CN109186702A - 非规则外形物料在固定通道输送中体积估算装置及方法 - Google Patents

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齐本胜
苗红霞
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Abstract

本发明公开了一种非规则外形物料在固定通道输送中体积估算装置及方法，所述装置包括金属杆、支撑架、传送带、输送通道、角度传感器、控制器和计算机；行驶的传送带设置在输送通道中，非规则外形物料堆放在传送带上；支撑架固定在传输通道中间，位于传送带上方，支撑架上垂直悬挂若干等间距的金属杆，角度传感器固定在每一个金属杆与支撑架的连接处；每个角度传感器均与控制器电相连，控制器通过485总线与计算机电相连。通过该装置及方法，可以估算固定时间间隔内通过的物料体积，控制传输带的传输速度或入料口投放的速度，达到物料均匀输送的效果。

Description

非规则外形物料在固定通道输送中体积估算装置及方法
技术领域
本发明涉及一种非规则外形物料在固定通道输送中体积估算装置及方法，属于测量与控制技术领域。
背景技术
生活垃圾、煤炭、沙石、土方等非规则外形物料用传输带进行输送时，常常要对这些非规则外形物料的体积进行时实时估算。体积太大，就减小入料口投放的速度；反之，体积太小，则加大入料口投放的速度，从而控制物料的输送量，实现非规则外形物料输送过程的智能控制。
发明内容
发明目的：为了实现非规则外形物料在固定通道输送过程中物料体积均匀输送，本发明提出了一种非规则外形物料在固定通道输送过程中的体积估算装置方法。通过该装置及方法，可以估算固定时间间隔内通过的物料体积，控制传输带的传输速度或入料口投放的速度，达到物料均匀输送的效果。
本发明的技术方案如下：
一种非规则外形物料在固定通道输送过程中体积估算装置，所述装置包括金属杆、支撑架、传送带、输送通道、角度传感器、控制器和计算机；行驶的传送带设置在输送通道中，非规则外形物料堆放在传送带上；所述支撑架固定在传输通道中间，位于传送带上方，所述支撑架上垂直悬挂若干等间距的金属杆，间距为d，角度传感器固定在每一个金属杆与支撑架的连接处；每个角度传感器均与控制器电相连，所述控制器通过485总线与计算机电相连。
一种非规则外形物料在固定通道输送过程中体积估算方法，利用上述的装置，步骤包括：
(1)非规则外形物料从金属杆下方通过，利用角度传感器获取金属杆偏移角度；
(2)建立非规则外形物料体积数学模型；
(3)估算出非规则外形物料体积；
(4)在计算机上动态显示系统状态参数和曲线。
上述步骤(2)中数学模型的建立包括如下步骤：
(3.1)确立书序模型的各个物理量，包括：测量时间间隔τ，金属杆悬挂点与传送带高度差H，金属杆长度l，传送带速度ν，时间间隔开始时刻金属杆与垂直方向的夹角αi，时间间隔结束时刻金属杆与垂直方向的夹角βi，时间间隔开始时刻检测到的物料的高度h1，时间间隔结束时刻检测到的物料的高度h2，时间间隔开始时刻金属杆底部与顶端的水平距离s1，时间间隔结束时刻金属杆底部与顶端的水平距离s2，实际时间间隔Δs，实际时间间隔Δs内物料通过的横截面的面积s梯，两根相邻金属杆之间分规则物料体积Vi，非规则外形物料的总体积V；
(3.2)计算非规则外形物料实时高度h1，h2；
(3.3)计算实际时间间隔Δs；
(3.4)估算固定时间间隔τ非规则外形物料总体积V。
上述步骤(3.2)的具体操作为：
(4.1)测量出αi，βi；
(4.2)计算时间间隔开始时刻物料高度h1＝H-l·cosα1，计算时间间隔结束时刻物料高度h2＝H-l·cosβ1。
上述步骤(3.3)的具体操作为：
(5.1)测量出s1，s2；
(5.2)计算实际间隔时间Δs＝τv+(s1-s2)＝τv+l·(sinα1-sinβ1)。
上述步骤(3.4)的具体操作为：
(6.1)计算s梯，
(6.2)估算Vi，
(6.3)估算物料总体积V，
本发明所达到的有益效果：
本发明一种非规则外形物料堆在固定通道输送过程中体积估算方法，采用等距并排金属杆角度测量的方法，构建体积估算模型，估算固定通道输送过程中固定时间间隔通过的非规则外形物料堆的体积，根据每个时间间隔的体积数据，控制输送速度或入料口投放的速度，达到物料均匀输送的效果。
附图说明
图1为非规则外形物料体积估算方法框架图；
图2为体积估算数学模型流程图；
图3位金属杆测量装置示意图；
在附图3中，序号标注如下：1-金属杆、2-传送带、3-输送通道、4-角度传感器、5-控制器、6-计算机、7-非规则外形物料、8-支撑架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图3所示，一种非规则外形物料在固定通道输送过程中体积估算装置，所述装置包括金属杆1、支撑架8、传送带2、输送通道3、角度传感器4、控制器5和计算机6；行驶的传送带2设置在输送通道3中，非规则外形物料7堆放在传送带2上；所述支撑架8固定在传输通道3中间，位于传送带2上方，所述支撑架8上垂直悬挂若干等间距的金属杆1，间距为d，角度传感器4固定在每一个金属杆1与支撑架8的连接处；每个角度传感器4均与控制器5电相连，所述控制器5通过485总线与计算机6电相连。
如图1、图2所示，一种非规则外形物料在固定通道输送过程中体积估算方法，利用上述的装置，步骤包括：
(1)非规则外形物料7从金属杆1下方通过，利用角度传感器4获取金属杆1偏移角度；
角度传感器的原理：利用磁场、光栅、光强等原理，加上固定电压Vi后，其输出电压Vo和中心轴的旋转角度Φ保持一定的关系，通常是线性关系，即Vo＝KΦ，K是系数。
(2)建立非规则外形物料体积数学模型；
(2.1)确立书序模型的各个物理量，包括：测量时间间隔τ，金属杆悬挂点与传送带高度差H，金属杆长度l，传送带速度ν，时间间隔开始时刻金属杆与垂直方向的夹角αi，时间间隔结束时刻金属杆与垂直方向的夹角βi，时间间隔开始时刻检测到的物料的高度h1，时间间隔结束时刻检测到的物料的高度h2，时间间隔开始时刻金属杆底部与顶端的水平距离s1，时间间隔结束时刻金属杆底部与顶端的水平距离s2，实际时间间隔Δs，实际时间间隔Δs内物料通过的横截面的面积s梯，两根相邻金属杆之间分规则物料体积Vi，非规则外形物料的总体积V；
(2.2)计算非规则外形物料堆即时高度h1、h2，时间间隔开始时刻物料高度h1＝H-l·cosα1，时间间隔结束时刻物料高度h2＝H-l·cosβ1。
(2.3)测量出s1，s2。
(2.4)因为时间间隔开始与时间间隔结束偏移角度不同，测量实际时间间隔与固定时间间隔τ不一致。因此计算实际时间间隔Δs＝τv+(s1-s2)＝τv+l·(sinα1-sinβ1)。
(2.5)以固定通道传送带前进的方向为横轴，以垂直于传送的带的方向为纵轴，截取固定时间间隔τ内物料堆通过的横截面，物料堆的边缘可为任意形状，在极小的时间τ内，我们可以将其约等为阴影部分梯形的面积，误差小，便于估算，梯形面积为
(2.6)n个金属杆将固定输送通道分成n个区域，每个区域测量的体积为Vi(i＝1,2,3,……，n)，
(2.7)将估算的n个Vi结果相加，得出固定时间间隔τ非规则外形物料堆总体积V，
(3)估算出非规则外形物料体积；
(4)在计算机上动态显示系统状态参数和曲线。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种非规则外形物料在固定通道输送过程中体积估算装置，其特征在于：所述装置包括金属杆、支撑架、传送带、输送通道、角度传感器、控制器和计算机；行驶的传送带设置在输送通道中，非规则外形物料堆放在传送带上；所述支撑架固定在传输通道中间，位于传送带上方，所述支撑架上垂直悬挂若干等间距的金属杆，角度传感器固定在每一个金属杆与支撑架的连接处；每个角度传感器均与控制器电相连，所述控制器通过485总线与计算机电相连。
2.一种非规则外形物料在固定通道输送过程中体积估算方法，其特征在于利用权利要求1所述的装置，步骤包括：
(1)非规则外形物料从金属杆下方通过，利用角度传感器获取金属杆偏移角度；
(2)建立非规则外形物料体积数学模型；
(3)估算出非规则外形物料体积；
(4)在计算机上动态显示系统状态参数和曲线。
3.根据权利要求2所述的非规则外形物料在固定通道输送过程中体积估算方法，其特征在于所述步骤(2)中数学模型的建立包括如下步骤：
(3.1)确立书序模型的各个物理量，包括：测量时间间隔τ，金属杆悬挂点与传送带高度差H，金属杆长度l，传送带速度ν，时间间隔开始时刻金属杆与垂直方向的夹角αi，时间间隔结束时刻金属杆与垂直方向的夹角βi，时间间隔开始时刻检测到的物料的高度h1，时间间隔结束时刻检测到的物料的高度h2，时间间隔开始时刻金属杆底部与顶端的水平距离s1，时间间隔结束时刻金属杆底部与顶端的水平距离s2，实际时间间隔Δs，实际时间间隔Δs内物料通过的横截面的面积s梯，两根相邻金属杆之间分规则物料体积Vi，非规则外形物料的总体积V；
(3.2)计算非规则外形物料实时高度h1，h2；
(3.3)计算实际时间间隔Δs；
(3.4)估算固定时间间隔τ非规则外形物料总体积V。
4.根据权利要求3所述的非规则外形物料在固定通道输送过程中的体积估算方法，其特征在于：所述步骤(3.2)的具体操作为：
(4.1)测量出αi，βi；
(4.2)计算时间间隔开始时刻物料高度h1＝H-l·cosα1，计算时间间隔结束时刻物料高度h2＝H-l·cosβ1。
5.根据权利要求3所述的非规则外形物料在固定通道输送过程中的体积估算方法，其特征在于：所述步骤(3.3)的具体操作为：
(5.1)测量出s1，s2；
(5.2)计算实际间隔时间Δs＝τv+(s1-s2)＝τv+l·(sinα1-sinβ1)。
6.根据权利要求3所述的非规则外形物料在固定通道传输过程中的体积估算方法，其特征在于：所述步骤(3.4)的具体操作为：
(6.1)计算s梯，
(6.2)估算Vi，
(6.3)估算物料总体积V，
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闫霞: "基于机器视觉的体积测量系统研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》 *

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