CN113060696B - 一种轨道式液体输送系统的稳控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种轨道式液体输送系统的稳控方法，轨道式液体输送系统包括轨道以及若干个输送装置，输送装置包括用于容纳液体的容器以及驱动器；方法包括：步骤A：主控制器电路获取驱动器负载变化信息；步骤B：主控制器电路获取液面状态信息；步骤E：主控制器电路根据液面状态信息与驱动器负载变化信息生成液体晃动状态信息，并将液体晃动状态信息作为液体反馈信息；步骤F：根据液体反馈信息，主控制器电路通过晃动抑制控制算法程序生成驱动调控信息并发送给对应的输送装置中的驱动器，用于调控输送装置的运动状态。通过上述设置，可解决目前轨道式液体输送系统中液体易晃动泼洒导致的运输稳定性差、可靠性差的问题。

Description

一种轨道式液体输送系统的稳控方法

技术领域

本发明涉及液体输送系统技术领域，具体涉及一种轨道式液体输送系统的稳控方法。

背景技术

目前，在食品、化工、医药等行业普遍采用轨道式输送系统来运送装在开口容器中的液体物质，如饮料、药剂等。

现有的轨道运动系统一般采用开环预定轨迹的控制方式，当快速输送液体或柔性物质时，易发生晃动、泼洒、残余振动等现象，导致输送的稳定性、可靠性及质量大幅下降。

为了避免由此带来的不利影响，通常需要降低轨道的传输速度，同时在液体被输送到指定地点后还需要等待一段时间，使其液面稳定下来，以消除因晃动产生的气泡、浑浊等杂质。即，现有的轨道运动系统缺乏实时在线检测液体晃动状态的能力，并且其开环预定轨迹的控制方式，也使其无法根据液体晃动情况来实时调整控制策略，以抑制或消除晃动。

为解决上述问题，目前轨道式输送系统中，通常的做法是采用比较保守的运动轨迹，降低其速度、尽量避免液体产生晃动，但是这也导致了传输速度大幅下降，影响到生产效率；并且也没有充分利用轨道运动系统的加速性能，造成了性能浪费。

因此，需要改进目前的稳控技术，对轨道式液体输送系统进行有效控制，以便于轨道式液体输送系统稳定高效地运输液体。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种轨道式液体输送系统的稳控方法，用来解决目前轨道式液体输送系统中液体易晃动泼洒导致的运输稳定性差、可靠性差的问题。

为了实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种轨道式液体输送系统的稳控方法，轨道式液体输送系统包括轨道以及若干个输送装置，所述输送装置包括用于容纳液体的容器以及驱动器；所述方法包括：

步骤A：主控制器电路获取驱动器负载变化信息；

步骤B：所述主控制器电路获取液面状态信息；

步骤E：所述主控制器电路根据所述液面状态信息与所述驱动器负载变化信息生成液体晃动状态信息，并将所述液体晃动状态信息作为液体反馈信息；

步骤F：根据所述液体反馈信息，所述主控制器电路通过晃动抑制控制算法程序生成驱动调控信息并发送给对应的输送装置中的驱动器，用于调控所述输送装置的运动状态。

作为本发明一实施方式的进一步改进，在步骤E之前，所述方法还包括：

步骤C：所述主控制器电路获取液面图像信息；

步骤D：所述主控制器电路通过深度学习算法处理所述液面图像信息，生成液面晃动图像信息；

步骤E具体包括：

步骤E1：所述主控制器电路将所述驱动器负载变化信息、所述液面状态信息、所述液面晃动图像信息三者进行融合，生成所述液体晃动状态信息。

作为本发明一实施方式的进一步改进，在步骤C之前，所述方法还包括：

相机实时拍摄液面图像，生成所述液面图像信息。

作为本发明一实施方式的进一步改进，在步骤B之前，所述方法还包括：

微控制器电路控制超声探头装置、通过所述超声探头装置的两个以上超声探头来检测液面高度信息；

所述微控制器电路根据所述液面高度信息进行信息处理与分析，生成所述液面状态信息并发送给所述主控制器电路。

作为本发明一实施方式的进一步改进，在步骤A之前，所述方法还包括：

所述微控制器电路测量对应驱动器的电压、电流信号，并通过状态观测器重构所述驱动器上承受的外部负载信息，从中提取出驱动器负载变化信息。

作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤E1中的融合方法具体为：

所述主控制器电路通过卡尔曼滤波融合方法将三种信息进行融合。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述液面状态信息为晃动波形信息和/或晃动频率信息。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述驱动器负载变化信息为幅度变化信息、频率变化信息、相位变化信息中的一种或多种。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述驱动调控信息为需要加载到所述驱动器上的电压调控信息和电流调控信息。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述输送装置还包括滑座，设于所述轨道上，用于放置所述容器；所述驱动器与所述滑座连接，用于驱动所述滑座带动所述容器沿着所述轨道运动；

在步骤D之后，所述方法还包括：

所述驱动器根据所述驱动调控信息调整所述滑座的运动状态，用于抑制所述容器内液面晃动。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：对轨道式液体输送系统进行稳定控制，通过主控制器电路监测驱动器负载变化、并同步获取液面状态信息，对两者结合并以算法计算，将分析得出的驱动调控信息发送给驱动器，用于调控输送装置的运动状态，以抑制液体的晃动情况、保持液体稳定性，从而高效运输液体。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例中轨道式液体输送系统的稳控方法的流程示意图；

图2是本申请一实施例中轨道式液体输送系统与稳控装置的结构框图；

图3是本申请一实施例中稳控装置的控制流程示意图。

其中附图中所涉及的标号如下：

轨道1，输送装置2，滑座21，驱动器22，容器23，超声探头3，主控制器电路41，微控制器电路42，液面图像拍摄装置5。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施方式及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明一实施例提供了一种轨道式液体输送系统的稳控方法，轨道式液体输送系统包括轨道1以及若干个输送装置2，所述输送装置2包括用于容纳液体的容器23以及驱动器22；所述方法包括：

步骤A：主控制器电路41获取驱动器负载变化信息；

步骤B：所述主控制器电路41获取液面状态信息；

步骤E：所述主控制器电路41根据所述液面状态信息与所述驱动器负载变化信息生成液体晃动状态信息，并将所述液体晃动状态信息作为液体反馈信息；

步骤F：根据所述液体反馈信息，所述主控制器电路41通过晃动抑制控制算法程序生成驱动调控信息并发送给对应的输送装置2中的驱动器22，用于调控所述输送装置2的运动状态。

具体的，对轨道式液体输送系统进行稳定控制，通过主控制器电路41监测驱动器22负载变化、并同步获取液面状态信息，对两者结合并以算法计算，将分析得出的驱动调控信息发送给驱动器22，用于调控输送装置2的运动状态，以抑制液体的晃动情况、保持液体稳定性，从而高效运输液体。

进一步的，在步骤E之前，所述方法还包括：

步骤C：所述主控制器电路41获取液面图像信息；

步骤D：所述主控制器电路41通过深度学习算法处理所述液面图像信息，生成液面晃动图像信息；

步骤E具体包括：

步骤E1：所述主控制器电路41将所述驱动器负载变化信息、所述液面状态信息、所述液面晃动图像信息三者进行融合，生成所述液体晃动状态信息。

进一步的，步骤E1中的融合方法具体为：

所述主控制器电路41通过卡尔曼滤波融合方法将三种信息进行融合。

在实际使用中，还可利用相机等液面图像拍摄装置5来实时拍摄液面图像，并将其传输至主控制器电路41，利用深度学习等算法处理图像，提取出液面晃动信息等特征。

由此，主控制器电路41接收超声信号参数和驱动器负载参数，利用卡尔曼滤波等融合方法将其与相机获取的液面晃动信息进行融合，得到更加准确可靠的液体晃动状态信息，将其作为反馈信号用于晃动抑制控制。

通过结合三种数据信息主控制器电路41可更准确地进行分析计算。

进一步的，在步骤C之前，所述方法还包括：

相机实时拍摄液面图像，生成所述液面图像信息。

在实际使用中，相机设于所有输送装置2的上方，用于拍摄液面图像。

如此，通过相机实时拍摄液面晃动情况，从而获取液面图像信息。

进一步的，在步骤B之前，所述方法还包括：

微控制器电路42控制超声探头装置、通过所述超声探头装置的两个以上超声探头3来检测液面高度信息；

所述微控制器电路42根据所述液面高度信息进行信息处理与分析，生成所述液面状态信息并发送给所述主控制器电路41。

进一步的，所述液面状态信息为晃动波形信息和/或晃动频率信息。

在实际使用中，控制器电路由主控制器电路41、微控制器电路42两者构成，由此整个控制器电路可实现分层控制，先检测、后分析、再调控，控制效果显著。

同时，超声探头3设于用于容纳液体的容器23上，在微控制器电路42的控制下，从容器23底部向上发射超声波，遇到液面后产生反射波信号，反射波经超声探头3接收后由微控制器电路42进行信号处理与分析，提取出液面高度信号，利用多个超声探头3可以实时提取出液面晃动的波形、频率等状态参数，并将其发送至主控制器电路41。

如此，超声探头装置通过超声波检测液面高度信息、实时监测液面高度状态，从而实时准确地监测液面晃动情况。

进一步的，在步骤A之前，所述方法还包括：

所述微控制器电路42测量对应驱动器22的电压、电流信号，并通过状态观测器重构所述驱动器22上承受的外部负载信息，从中提取出驱动器负载变化信息。

进一步的，所述驱动器负载变化信息为幅度变化信息、频率变化信息、相位变化信息中的一种或多种。

在实际使用中，微控制器电路42同时也实时测量驱动器22的电压、电流信号，并通过状态观测器等方法重构驱动器22上承受的外部负载信息，从中提取出负载变化的幅度、频率、相位等参数，并将其发送至主控制器电路41。

进一步的，所述驱动调控信息为需要加载到所述驱动器22上的电压调控信息和电流调控信息。

在实际使用中，主控制器电路41内运行晃动抑制控制算法程序，通过接收到的晃动状态反馈信号来调节需要加载到驱动器22的电压和电流，发送至微控制器电路42生成驱动信号并加载到驱动器22上，从而调整输送装置2的运动状态、抑制液面晃动。

进一步的，所述输送装置2还包括滑座21，设于所述轨道1上，用于放置所述容器23；所述驱动器22与所述滑座21连接，用于驱动所述滑座21带动所述容器23沿着所述轨道1运动；

在步骤D之后，所述方法还包括：

所述驱动器22根据所述驱动调控信息调整所述滑座21的运动状态，用于抑制所述容器23内液面晃动。

如此，输送装置2通过滑座21的滑行运动来运输液体，可提升运输稳定性。

如图2至图3所示，在具体实施例中，稳控装置包括超声探头3、相机、微控制器电路42、主控制器电路41，以及基本的轨道1、滑座21和开口容器23。

滑座21由电机等驱动器22驱动，可沿轨道1运动。

超声探头3安装于滑座21内，在微控制器电路42的控制下从开口容器23底部向上发射超声波，遇到液面后产生反射波信号，反射波经超声探头3接收后由微控制器电路42进行信号处理与分析，提取出液面高度信号，利用多个超声探头3可以实时提取出液面晃动的波形、频率等状态参数，并将其发送至主控制器电路41。

微控制器电路42同时也实时测量驱动器22的电压、电流信号，并通过状态观测器等方法重构驱动器22上承受的外部负载信息，从中提取出负载变化的幅度、频率、相位等参数，并将其发送至主控制器电路41。

此外，利用相机实时拍摄液面图像，将其传输至主控制器电路41，利用深度学习等算法处理图像，提取出液面晃动信息等特征。

主控制器电路41接收来自微控制器电路42的超声信号参数和驱动器22负载参数，利用卡尔曼滤波等融合方法将其与相机获取的液面晃动信息进行融合，得到更加准确可靠的液体晃动状态信息，将其作为反馈信号用于晃动抑制控制。

主控制器电路41内运行晃动抑制控制算法程序，通过接收到的晃动状态反馈信号来调节需要加载到驱动器22的电压和电流，发送至微控制器电路42生成驱动信号并加载到驱动器22上从而调整滑座21的运动状态、抑制液面晃动。

综上，本发明针对轨道式液体输送系统进行稳定控制，利用轨道系统驱动器22的电信号、超声传感器、相机图像来检测液体晃动，并运用自动控制程序抑制液体晃动，通过轨道运动系统平稳、高速地传输液体物质，可显著提高传输的效率和质量。

与现有的技术比较，本发明具有以下优点：

1、可实时在线检测液体晃动状态，并通过反馈控制抑制晃动、避免泼洒，从而提高输送液体的稳定性、可靠性及质量；

2、可以实现高速输送的同时抑制晃动，也避免了气泡、浑浊等产生，输送完无需等待，大幅提高生产效率；

3、充分利用轨道运动系统的加速性能，避免了其性能浪费；

4、系统采用分层结构，可扩展性强，滑座数量方便扩充。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种轨道式液体输送系统的稳控方法，轨道式液体输送系统包括轨道以及若干个输送装置，所述输送装置包括用于容纳液体的容器以及驱动器；其特征在于，所述方法包括：

步骤A：主控制器电路获取驱动器负载变化信息；

步骤B：所述主控制器电路获取液面状态信息；

步骤E：所述主控制器电路根据所述液面状态信息与所述驱动器负载变化信息生成液体晃动状态信息，并将所述液体晃动状态信息作为液体反馈信息；

步骤F：根据所述液体反馈信息，所述主控制器电路通过晃动抑制控制算法程序生成驱动调控信息并发送给对应的输送装置中的驱动器，用于调控所述输送装置的运动状态；其中，

在步骤E之前，所述方法还包括：

步骤C：所述主控制器电路获取液面图像信息；

步骤D：所述主控制器电路通过深度学习算法处理所述液面图像信息，生成液面晃动图像信息；

步骤E具体包括：

步骤E1：所述主控制器电路将所述驱动器负载变化信息、所述液面状态信息、所述液面晃动图像信息三者进行融合，生成所述液体晃动状态信息。

2.根据权利要求1所述的轨道式液体输送系统的稳控方法，其特征在于，在步骤C之前，所述方法还包括：

相机实时拍摄液面图像，生成所述液面图像信息。

3.根据权利要求2所述的轨道式液体输送系统的稳控方法，其特征在于，在步骤B之前，所述方法还包括：

微控制器电路控制超声探头装置、通过所述超声探头装置的两个以上超声探头来检测液面高度信息；

所述微控制器电路根据所述液面高度信息进行信息处理与分析，生成所述液面状态信息并发送给所述主控制器电路。

4.根据权利要求3所述的轨道式液体输送系统的稳控方法，其特征在于，在步骤A之前，所述方法还包括：

所述微控制器电路测量对应驱动器的电压、电流信号，并通过状态观测器重构所述驱动器上承受的外部负载信息，从中提取出驱动器负载变化信息。

5.根据权利要求1或4所述的轨道式液体输送系统的稳控方法，其特征在于，步骤E1中的融合方法具体为：

所述主控制器电路通过卡尔曼滤波融合方法将三种信息进行融合。

6.根据权利要求5所述的轨道式液体输送系统的稳控方法，其特征在于，所述液面状态信息为晃动波形信息和/或晃动频率信息。

7.根据权利要求6所述的轨道式液体输送系统的稳控方法，其特征在于，所述驱动器负载变化信息为幅度变化信息、频率变化信息、相位变化信息中的一种或多种。

8.根据权利要求7所述的轨道式液体输送系统的稳控方法，其特征在于，所述驱动调控信息为需要加载到所述驱动器上的电压调控信息和电流调控信息。

9.根据权利要求8所述的轨道式液体输送系统的稳控方法，其特征在于，所述输送装置还包括滑座，设于所述轨道上，用于放置所述容器；所述驱动器与所述滑座连接，用于驱动所述滑座带动所述容器沿着所述轨道运动；

在步骤D之后，所述方法还包括：

所述驱动器根据所述驱动调控信息调整所述滑座的运动状态，用于抑制所述容器内液面晃动。

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