CN106289494B - 一种两维变角度电子皮带秤称量补偿方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种两维变角度电子皮带秤称量补偿方法和系统。方法是利用正负角度的余弦值相等的方法求得基准偏移角，接着以此基准偏移角和Y及Z方向与水平直线的角度来计算补偿累计量Q，以修正因秤架实际受力结构状态产生的补偿角度的偏移而进行补偿，极大程度地提高了补偿精度；系统是将负荷传感器、速度传感器、Z方向角度传感器和Y方向角度传感器均固定安装在电子皮带秤架上，负荷传感器、速度传感器、Z方向角度传感器和Y方向角度传感器均与两维变角度皮带秤仪表连接。本发明有效解决变角度电子皮带秤在计量过程中由于两维倾角的变化导致的计量误差，应用广泛。

Description

一种两维变角度电子皮带秤称量补偿方法和系统
技术领域
本发明涉及了一种补偿方法和系统，尤其是涉及了一种两维变角度电子皮带秤称量补偿方法和系统。
背景技术
变角度电子皮带秤是各类矿石、煤炭、焦炭、砂石等固体物料的输送过程中同时进行物料连续自动称量的一种计量设备，其特点是称量过程中电子皮带秤的Y方向和Z方向的角度是不断变化的，这就要求变角度电子皮带秤必须在角度变化的情况下也能够保证准确的计量。可是常规的电子皮带秤对角度的变化非常敏感，经过试验证明，角度变化10゜就会产生1.5％以上的误差，这对于准确度等级0.5(使用中最大允许误差为±0.5％)的电子皮带秤来说是不允许的。所以常规的电子皮带秤根本无法在此类环境下进行准确的计量。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明提出了一种两维变角度电子皮带秤称量补偿方法和系统。
本发明采用的技术方案是：
一、一种两维变角度电子皮带秤称量补偿方法：
本发明先利用正负角度的余弦值相等的方法求得基准偏移角，接着以此基准偏移角和Y及Z方向与水平直线的角度的角度来计算补偿累计量Q，以修正因秤架实际受力结构状态产生的补偿角度的偏移而进行补偿，极大程度地提高了补偿精度。Y方向指的是垂直于运输方向的水平直线方向，Z方向指的是运输方向所在的水平直线方向，如图1所示。
所述的基准偏移角具体是采用以下公式进行计算：将所述变角度电子皮带秤绕皮带运输方向所在的水平直线方向正负方向分别旋转6゜～10゜，使得两个方向旋转后的变角度电子皮带秤上的负荷测量值相同，从而获得两个方向旋转的角度值，将两个角度值取算术平均数作为基准偏移角。
所述的以基准偏移角和Y及Z方向与水平直线的角度来计算补偿累计量Q具体过程如下：
先计算沿垂直于皮带运输方向的水平方向的补偿量：
MY＝M×cos(JY－PY)
其中，MY为电子皮带秤上的重物重量沿垂直于皮带运输方向的水平方向的修正值，M为电子皮带秤上的重物重量，JY为电子皮带秤绕垂直于皮带运输方向所在水平直线的角度，PY为基准偏移角。
再利用沿垂直于皮带运输方向的水平方向的补偿量计算补偿累计量Q，将负荷传感器测量值Y方向修正值MY按照Z方向角度传感器测量值进行余弦修正，并对皮带瞬时速度V进行积分得出：
Q＝∫MY×cos(JZ)×d V，
其中，MY为电子皮带秤上的重物重量沿垂直于皮带运输方向的水平方向的修正值，JZ为电子皮带秤绕运输方向所在水平直线的角度，V为电子皮带秤上皮带运输的瞬时速度。
二、一种两维变角度电子皮带秤称量补偿系统：
包括电子皮带秤架、负荷传感器、速度传感器、两维变角度皮带秤仪表、Y方向角度传感器和Z方向角度传感器，负荷传感器、速度传感器、Z方向角度传感器和Y方向角度传感器均固定安装在电子皮带秤架上，负荷传感器、速度传感器、Z方向角度传感器和Y方向角度传感器均与两维变角度皮带秤仪表连接。
所述的负荷传感器用于测量电子皮带秤上的重物重量，速度传感器用于测量电子皮带秤的运输速度，Y方向角度传感器用于测量电子皮带秤绕垂直于运输方向的水平直线的角度，Z方向角度传感器用于测量电子皮带秤绕沿运输方向的水平直线的角度，两维变角度皮带秤仪表用于测量数据的处理。
系统初始化时利用正负角度的余弦值相等的方法，求得真正的基准偏移角，并以此基准偏移角修正因秤架实际受力产生的补偿角度的偏移。
其工作原理是：当变角度电子皮带秤进行称量时，皮带上被称物料的质量通过电子皮带秤架1作用到负荷传感器2，负荷传感器2、速度传感器3、Y方向角度传感器5以及Z方向角度传感器6的输出同时被送到两维变角度皮带秤仪表4内进行处理。当皮带秤仪表4收到负荷传感器2、速度传感器3、Y方向角度传感器5以及Z方向角度传感器6输出的各种信号后，先按照常规电子皮带秤的运算方法求得负荷传感器测量值M，通过正负角度的余弦值相等的方法求得基准偏移角，再按照Y方向角度传感器5进行基准偏移角度扣除后的余弦修正，然后按照Z方向角度传感器6进行偏移角度的余弦修正，利用两维角度补偿后最后得出补偿累计量Q。
本发明的有益效果是：
本发明以基准偏移角修正因秤架受力实际产生的补偿角度的偏移，极大程度地提高了补偿准确度。
本发明可应用在港口码头、大型火力发电、冶金、煤炭、建材、化工等利用倾角可变的电子皮带秤计量物料质量的行业中，有效解决变角度电子皮带秤在计量过程中由于两维倾角的变化导致的计量误差，大大提高了测量精度。
附图说明
图1是本发明称量补偿系统的安装示意图。
图中：1、电子皮带秤架，2、负荷传感器，3、速度传感器，4、两维变角度皮带秤仪表，5、Y方向角度传感器，6、Z方向角度传感器。
图2是本发明两维变角度皮带秤仪表的连接框图。
图3是本发明称量补偿系统的基准偏移角原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明的实施例如下：
如图1所示，具体实施的系统包括电子皮带秤架1、负荷传感器2、速度传感器3、两维变角度皮带秤仪表4、Y方向角度传感器5和Z方向角度传感器6及其他相关附件等部分，负荷传感器2、速度传感器3、Z方向角度传感器6和Y方向角度传感器5均固定安装在电子皮带秤架1上，如图2示，负荷传感器2、速度传感器3、Z方向角度传感器6和Y方向角度传感器5均与两维变角度皮带秤仪表4连接。
在两维变角度电子皮带秤称量补偿系统初始化时，先脱开系统角度补偿功能，将变角度电子皮带秤沿Y方向旋转至+α角度(即B余弦相等点，通常为+8゜)，记录此时的负荷传感器测量值M，然后将变角度电子皮带秤沿Y方向旋转至-α角度(即A余弦相等点，通常为-8゜)，调整皮带秤倾角，直到负荷传感器测量值也等于M，将此时的皮带秤倾角－α(即A余弦相等点)和+α(即B余弦相等点)的平均值点作为基准偏移角，如图3所示。实施例多次实验后获得额A余弦相等点和B余弦相等点的倾角数据如下表所示：
表1
以上测试数据可以看出-7.8゜和+3.8゜的测量值接近，-7.6゜和+3.6゜的测量值接近，-7.4゜和+3.4゜的测量值接近，所以计算得出-7.6゜和+3.6゜的平均值-2゜为基准偏移角。
开启系统角度补偿功能进行测量，当皮带秤仪表4收到负荷传感器2、速度传感器3、Y方向角度传感器5以及Z方向角度传感器6的输出送到的各种信号。
然后先利用正负角度的余弦值相等的方法求得基准偏移角，具体是采用以下公式进行计算：
MY＝M×cos(JY－PY)
其中，MY为负荷传感器测量值按照Y方向修正值，M为负荷传感器测量值，JY为Y方向角度测量值，PY为基准偏移角。
实施例的实测数据比对如下表所示：
表2
对于本实例的皮带机的基准偏移角为-2.0゜，以每组数据的零度为标准值，JY从-8゜到+8゜变化时，补偿前的测量数据的负荷传感器测量值(M)的误差最大值为1.6％，而以-2.0゜为基准偏移角进行补偿后，负荷传感器测量值Y方向修正值(MY)最大误差仅为-0.09％。
接着以此基准偏移角计算补偿累计量Q，以修正因秤架实际受力结构状态产生的补偿角度的偏移而进行补偿，具体是将负荷传感器测量值Y方向修正值MY按照Z方向角度传感器测量值进行余弦修正，并对皮带瞬时速度V进行积分得出：
Q＝∫MY×cos(JZ)×d V
其中，MY为负荷传感器测量值Y方向修正值，JZ为Z方向角度测量值，V为皮带瞬时速度，d表示积分符号。
实施例的实测数据如下表所示：
表3
对于本实例的皮带机Z方向角度测量值JZ从-8゜到+8゜变化时，Z方向补偿前的数据Y方向修正值(MY)的误差最大值为1.06％，而进行Z方向补偿后，最大误差仅为-0.09％。
由实施例可见，本发明方法有效解决了变角度电子皮带秤在计量过程中由于两维倾角的变化导致的计量误差，大大提高了测量精度。

Claims (4)

1.一种两维变角度电子皮带秤称量补偿方法，其特征在于：先利用正负角度的余弦值相等的方法求得基准偏移角，接着以此基准偏移角计算补偿累计量Q，以修正因秤架实际受力结构状态产生的补偿角度的偏移而进行补偿，极大程度地提高了补偿精度；
所述的基准偏移角具体是采用以下方法进行计算：将所述变角度电子皮带秤绕皮带运输方向所在的水平直线方向正负方向分别旋转6゜～10゜，使得两个方向旋转后的变角度电子皮带秤上的负荷测量值相同，从而获得两个方向旋转的角度值，将两个角度值取算术平均数作为基准偏移角。
2.根据权利要求1所述的一种两维变角度电子皮带秤称量补偿方法，其特征在于：所述的以基准偏移角计算补偿累计量Q具体过程如下：
先计算沿垂直于皮带运输方向的水平方向的补偿量：
MY＝M×cos(JY－PY)
其中，MY为电子皮带秤上的重物重量沿垂直于皮带运输方向的水平方向的修正值，M为电子皮带秤上的重物重量，JY为电子皮带秤绕垂直于皮带运输方向所在水平直线的角度，PY为基准偏移角；
再利用沿垂直于皮带运输方向的水平方向的补偿量计算补偿累计量Q：
Q＝∫MY×cos(JZ)×d V
其中，MY为电子皮带秤上的重物重量沿垂直于皮带运输方向的水平方向的修正值，JZ为电子皮带秤绕运输方向所在水平直线的角度，V为电子皮带秤上皮带运输的瞬时速度。
3.用于实施权利要求1-2任一所述方法的一种两维变角度电子皮带秤称量补偿系统，其特征在于：包括电子皮带秤架(1)、负荷传感器(2)、速度传感器(3)、两维变角度皮带秤仪表(4)、Y方向角度传感器(5)和Z方向角度传感器(6)，负荷传感器(2)、速度传感器(3)、Z方向角度传感器(6)和Y方向角度传感器(5)均固定安装在电子皮带秤架(1)上，负荷传感器(2)、速度传感器(3)、Z方向角度传感器(6)和Y方向角度传感器(5)均与两维变角度皮带秤仪表(4)连接。
4.根据权利要求3所述的一种两维变角度电子皮带秤称量补偿系统，其特征在于：所述的负荷传感器(2)用于测量电子皮带秤上的重物重量，速度传感器(3)用于测量电子皮带秤的运输速度，Y方向角度传感器(5)用于测量电子皮带秤绕垂直于运输方向的水平直线的角度，Z方向角度传感器(6)用于测量电子皮带秤绕沿运输方向的水平直线的角度，两维变角度皮带秤仪表(4)用于测量数据的处理。
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