CN113049077B

CN113049077B - 一种开口罐自动计量系统及计量方法

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Publication number: CN113049077B
Application number: CN202110240949.9A
Authority: CN
Inventors: 兰俊斯; 彭智钢; 韩瑞; 光鼎立; 张德钦; 朱喜君; 吴俊熠; 李文学; 苏崇钦; 李阅春; 黄升; 闫立安; 龙哲明; 梁颖
Original assignee: Liuzhou Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Liuzhou Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2021-03-04
Filing date: 2021-03-04
Publication date: 2022-05-31
Anticipated expiration: 2041-03-04
Also published as: CN113049077A

Abstract

本发明公开了一种开口罐自动计量系统及计量方法，此系统包括称重单元、标签单元、控制单元和两组激光对射单元；称重单元位于股道的称重工位上；两组激光对射单元位于称重工位的前后两端，两组激光对射单元用于在检测到罐体时发送检测信号至控制单元；标签单元包括电子标签模块和识别模块，电子标签模块位于罐体上，识别模块安装于称重工位的一侧；控制单元用于在接收到重量信号时开启识别模块，以持续对电子标签模块进行识别以得到罐号；控制单元接收到重量信号和罐号后，将相同检测时间段内的罐号信息与重量信号进行关联以实现开口罐的自动计量；其中检测时间段为单次检测信号的持续时间。本发明具有自动化程度高、计量精度高等优点。

Description

一种开口罐自动计量系统及计量方法

技术领域

本发明主要涉及铁水运输技术领域，具体涉及一种开口罐自动计量系统及计量方法。

背景技术

铁水罐是传统的盛运铁水的设备，其中开口罐属于铁水罐的一种，用于将铁水运送至炼钢厂。在进入炼钢厂时，需要对开口罐内的铁水进行计量(即称重)。在目前的计量过程中，是通过动态秤对开口罐进行计量，同时通过摄像机等对称重过程进行摄像，最后再通过人工回看视频找到罐号，结合动态秤的计量结果把罐号和重量进行匹配，上述过程需要人工参与，其计量效率低且易出错。

在实现本专利申请的过程中，本专利申请人设计了相关自动化计量系统，如采用一组激光对射装置来进行开口罐的识别，然后再通过相应的设备(如视觉或电子标签)来对开口罐的罐号等进行识别，进而与对应开口罐的重量信息进行匹配，其自动化程度有一定提高，但是其仍然存在以下不足：

1、由于存在多条平行布置的股道，存在多条股道上的开口罐同时运输且计量的情况，此时相邻股道的开口罐会对罐体识别等有较大的影响(如激光对射装置检测到相邻的开口罐)；

2、由于同一条股道上的相邻罐体之间存在较多的障碍物，会引发激光对射装置的误触发，从而影响罐号的识别，进而影响罐号与重量之间的匹配；

3、在罐号读取失败，罐数量与磅重数量不一致时，存在重量与罐号不能正确匹配的问题。

因此，如何实现铁水计量不依托上下游系统，仅依靠计量环节实现全程无人化并保障计量可靠以及计量精度是亟需解决的。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种自动化程度高、匹配精度高的开口罐自动计量系统及计量方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种开口罐自动计量系统，包括称重单元、标签单元、控制单元和两组激光对射单元；

所述称重单元位于股道的称重工位上，用于对称重工位上的设备进行称重；

两组激光对射单元位于称重工位的前后两端，相邻两组激光对射单元之间的距离为相邻两个开口罐的罐体之间的间隔距离；两组所述激光对射单元与所述控制单元相连，用于在检测到罐体位于两组所述激光对射单元之间的股道上时，发送检测信号至控制单元；

所述标签单元包括电子标签模块和识别模块，所述电子标签模块位于罐体上，所述识别模块安装于称重工位的一侧，且位于两组激光对射单元之间；

所述控制单元分别与称重单元和标签单元相连，用于在接收到称重单元的重量信号时开启标签单元的识别模块，以持续对罐体上的电子标签模块进行识别以得到罐号；

所述控制单元用于接收到重量信号和罐号，并将相同检测时间段内的罐号信息与重量信号进行关联以实现开口罐的自动计量；其中检测时间段为单次检测信号的持续时间。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述电子标签模块安装于罐体上远离倒铁侧的背面。

所述电子标签模块包括安装支架、陶瓷层、金属层和多个电子标签；所述安装支架安装于所述罐体上，所述电子标签安装于所述金属层上，所述陶瓷层位于所述安装支架与金属层之间。

还包括与所述控制单元相连的抓拍机，用于在控制单元接收到检测信号时对罐体进行抓拍。

所述激光对射单元包括激光发射器和激光接收器，所述激光发射器和激光接收器分别位于股道的两侧。

所述称重单元为称重传感器。

本发明还公开了一种基于如上所述的开口罐自动计量系统的自动计量方法，包括步骤：

1)两组所述激光对射单元在检测到罐体位于两组所述激光对射单元之间的股道上时，发送检测信号至控制单元；

2)称重单元在罐体位于所述称重工位时，对罐体进行称重以得到重量信号，控制单元根据重量信号开启所述的标签单元中的识别模块，以持续对罐体上的电子标签模块进行识别以得到罐号；

3)所述控制单元接收到重量信号和罐号，并将相同检测时间段内的罐号信息与重量信号进行关联以实现开口罐的自动计量；其中检测时间段为单次检测信号的持续时间。

作为上述技术方案的进一步改进：

在步骤1)中，当其中一组激光对射单元检测到罐体时，作为起始时间；在两组激光对射单元均没有检测到罐体时，则判断罐体位于两组所述激光对射单元之间的股道上；在另一组激光对射单元检测到罐体直至检测不到罐体时，则判断此罐体离开，作为终止时间，所述起始时间与终止时间之间的时间段则为步骤3)中检测时间段。

在步骤2)中，所述重量信号以波形的方式进行呈现，并将波形所处的时间段与检测信号所处的时间段进行关联。

在步骤3)中，对在检测时间段内的罐号信号进行留取，对在检测时间段外的罐号信号进行舍去。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的开口罐自动计量系统，通过配置标签单元对罐体的罐号进行读取，标签读取的可靠性以及精度高；另外在接收到称重单元的重量信号时才开启标签单元的识别模块，而在其它时候的标签单元是关闭的，从而保证标签单元是对当前的罐体进行读取，而避免对相邻股道上的罐体标签进行读取；其中在进行罐号信息与重量信号之间的关联匹配时，是采用检测时间段的罐号信号，即在其它时间段的罐号信号是无效的，从而进一步保障罐号信号与当前罐体的重量信号之间的匹配精度；整体计量的匹配度高，自动化程度高，在全程无上下游系统支持的情况下，无需人工干预即可完成开口罐的计量全过程。

附图说明

图1为本发明的系统在实施例的主视结构图。

图2为本发明的系统在实施例的俯视结构图。

图3为本发明的系统在实施例的方框结构图。

图4为本发明的电子标签模块在实施例的主视结构图。

图5为本发明的电子标签模块在实施例的侧视结构图。

图6为本发明的方法在实施例的流程图。

图例说明：1、称重单元；2、标签单元；201、电子标签模块；2011、电子标签；2012、金属层；2013、陶瓷层；2014、安装支架；202、识别模块；3、激光对射单元；4、控制单元；5、抓拍机；6、电源单元；7、运输车；8、罐体。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

如图1～3所示，本实施例的开口罐自动计量系统，包括称重单元1、标签单元2、控制单元4和两组激光对射单元3；称重单元1位于股道的称重工位上，用于对称重工位上的设备(运输车7以及罐体8等)进行称重；两组激光对射单元3位于称重工位的前后两端，相邻两组激光对射单元3之间的距离为相邻两个开口罐的罐体8之间的间隔距离；两组激光对射单元3与控制单元4相连，用于在检测到罐体8位于两组激光对射单元3之间的股道上时，发送检测信号至控制单元4；标签单元2包括电子标签模块201和识别模块202，电子标签模块201位于罐体8上，识别模块202安装于称重工位的一侧，且位于两组激光对射单元3之间；控制单元4分别与称重单元1和标签单元2相连，用于在接收到称重单元1的重量信号时开启标签单元2的识别模块202，以持续对罐体8上的电子标签模块201进行识别以得到罐号；控制单元4用于接收到重量信号和罐号，并将相同检测时间段内的罐号信息与重量信号进行关联以实现开口罐的自动计量；其中检测时间段为单次检测信号的持续时间。

本发明的开口罐自动计量系统，通过配置标签单元2对罐体8的罐号进行读取，标签读取的可靠性以及精度高；另外在接收到称重单元1的重量信号时才开启标签单元2的识别模块202，而在其它时候的标签单元2是关闭的，从而保证标签单元2是对当前的罐体8进行读取，而避免对相邻股道上的罐体8标签进行读取；其中在进行罐号信息与重量信号之间的关联匹配时，是采用检测时间段的罐号信号，即在其它时间段的罐号信号是无效的，从而进一步保障罐号信号与当前罐体8的重量信号之间的匹配精度；整体计量的匹配度高，自动化程度高，在全程无上下游系统支持的情况下，无需人工干预即可完成开口罐的计量全过程。

在一具体实施例中，电子标签模块201安装于罐体8上远离倒铁侧的背面。由于开口罐的罐体8为单侧正面倒铁，选择温度相对较低的背面安装电子标签模块201，从而保障电子标签模块201的正常工作。具体地，电子标签模块201包括安装支架2014、陶瓷层2013、金属层2012和多个电子标签2011；安装支架2014安装于罐体8上，电子标签2011安装于金属层2012上，耐高温陶瓷层2013位于安装支架2014与金属层2012之间，通过陶瓷层2013的设置，能够隔绝罐体8的温度对电子标签2011的影响，从而保障电子标签2011的正常工作。其中电子标签2011的数量为四块，均为耐高温的RFID标签，按照顺时针方向以星形安装在金属层2012上，每个电子标签2011设计两颗螺丝固定于安装支架2014上。其中RFID标签写逻辑为：电子标签2011从最后一位开始写卡，最后4位为罐号，倒数第5位为顺序号，后期可以通过查看读写日志排查哪个罐号对应的哪个电子标签2011有损坏。

其中识别模块202为RFID读取天线，在安装时，以股道安全距离1.5米进行安装，安装在两组激光对射单元3之间，安装高度与RFID标签的高度持平，并调整合适的天线功率以保障读卡效率。其中RFID读取天线的开启逻辑是：称重单元1传入重量开始，达到一定重量开始开启天线通道，重量低于一定重量时关闭天线通道。

在一具体实施例中，还包括与控制单元4相连的抓拍机5，用于在控制单元4接收到检测信号时对罐体8进行抓拍。其中抓拍机5在安装时调整合适角度以抓拍罐体8上的罐号，便于后续异常情况的排查。

在一具体实施例中，激光对射单元3包括激光发射器和激光接收器，激光发射器和激光接收器分别位于股道的两侧。称重单元1则为磅或称重传感器，并能够对称重信号以波形方式进行显示，以便于后续与罐号之间的匹配。具体地，考虑动态轨道上过磅速度不同，并且有停在磅上的可能，且车头以及相关障碍物间隙与罐体8之间宽度不同，因此两组激光对射单元3之间的间隔距离与两个罐体8之间的间隔距离相同，当罐体8过磅时，两个激光对射单元3中先触发的为来车方向，以来车方向的激光对射单元3为基准，当两组激光对射单元3同时释放(即均无遮挡)时，说明当前已经过了一个罐体8；因此可以通过激光对射单元3的触发时间获取当前罐体8经过RFID读取天线的时间，并将相关结果存入本地数据库中。标签读取结果存入本地电脑数据库中，获取罐号和相关读取时间，为排除其他干扰只获取之前规定格式的罐号信息，并匹配激光触发设备的时间，取落在激光设备时间去年内的结果并保存。

在一具体实施例中，通过运输车7的轴数以及轴距判断是否为车头和罐架，结合称重单元1传入的波形计算得到重量、速度、时间等关键信息并保存。其中称重单元1设有高温保护罩，以保护对应的称重单元1。现场的各设备均与NTP时钟服务器进行时间同步，保障异地过磅的情况可以同步适用。另外，现场抓拍机5及磅房相关监控设备接入硬盘录像机，通过获取传感器的上衡和下衡时间点，以靠软件截取开罐上衡及下衡的视频，做第二轮监控备份；增加IO控制器对现场设备进行通断电控制便于远程重启，磅房的电源单元6添加UPS保障现场所有设备供电。

如图5所示，本发明还公开了一种基于如上所述的开口罐自动计量系统的自动计量方法，包括步骤：

1)两组激光对射单元3在检测到罐体8位于两组激光对射单元3之间的股道上时，发送检测信号至控制单元4；

2)称重单元1在罐体8位于所述称重工位时，对罐体8进行称重以得到重量信号，控制单元4根据重量信号开启所述的标签单元2中的识别模块202以持续对罐体8上的电子标签模块201进行识别以得到罐号信息；

3)控制单元4接收到重量信号和罐号信息，并将相同检测时间段内的罐号信息与重量信号进行关联以实现开口罐的自动计量；其中检测时间段为单次检测信号的持续时间。

在一具体实施例中，在步骤1)中，当其中一组激光对射单元3检测到罐体8时，作为起始时间；在两组激光对射单元3均没有检测到罐体8时，则判断罐体8位于两组激光对射单元3之间的股道上；在另一组激光对射单元3检测到罐体8直至检测不到罐体8时，则判断此罐体8离开，作为终止时间，起始时间与终止时间之间的时间段则为步骤3)中检测时间段。

在一具体实施例中，在步骤2)中，重量信号以波形的方式进行呈现，并将波形所处的时间段与检测信号所处的时间段进行关联。其中识别模块202的开启或关闭通过上述重量信号来进行控制，即在有重量信号时，开启对应的识别模块202进行标签识别，而在无重量信号时，则判断无罐体8经过称重工位，关闭对应的识别模块202，避免识别模块202读取相邻股道上的罐体8标签而造成误读。

进一步地，在上述通过重量信号对识别天线进行开启和关闭的基础上，再通过上述检测时间段内对读取的标签信息进行有效筛选，即在步骤3)中，对在检测时间段内的罐号信号进行留取，对在检测时间段外的罐号信号进行舍去，即通过上述重量信号以及检测时间段来对标签的识别进行控制，提高识别的准确率，保证罐号与对应重量信号的准确匹配。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种开口罐自动计量系统，应用于多条平行布置的股道中，其特征在于，包括称重单元(1)、标签单元(2)、控制单元(4)和两组激光对射单元(3)；

所述称重单元(1)位于股道的称重工位上，用于对称重工位上的设备进行称重；

两组激光对射单元(3)位于称重工位的前后两端，相邻两组激光对射单元(3)之间的距离为相邻两个开口罐的罐体(8)之间的间隔距离；两组所述激光对射单元(3)与所述控制单元(4)相连，用于在检测到罐体(8)位于两组所述激光对射单元(3)之间的股道上时，发送检测信号至控制单元(4)；

所述标签单元(2)包括电子标签模块(201)和识别模块(202)，所述电子标签模块(201)位于罐体(8)上，所述识别模块(202)安装于称重工位的一侧，且位于两组激光对射单元(3)之间；

所述控制单元(4)分别与称重单元(1)和标签单元(2)相连，用于在接收到称重单元(1)的重量信号时开启标签单元(2)的识别模块(202)，以持续对罐体(8)上的电子标签模块(201)进行识别以得到罐号；

所述控制单元(4)用于接收到重量信号和罐号，并将相同检测时间段内的罐号信息与重量信号进行关联以实现开口罐的自动计量；其中检测时间段为单次检测信号的持续时间；

所述电子标签模块(201)安装于罐体(8)上远离倒铁侧的背面；

所述电子标签模块(201)包括安装支架(2014)、陶瓷层(2013)、金属层(2012)和多个电子标签(2011)；所述安装支架(2014)安装于所述罐体(8)上，所述电子标签(2011)安装于所述金属层(2012)上，所述陶瓷层(2013)位于所述安装支架(2014)与金属层(2012)之间。

2.根据权利要求1所述的开口罐自动计量系统，其特征在于，还包括与所述控制单元(4)相连的抓拍机(5)，用于在控制单元(4)接收到检测信号时对罐体(8)进行抓拍。

3.根据权利要求1所述的开口罐自动计量系统，其特征在于，所述激光对射单元(3)包括激光发射器和激光接收器，所述激光发射器和激光接收器分别位于股道的两侧。

4.根据权利要求1所述的开口罐自动计量系统，其特征在于，所述称重单元(1)为称重传感器。

5.一种基于权利要求1～4中任意一项所述的开口罐自动计量系统的自动计量方法，其特征在于，包括步骤：

1)两组所述激光对射单元(3)在检测到罐体(8)位于两组所述激光对射单元(3)之间的股道上时，发送检测信号至控制单元(4)；

2)称重单元(1)在罐体(8)位于所述称重工位时，对罐体(8)进行称重以得到重量信号，控制单元(4)根据重量信号开启所述的标签单元(2)中的识别模块(202)，以持续对罐体(8)上的电子标签模块(201)进行识别以得到罐号；

3)所述控制单元(4)接收到重量信号和罐号，并将相同检测时间段内的罐号信息与重量信号进行关联以实现开口罐的自动计量；其中检测时间段为单次检测信号的持续时间。

6.根据权利要求5所述的自动计量方法，其特征在于，在步骤1)中，当其中一组激光对射单元(3)检测到罐体(8)时，作为起始时间；在两组激光对射单元(3)均没有检测到罐体(8)时，则判断罐体(8)位于两组所述激光对射单元(3)之间的股道上；在另一组激光对射单元(3)检测到罐体(8)直至检测不到罐体(8)时，则判断此罐体(8)离开，作为终止时间，所述起始时间与终止时间之间的时间段则为步骤3)中检测时间段。

7.根据权利要求6所述的自动计量方法，其特征在于，在步骤2)中，所述重量信号以波形的方式进行呈现，并将波形所处的时间段与检测信号所处的时间段进行关联。

8.根据权利要求7所述的自动计量方法，其特征在于，在步骤3)中，对在检测时间段内的罐号信号进行留取，对在检测时间段外的罐号信号进行舍去。