CN113340386A - 一种用于气动物流传输系统传输瓶质量检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于气动传送技术领域,具体公开一种用于气动物流传输系统传输瓶质量检测方法,包括:获取物流传输系统的传输管道中传输瓶经过预设第一检测光电和预设第二检测光电之间的光电检测差值t;基于光电检测差值t和预设传输瓶质量与光电检测差值解算公式求解传输瓶质量m。通过在传输管道中间隔设置两个光电检测传感器来检测传输瓶在两检测光电之间经过的时间差,进而利用时间差推算传输瓶的质量,方法简单有效,极大的节约了质量测量成本;通过预先测量不同质量传输瓶在检测光电处的下落速度,得到质量与速度的拟合关系曲线图,减少待测物理量个数,同时无需在传输管道中配置相应的速度测量设备,降低质量测量设备整体配置成本。
Description
技术领域
本发明属于气动传送技术领域,具体地说涉及一种用于气动物流传输系统传输瓶质量检测方法。
背景技术
医用气动物流系统是一种通过密闭管道,实现双向传输,自动发送接收传输瓶,并由电脑控制的传输系统,主要用于医院内各种日常物品的传输,实现了血液、样本、药品、单据、x光片、处方等小件物品在不同楼层楼宇间的快速自动化传递。随着气动物流传输系统的应用推广,如何有效的降低传输瓶到达工作站时因冲击产生的噪音是我们面临的难题,而这种冲击产生的噪音主要是由于传输瓶质量与输送风力不匹配导致,如果能在传送过程中对传输瓶进行重量检测,就可以根据检测到的重量实时调整系统内风机的运行频率,降低风机的运行能耗,同时还能避免传输瓶在到达工作站时因受到较大的冲力导致的噪音,甚至损坏传输瓶内的传输物品的情况发生。
因此,现有技术还有待于进一步发展和改进。
发明内容
针对现有技术的种种不足,为了解决上述问题,现提出一种用于气动物流传输系统传输瓶质量检测方法。本发明提供如下技术方案:
一种用于气动物流传输系统传输瓶质量检测方法,包括:
获取物流传输系统的传输管道中传输瓶经过预设第一检测光电和预设第二检测光电之间的光电检测差值t;
基于光电检测差值t和预设传输瓶质量与光电检测差值解算公式求解传输瓶质量m;
当光电检测差值t与预设匀速运动时间差T值不相等时,表明传输瓶在两检测光电之间做匀加速运动时,预设传输瓶质量与光电检测差值解算公式为
其中,L为预设第一检测光电和预设第二检测光电之间的距离,K和K1为与第一检测光电速度质量拟合曲线常数,g为重力加速度,P为传输管道内部气压,S为传输瓶的受力面积,f为管道内壁的摩擦力。
进一步的,当光电检测差值t与预设匀速运动时间差T值不相等时,获取传输瓶在预设第一检测光电处的运动速度v1;
基于匀加速运动计算公式L=v1t+at2/2以及牛顿第二定律mg-F=ma可推导出L=v1t+(mg-F)t2/2m=v1t+(mg-PS-f)t2/2m,其中,F为传输瓶在运动过程中受到的外力。
进一步的,获取传输瓶在预设第一检测光电处的运动速度v1的方法包括:
获取传输管道启始落点到预设第一检测光电安装位的距离L1;
进一步的,通过有限次实验测量特定质量范围的传输瓶从传输管道启始落点下落到预设第一检测光电安装位时的实际速度;
基于传输瓶质量和下落到预设第一检测光电安装位时的实际速度绘制拟合曲线图。
进一步的,特定质量范围的传输瓶为1-10kg的传输瓶。
进一步的,传输瓶在传输管道内传输过程中受恒定外力和自身重力作用做匀速运动或匀加速运动。
进一步的,传输瓶在传输管道内传输过程中所受恒定外力包括向上的浮力F1=PS以及相对运动时产生的向上摩擦力f,即传输瓶受到的外力F=PS+f。
进一步的,当光电检测差值t与预设匀速运动时间差T值相等时,表明传输瓶在两检测光电之间做匀速运动,则预设传输瓶质量的解算公式为m=(PS+f)/g。
有益效果:
1、通过在传输管道中间隔设置两个光电检测传感器来检测传输瓶在两检测光电之间经过的时间差,进而利用时间差推算传输瓶的质量,方法简单有效,极大的节约了质量测量成本;
2、通过预先测量不同质量传输瓶在检测光电处的下落速度,得到质量与速度的拟合关系曲线图,将速度转化成与质量相关的物理量,从而减少未知参数个数,减少待测物理量个数;
3、由于速度测量设备成本较高,将速度转换成与质量相关的函数后就能避免速度的测量过程,进而无需在传输管道中配置相应的速度测量设备,降低测量设备整体配置成本;
4、该方案可以在不改变原有气动物流传输系统运行结构和方式的基础上,通过增设光电传感器实现传输瓶质量的快速测量,便于快速安装及推广应用;
5、在自动检测出传输瓶质量的基础上,动态调整传输管道内的风压,降低风压提供端的能源损耗,实现节能减排效果,同时还可以根据传输瓶的质量通过调节风压降低传输瓶到位前的噪音。
附图说明
图1是本发明具体实施例中不同质量传输瓶和下落到预设第一检测光电安装位时的实际速度拟合曲线图。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合本发明的附图,对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述,基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例,都应当属于本申请保护的范围。此外,以下实施例中提到的方向用词,例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向,因此,使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。
一种用于气动物流传输系统传输瓶质量检测方法,包括:
获取物流传输系统的传输管道中传输瓶经过预设第一检测光电和预设第二检测光电之间的光电检测差值t;
基于光电检测差值t和预设传输瓶质量与光电检测差值解算公式求解传输瓶质量m;
当光电检测差值t与预设匀速运动时间差T值不相等时,表明传输瓶在两检测光电之间做匀加速运动时,预设传输瓶质量与光电检测差值解算公式为
其中,L为预设第一检测光电和预设第二检测光电之间的距离,K和K1为与第一检测光电速度质量拟合曲线常数,g为重力加速度,P为传输管道内部气压,S为传输瓶的受力面积,f为管道内壁的摩擦力。
进一步的,传输瓶在传输管道内传输过程中受恒定外力和自身重力作用做匀速运动或匀加速运动。
进一步的,传输瓶在传输管道内传输过程中所受恒定外力包括向上的浮力F1=PS以及相对运动时产生的向上摩擦力f,即传输瓶受到的外力F=PS+f。
传输瓶在带有风压的管道内运动,此时管道内部的气压向上为P,传输瓶的受力面积为S,因此传输瓶所受向上的浮力F1=PS为恒定力,传输瓶在管道内滑动,受到管道内壁的摩擦力f,摩擦力f与管道内壁的密封挤压有关,与重量无关,不考虑传输瓶的加工误差,认为外部尺寸相同,即摩擦力f为恒定大小,因此,传输瓶所受外力为F=F1+f。已知一号光电检测和二号光电检测的安装距离是L,两个检测开关出现信号的时间差为t,因此时间差值的大小与管道内部传输瓶的运动方式有关,而传输瓶的运动方式跟传输瓶的受力大小和方向有关,根据传输瓶的受力情况进行分析可知,传输瓶的运动会出现以下三种可能的情况:
(1)当传输瓶的重力G<F时,传输瓶不能克服外来力的影响向下运动,而我们实际使用情况是向下运动的,此种情况显然不符合我们的使用情况,因此不再分析此情况;
(2)当传输瓶的重力G>F时,传输瓶克服外来力的影响向下运动,实际运动可以看做距离一号光电检测一定距离,具有一个初速度v0,传输瓶受浮力和摩擦力的恒定外力影响,在管道中做匀加速运动,因此传输瓶在两个光电检测之间同样做匀加速运动,所以按照匀加速运动状态进行分析求解速度与质量关系;
进一步的,当光电检测差值t与预设匀速运动时间差T值不相等时,获取传输瓶在预设第一检测光电处的运动速度v1;
基于匀加速运动计算公式L=v1t+at2/2以及牛顿第二定律mg-F=ma可推导出L=v1t+(mg-F)t2/2m=v1t+(mg-PS-f)t2/2m,其中,F为传输瓶在运动过程中受到的外力。同一重量的传输瓶在经过第一检测光电的速度v1基本相同,因此可以利用有限次实验来得到不同重量的传输瓶在第一检测光电的不同速度v1对应关系表,利用对应关系表来推算出质量与速度之间的隐含关系,从而为上述公式减少一个未知物理量,使得上述公式中的未知参数仅剩时间差和质量,因此可以通过测量时间差来求解出传输瓶的质量。
进一步的,获取传输瓶在预设第一检测光电处的运动速度v1的方法包括:
获取传输管道启始落点到预设第一检测光电安装位的距离L1;
进一步的,通过有限次实验测量特定质量范围的传输瓶从传输管道启始落点下落到预设第一检测光电安装位时的实际速度;
基于传输瓶质量和下落到预设第一检测光电安装位时的实际速度绘制拟合曲线图,如图1所示。
进一步的,基于绘制的拟合曲线将公式简化为即传输瓶下落至预设第一检测光电时的速度仅与传输瓶的质量相关,通过拟合曲线得到第一检测光电速度质量拟合曲线常数K和K1的数值。由于速度测量设备成本较高,而检测光电的成本非常低,将速度转换成与质量相关的函数后就能避免速度的测量过程,进而无需在传输管道中配置相应的速度测量设备,降低测量设备整体配置成本,仅需配置一个用于实验测量绘制拟合曲线的速度测量设备,就能满足多条需质量检测传输管道的设备配置需求。
进一步的,特定质量范围的传输瓶为1-10kg的传输瓶。该实验数据选值范围能够涵盖所有需要通过传输瓶传输的物品重量情况,能够较为准确的反映出实际重量与实际速度之间的对应关系。
进一步的,基于获取的预设第一检测光电处的运动速度带入L=v1t+(mg-PS-f)t2/2m中,求得光电检测差值t与传输瓶质量m的解算公式由此得到了一个仅包含质量和时间差两个未知量的方程式,通过带入测量的时间差数值,即可得到质量的具体数值。
(3)当传输瓶的重力G=F时,传输瓶的受力达到平衡状态,实际运动可以看做距离一号光电检测一定距离,具有一个初速度v0,受浮力和摩擦力的恒定外力影响,在管道中做匀速运动,因此传输瓶在两个光电检测之间同样做匀速运动,所以可以按照匀速运动状态的受力平衡进行分析求解质量,而匀速运动的速度与初速度v0相同,两检测光电之间的距离L为已知量,因此传输瓶经过两检测光电之间的时间差即为定值T=L/v0。
进一步的,当光电检测差值t与预设匀速运动时间差T值相等时,表明传输瓶在两检测光电之间做匀速运动,则预设传输瓶质量的解算公式为m=(PS+f)/g。匀速运动过程中,由于受力平衡,传输瓶质量与运动速度无关,因此可通过比较时间差值与预设匀速运动时间差T值是否相同来快速得到在此时风压条件下的传输瓶质量。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
以上已将本发明做一详细说明,以上所述,仅为本发明之较佳实施例而已,当不能限定本发明实施范围,即凡依本申请范围所作均等变化与修饰,皆应仍属本发明涵盖范围内。
Claims (10)
2.根据权利要求1所述的一种用于气动物流传输系统传输瓶质量检测方法,其特征在于,当光电检测差值t与预设匀速运动时间差T值不相等时,获取传输瓶在预设第一检测光电处的运动速度v1;
基于匀加速运动计算公式L=v1t+at2/2以及牛顿第二定律mg-F=ma可推导出L=v1t+(mg-F)t2/2m=v1t+(mg-PS-f)t2/2m,其中,F为传输瓶在运动过程中受到的外力。
4.根据权利要求3所述的一种用于气动物流传输系统传输瓶质量检测方法,其特征在于,
通过有限次实验测量特定质量范围的传输瓶从传输管道启始落点下落到预设第一检测光电安装位时的实际速度;
基于传输瓶质量和下落到预设第一检测光电安装位时的实际速度绘制拟合曲线图。
6.根据权利要求4所述的一种用于气动物流传输系统传输瓶质量检测方法,其特征在于,特定质量范围的传输瓶为1-10kg的传输瓶。
8.根据权利要求1所述的一种用于气动物流传输系统传输瓶质量检测方法,其特征在于,传输瓶在传输管道内传输过程中受恒定外力和自身重力作用做匀速运动或匀加速运动。
9.根据权利要求8所述的一种用于气动物流传输系统传输瓶质量检测方法,其特征在于,传输瓶在传输管道内传输过程中所受恒定外力包括向上的浮力F1=PS以及相对运动时产生的向上摩擦力f,即传输瓶受到的外力F=PS+f。
10.根据权利要求1所述的一种用于气动物流传输系统传输瓶质量检测方法,其特征在于,当光电检测差值t与预设匀速运动时间差T值相等时,表明传输瓶在两检测光电之间做匀速运动,则预设传输瓶质量的解算公式为m=(PS+f)/g。
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