连接之前还连接有为了方便控制的减速器；由于所述丝杠11的一端挂接所述容积罐20，另一端挂接所述砝码12，且所述丝杠11还承载于所述支点13上，由于所述容积罐20及所述支点13的位置均是固定不动的，而所述丝杠11上的环状结构15a与所述丝杠11是螺纹连接，并且随着所述丝杠11的旋转，所述环状结构15a是会相对所述丝杠11产生位移的，以保持是支点13两端的平衡。

以下详细说明本发明动态质量计量设备的工作步骤：

通过所述上位机对所述下位机输入控制命令，使驱动电机移动所述容积罐两侧的左支架和右支架，并用所述左支架、右支架固定所述容积罐，使所述容积罐固定好，再向所述容积罐内注入待测液体。当向所述容积罐内注入合适容积的液体后，移动所述容积罐的所述左支架及右支架，使所述容积罐完全放置于四个所述称重传感器上，由所述容积罐底部均匀分布的这四个称重传感器测量当前所述容积罐的质量值，此质量值即为所述容积罐的大致质量大小。随后根据该质量值选择相应的砝码，启动所述电机，带动所述丝杠做直线运动将砝码放置到指定的位置，通过所述光电传感器精确地测量所述砝码与所述反射板上的所述对准点的距离，所述光电传感器通过所述下位机将所测量的距离传送给所述工控计算机。此外，所述总闸处安装有温度/压力/湿度模块，用来采集当前的测试环境信息，并通过所述下位机传递给所述上位机的外设进行显示，并作为测量参数，为确保液体正常注入容积罐，在总闸处安装有控制流量启/停的电磁阀以及计算流量大小的容积式流量计，当总的流量超过了人为设定的上限值时，会发出报警，提醒操作人员减缓或者停止将液体注入到工作台的容积罐里。

结合图1、2，本发明动态质量计量设备中，由于设有所述容积罐称重传感装置7及被测液体称重传感装置30，通过所述容积罐称重传感装置7，能够确保所述容积罐20为处于水平放置状态，由所述容积罐20底部均匀分布的这四个所述称重传感器8测量当前的所述容积罐20的质量，此质量值即为该容积罐20的大致质量大小。随后根据该质量值选择相应的砝码，控制所述电机10运动，带动所述丝杠11做直线运动将所述砝码12移动至适合位置，并通过所述下位机2传输给所述工控计算机1，所述工控计算机1精确地计算被测液体的质量。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种动态质量计量设备，其特征在于，包括：

工控计算机及下位机；

用于盛装被测液体的容积罐，所述容积罐两侧分别设有左支架及右支架，所述左支架及右支架均为升降结构且具有与所述容积罐卡合的卡合部，下部设有滚轮，所述左支架及右支架可通过所述滚轮移动所述容积罐；

容积罐称重传感装置，所述容积罐称重传感装置包括至少三个均匀布设于所述容积罐底部的称重传感器、电压采集模块，所述称重传感器通过所述电压采集模块及所述下位机与所述工控计算机连接，所述工控计算机用于显示所述称重传感器所测量得到的重量；

被测液体称重传感装置，包括：电机、丝杠、砝码、支点、光电传感器，所述丝杠支撑在所述支点上，且所述丝杠的一端挂接所述容积罐，另一端挂接所述砝码，且所述电机可驱动所述丝杠转动，使得所述砝码相对所述支点产生位移，使所述丝杠处于平衡状态，所述光电传感器实时输出所述砝码与所述支点之间的间距，并通过所述下位机传输给所述工控计算机，所述工控计算机精确地计算被测液体的质量。

2.如权利要求1所述的动态质量计量设备，其特征在于，所述被测液体称重传感装置还包括砝码托盘，所述砝码托盘设有用于套设于所述丝杠上的环状结构及用于放置砝码的盘状结构，所述砝码置于所述盘状结构上，且所述光电传感器装设于所述环状结构上部。

3.如权利要求1或2所述的动态质量计量设备，其特征在于，所述光电传感器通过所述下位机与所述工控计算机连接，所述工控计算机输出当前称量的结果。

4.如权利要求1所述的动态质量计量设备，其特征在于，所述容积罐称重传感装置包括四个均匀布设于所述容积罐底部的所述称重传感器。

5.如权利要求1所述的动态质量计量设备，其特征在于，还包括用于向所述容积罐注入液体的管道，所述管道在注入所述容积罐处设有总闸，所述总闸安装有控制流量启/停的电磁阀及计算流量大小的容积式流量计。

6.如权利要求1所述的动态质量计量设备，其特征在于，所述总闸处设有温度/压力/湿度模块，用来采集当前的测试环境信息，并通过RS-485串口输出。

7.如权利要求1所述的动态质量计量设备，其特征在于，所述容积罐内还设有液位传感器，所述液位传感器通过所述下位机与所述工控计算机连接。

8.如权利要求1、2或4～7任一项所述的动态质量计量设备，其特征在于，所述左支架及右支架上部通过一横梁进行连接固定，且所述丝杠与所述横梁平行设置且固定于所述横梁上。

9.如权利要求8所述的动态质量计量设备，其特征在于，所述电机设于所述左支架或右支架上并与所述丝杠连接。

10.如权利要求9所述的动态质量计量设备，其特征在于，所述支点上方设有用于和所述光电传感器配合的反射板，所述反射板上设有用于和所述光电传感器所发出的信号对准的对准点。