CN113682743A - 用于检测采矿系统中输送机张力的传感器系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种输送机系统，包括链轮、输送机元件、传感器、张紧系统和电子处理器。输送机元件连接到链轮以围绕链轮运动。传感器位于链轮附近并且被配置成生成输出信号，所述输出信号指示输送机元件的检测。电子处理器被连接到传感器和张紧系统。电子处理器被配置为接收来自传感器的输出信号，基于所述输出信号估计所述输送机件的轨迹，基于输送机件的估计轨迹来确定松弛距离的值，并且基于松弛距离的值控制所述张紧系统。

Description

用于检测采矿系统中输送机张力的传感器系统和方法
本申请是2018年10月16日提交的，申请号为201811203826.2，名称为“用于检测采矿系统中输送机张力的传感器系统和方法”的中国发明专利申请的分案申请。
相关申请
本申请要求于2017年10月17日提交的美国临时专利申请第62/573,552号的权益，该申请的全部内容以参考的方式并入本申请。
技术领域
本发明涉及用于检测诸如刮板输送机(“AFC”)或梁式装载机(“BSL”)那样的输送机的张力的方法和系统。
发明内容
在一个实施例中，本发明提供一种输送机系统，其包括链轮、输送机元件、传感器、张紧系统和电子处理器。输送机元件连接到链轮以围绕链轮运动。传感器位于链轮附近并且被配置成生成输出信号，所述输出信号指示对输送机元件的检测。电子处理器被连接到传感器和张紧系统。电子处理器被配置为接收来自传感器的输出信号，基于所述输出信号估计所述输送机元件的轨迹，基于输送机元件的估计轨迹来确定松弛距离的值，并且基于松弛距离的值控制所述张紧系统。
在另一个实施例中，本发明提供一种用于控制输送机系统的输送机元件中的张力的计算机实现的方法。所述输送机系统包括输送机元件、链轮、传感器、处理器和张紧系统。所述方法包括：在所述处理器处，接收来自位于所述链轮附近的传感器的输出信号；基于来自所述传感器的输出信号，使用所述处理器来估计输送机元件的轨迹；基于所述输送机元件的估计轨迹，使用所述处理器来确定松弛距离的值；以及基于所述松弛距离的值，使用所述处理器来控制张紧系统。
在另一个实施例中，本发明提供一种用于控制输送机系统的输送机元件中的张力的控制器。所述控制器包括非瞬变计算机可读介质和处理器。所述控制器包括被存储在计算机可读介质中的计算机可执行指令，以用于控制所述输送机系统的操作以：接收来自位于链轮附近的传感器的输出信号；基于来自所述传感器的输出信号，估计所述输送机元件的轨迹；基于所述输送机元件的估计轨迹，确定松弛距离的值；以及基于所述松弛距离的值，控制张紧系统。
在另一个实施例中，本发明提供一种输送机系统，所述输送机系统包括：链轮、输送机元件、传感器、张紧系统以及电子处理器。输送机元件被连接到所述链轮以围绕所述链轮运动。传感器位于所述链轮附近。所述传感器被配置成生成具有指示在所述传感器与输送机元件之间的距离的值的模拟输出信号。电子处理器被连接到所述传感器和张紧系统。所述电子处理器被配置为：接收来自所述传感器的所述模拟输出信号；确定所述模拟输出信号的值是否在预定范围内，当所述模拟输出信号的值在所述预定范围之外时，基于所述模拟输出信号的值来确定张力校正量，以及基于所述张力校正量来控制所述张紧系统。
在详细解释本发明的任何实施例之前，应当看到，本发明的应用不限于以下描述中阐述的或附图中示出的组件的配置和布置的细节。本发明能够具有其他实施例并且能够以各种方式实践或实施。而且，应当看到，这里使用的措辞和术语是出于描述的目的，不应该被认为是限制性的。本文中“包括”、“包含”或“具有”及其变体意在包括其后列出的项目及其等同物以及附加项目。除非另有说明或限制，否则术语“安装”、“连接”、“支撑”和“耦合”及其变型被广义使用并且包括直接和间接安装、连接、支撑和耦合。
另外，应当看到，本发明的实施例可以包括硬件、软件和电子组件或模块，出于讨论的目的，这些组件或模块被示出和描述成就好像大多数组件仅以硬件实现。然而，本领域普通技术人员基于对该详细描述的阅读将认识到，在至少一个实施例中，本发明的基于电子的方面可以用可由一个或多个处理单元(例如微处理器和/或专用集成电路(“ASIC”)执行的软件实现(例如，被存储在非瞬变性计算机可读介质)。因此，应该指出，可以利用多个基于硬件和软件的设备以及多个不同的结构组件来实现本发明。例如，说明书中描述的“服务器”和“计算设备”可以包括一个或多个处理单元、一个或多个计算机可读介质模块、一个或多个输入/输出接口以及连接组件的各种连接(例如，系统总线)。
通过考虑详细描述和附图，本发明的其他方面将变得显而易见。
附图说明
图1是输送机系统的示意图。
图2是用于图1的输送机系统的控制系统的框图。
图3示出了根据本发明实施例的图2所示控制系统的传感器组件。
图4示出了图3的模拟输出传感器的底面透视图。
图5是通过使用图3的传感器组件来用于保持图1的输送机系统中的张力的过程。
图6示出了根据本发明实施例的图2所示控制系统的传感器组件。
图7是示出来自传感器组件的输出信号的不同组合与相应的输送机状态之间的关系的图表。
图8是通过使用图6的传感器组件来保持图1所示输送机系统中的张力的过程。
图9示出了根据本发明实施例的图2所示控制系统的传感器组件。
图10A-10D示出了用于图1的输送机系统的链轨迹。
图11示出了根据本发明实施例的图2所示控制系统的传感器组件。
图12是通过使用图11的传感组件来保持图1的输送机系统中的张力的过程。
图13是用于分析图1的输送机系统是否接近不可接受的张力范围的过程。
具体实施方式
输送机系统通常用于采矿作业以运输物料。例如，在长壁采矿中，梁式分段装载输送机系统用于将开采的煤从刮板输送机(“AFC”)输送到用于将煤输送到地面的主输送机。图1示出了用于输送矿物材料的输送机系统100的示意图。如图1所示，输送机系统100包括输送机105、第一输送机轴110、第二输送机轴115、第一输送链120和第二输送链125。在一些实施例中，输送机105可包括更多或更少的输送链。在一些实施例中，输送链120、125由不同的输送机元件(例如输送带等)代替。输送机系统100至少部分地由框架130支撑(参见图3)。在一些实施例中，框架130包括用于支撑第一输送轴110的第一端部，用于支撑第二输送轴115的第二端部，以及用于支撑第一输送链120和第二输送链125或其他输送机元件的输送盘。第一输送链120和第二输送链125(例如，输送机元件)布置成围绕第一输送轴110和第二输送轴115，以形成输送机105。如图1所示，第一输送链120被布置成围绕第一输送轴110的第一端和围绕第二输送轴115的第一端，而第二输送链125被布置成围绕第一输送轴110的第二端和围绕第二输送轴115的第二端。
每个输送轴110、115均包括用于各个输送机元件的链轮。链轮与输送机元件接合，以使输送机元件绕链轮返回。在所示实施例中，每个输送轴110、115均包括两个链轮。在所示实施例中，第一输送轴110上的第一链轮132接合第一输送链120，第一输送轴110上的第二链轮135接合第二输送链125。类似地，第二输送轴115上的第三链轮140接合第一输送链120，第二输送轴115上的第四链轮145接合第二输送链125。链轮132、135、140、145由一个或多个驱动机构(例如电动机)驱动，驱动机构使得链120、125围绕第一输送轴110和第二输送轴115运动，从而输送机105输送采矿材料。在所示的实施例中，输送机105包括刮板150，其与输送机105一起帮助运输采矿材料。如图1所示，刮板由第一输送链120和第二输送链125支撑。在一些实施例中，输送机105还包括覆盖和保护输送链120、125的链罩。
在所示实施例中，输送机系统100是长壁采矿系统的梁式分段装载机的一部分。然而，在其他实施例中，输送机系统100可以是不同采矿机器的一部分，例如，刮板输送机、给料破碎机、长壁采矿系统中的主输送机等。
图2示出了用于输送机系统100的控制系统200的框图。控制系统200被配置成使得输送机系统100保持在适当的张力范围内。当输送机105不适当地张紧时(例如，输送机105的张力在适当的张力范围之外)，采矿材料可能无法高效地运输。另外，当输送机105不适当地张紧时，输送机105可能更容易磨损、发生故障或两者兼有。适当的张力范围可以随着例如由输送机105输送的材料、所使用的输送机元件的类型、输送机105的操作速度或其组合而变化。例如，输送机105的适当的张力对应于不太高或不太低的张力值。当输送机105中添加更多的材料时，输送机105中的过高的张力会损坏输送机105(例如，可能导致输送机105破裂)。输送机105中的过低的张力会导致松弛链(例如，链轮和输送链之间的距离)。输送机中的适当张力对应于下述情况：对于输送机105的当前操作状态，张力不太高或太低。
如图2所示，控制系统200包括传感器组件205、张紧系统210和电子处理器215。传感器组件205被配置成基于对输送机元件(例如，第一输送机链120和第二输送机链125)的检测而生成输出信号。电子处理器215例如是包括处理单元和存储器的控制器。存储器可以是非瞬变计算机可读介质，其可操作用于存储可由处理器检索并由处理器执行的可执行指令。可执行指令对应于本文描述的各种控制技术和过程。术语电子处理器和控制器在本文中可互换使用。
张紧系统210改变第一输送轴110和第二输送轴115之间的距离。第一输送轴110和第二输送轴115之间的距离设定输送机105的张力。当第一输送轴110和第二输送轴115之间的距离增加时，输送机105的张力也增加。相反，当第一传送轴110和第二传送轴115之间的距离减小时，输送机105的张力减小。在一些实施例中，张紧系统210包括连接到第一输送轴110的第一液压缸和连接到第二输送轴115的第二液压缸。在其他实施例中，张紧系统210可包括更多或更少的液压缸。液压缸改变各个输送轴110、115的位置，从而改变第一输送轴110和第二输送轴115之间的距离。如上所述，当第一输送轴110和第二输送轴115之间的距离改变时，输送机105的张力也发生变化。液压缸可以例如由液压系统驱动。
如图2所示，电子处理器215连接到传感器组件205和张紧系统210。具体地，电子处理器215接收来自传感器组件205的输出信号，基于输出信号确定输送机105是否在适当的张力范围内，以及当输送机105在适当的张力范围之外时，或当电子处理器215预测输送机105将在适当的张力范围之外而张紧系统210没有预防性动作时，激活张紧系统210。在一个实施例中，张紧系统210包括用来驱动液压缸的液压和/或电子系统。在这样的实施例中，当要改变第一输送轴110和第二输送轴115之间的距离时，电子处理器215将发送激活信号到张紧系统210。
图3示出了传感器组件205的实施例300。在所示实施例300中，传感器组件205包括用于每个输送机元件(即，每个输送链120、125)的模拟输出传感器310。例如，第一模拟输出传感器310检测第一输送链120的特性，第二模拟输出传感器310检测第二输送链125的特性。虽然图3仅示出了位于第一链轮132附近的单个模拟输出传感器310以检测第一输送链120的特性，但第二模拟输出传感器310可类似地布置在第二链轮135或第四链轮145附近以检测第二输送链125的特性。在一些实施例中，附加的模拟输出传感器可以布置在第三链轮140附近以获得第一输送链120的张力的第二测量值，并且另一个传感器可以布置在第四链轮145附近以获得第二输送链125的张力的第二测量值。如图3所示，模拟输出传感器310由框架130支撑在第一输送链120(例如，输送机元件)的卸载点附近。
模拟输出传感器310可以是例如超声波传感器、红外传感器、磁力计等。模拟输出传感器310生成模拟输出信号，模拟输出信号指示模拟输出传感器310和第一输送链120之间的距离。具体地，模拟输出信号具有可变输出范围，诸如，例如0-10V、200-500MHz、100-300μF等。模拟输出信号的值(例如，大小)与模拟输出传感器310和第一输送链120之间的距离线性相关。在所示实施例中，模拟输出信号的值随着模拟输出传感器310与第一输送链120之间的距离的减小而增加。也就是说，当第一输送链120位于模拟输出传感器310的检测区域325的边缘320处时，模拟输出传感器310输出最小值。模拟输出传感器310由此至少提供第一输送链120的松弛距离的间接测量值。然后，电子处理器215可以确定张紧系统210是否将被激活(例如，输送机105是否需要改变其张力)。因为模拟输出传感器310生成可变输出信号，所以对于输送链120、125的松弛距离，张紧系统210的控制可以比例如通过使用开关类的检测器更精确。此外，单个模拟输出传感器310生成比使用仅仅生成二进制输出的开关类的检测器更精确的信息。因此，通过使用模拟输出传感器310，可以实现部件总数的减少。在一些实施例中，模拟输出传感器310利用飞行时间(time of flight)测量来生成模拟输出信号。然而，在其他实施例中，利用不同的测量技术来生成模拟输出信号。图4示出了模拟输出传感器310的布置的另一个透视图。具体地，图4示出了模拟输出传感器310的底面透视图。在所示实施例中，模拟输出传感器310是超声波传感器，其被配置成生成指示在模拟输出传感器310和第一输送链120之间距离的可变输出信号。
图5是示出通过使用在图3所示的布置或图4所示的布置中的传感器组件205的实施例300来将输送机系统100保持在适当张力的方法350的流程图。在步骤355中，模拟输出传感器310生成指示模拟输出传感器310和第一输送链120之间距离的模拟输出信号。电子处理器215接收模拟输出信号(步骤360)并确定该模拟输出信号是否在可接受的范围内(步骤365)。所述可接受的范围被预先确定和存储的。电子处理器215访问所述可接受的范围，并将模拟输出信号的大小与可接受的范围进行比较。在一些实施例中，电子处理器215可以例如参考存储模拟输出信号的不同大小的查找表并指示特定大小或大小范围是否可接受。模拟输出信号的可接受范围优选地落在模拟输出传感器310的可能输出的大约一半处。例如，当模拟输出传感器310具有大约0V-10V的输出范围时，可接受的范围可以是例如，4V-6V。
当模拟输出信号在可接受的范围内时，电子处理器215继续监视第一输送链120并接收来自模拟输出传感器310的模拟输出信号。另一方面，当模拟输出信号是在可接受范围之外，电子处理器215确定校正量(步骤370)。校正量指示输送机105需要增加或减小张力的量。因为模拟输出信号提供可变输出信号，所以模拟输出信号的大小可用于更精确地确定输送机105张力的将被改变的量。
在一个实施例中，电子处理器215通过计算在模拟输出信号与可接受范围之间的差来确定校正量。例如，当模拟输出信号是2V(例如，指示第一输送链120处在欠张紧)时，电子处理器215可以通过计算4V(例如，可接受范围的最低值)与2V的模拟输出信号之间的差值来确定校正量。电子处理器215计算该差值约为2V。
在一些实施例中，电子处理器215将可接受范围与模拟输出信号的差值转换成第一输送轴110与第二输送轴115之间的距离的相应变化。在上面的示例中，电子处理器215然后可以确定2V的差值对应于第一输送轴110与第二输送轴115之间大约10英寸的变化。电子处理器215可以分配校正量的方向以指示张紧系统210是增加输送机105的张力还是减小输送机105的张力。例如，当模拟输出信号指示输送机105过张紧时，电子处理器215可以将校正量设置为负值(例如，-2V)，以指示张紧系统210将减小输送机105的张力。
在确定校正量之后，电子处理器215基于校正量发送控制信号以激活张紧系统210(步骤375)。具体地，电子处理器215向张紧系统210发送激活信号，使得张紧系统210将第一输送轴110和第二输送轴115之间的距离改变校正量。在一些实施例中，张紧系统210可包括计时器，该计时器设定张紧系统210被激活以改变第一输送轴110和第二输送轴115之间距离的持续时间。在这样的实施例中，校正量可对应到计时器的持续时间。在上述示例中，模拟输出信号和可接受范围之间的差值是2V，校正量可以是例如10秒。在这样的实施例中，计时器的持续时间(例如，校正量)可以基于张紧系统210的平均速度。张紧系统210的速度可以是通过电子处理器215存储(或从存储器访问)的预定量。然后，电子处理器215返回步骤355，并继续监视关于可接受范围的模拟输出信号。
图6示出了传感器组件205的另一实施例400。在所示实施例400中，传感器组件205包括两组接近度传感器405、410。第一组接近度传感器405位于输送机105的阻挡侧(例如，到第一链轮132的外侧)。第一组接近度传感器405包括第一接近度传感器415、第二接近度传感器420和第三接近度传感器425。第二组接近度传感器410位于输送机105的行进侧(例如，到第一链轮132的内部)。第二组接近度传感器410包括第四接近度传感器430、第五接近度传感器435和第六接近度传感器440。在所示实施例中，接近度传感器415-440中的每一个在检测到第一输送链120(或刮板150)时被激励。在所示的示例中，接近度传感器415-440是具有40mm的近似检测范围的电感式接近开关传感器。因此，接近度传感器415-440中的每一个均生成二进制输出信号，该二进制输出信号被发送到电子处理器215。在一些实施例中，接近度传感器415-440可以是长距离红外仪(longer range IR)、激光器等。如下面进一步详细解释的，电子处理器215基于从第一组接近度传感器405和第二组接近度传感器410接收的二进制输出信号的组合来确定是否需要激活张紧系统210。在其他实施例中，第一组接近度传感器405和第二组接近度传感器410可包括更多或更少的接近度传感器。在所示实施例中，通过增加接近度传感器415-440的数量并减小每个接近度传感器415-440之间的距离能改善传感器组件205的实施例400的精度。
如图6所示，第一接近度传感器415、第二接近度传感器420和第三接近度传感器425线性地排列，其中第一接近度传感器415位于最靠近第一链轮132的位置，第三接近度传感器425位于离第一链轮132最远的位置。类似地，第四接近度传感器430、第五接近度传感器435和第六接近度传感器440线性地排列，其中第四接近度传感器430位于最靠近第一链轮132的位置，并且第六接近度传感器440位于离第一链轮132最远的位置。第一接近度传感器415和第四接近度传感器430位于第一高度(例如，距第一链轮132或支撑框架的距离)。类似地，第二接近度传感器420和第五接近度传感器435位于不同于第一高度的第二高度，并且第三接近度传感器425和第六接近度传感器440位于不同于第一高度和第二高度的第三高度。在所示实施例中，第一高度对应于0mm的松弛距离，第二高度对应于75mm的松弛距离，以及第三高度对应于150mm的松弛距离。也就是说，当第一输送链120处于第一高度时，第一输送链120具有0mm的松弛距离，当第一输送链120处于第二高度时，第一输送链120具有75mm的松弛距离，以及当第一输送链120处于第三高度时，第一输送链120具有150mm的松弛距离。因为第一组接近度传感器405和第二组接近度传感器410位于第一链轮132的相对侧，所以每个接近度传感器的输出的组合提供关于第一输送链120的松弛距离(因此对于输送机105的张力)的更准确的信息。
图7示出了指示传感器输出的不同组合以及每个组合指示了关于输送机105的张力的什么状态的示例性图表。示例性图示出了“X”，其表示来自该特定传感器的信号对于确定输送机105的状态是无关紧要的。由于每组405、410中的接近度传感器线性地排列，距离链轮132最远的接近度传感器的信号表示第一输送链120的松弛距离，因此来自更靠近链轮132的接近度传感器的信号不被考虑用来确定输送机105的张力状态。例如，当第二传感器420输出正信号时(例如，指示第一输送链120是在第二传感器的检测范围内)，第一传感器415的输出对于确定输送机105的张力状态是无关紧要的，因此它被设置为“X”。
基于所示的图表，当从第一传感器415和第四传感器430接收到正信号(例如，第一输送链120在第一传感器415和第四传感器430的检测范围内)，以及从第二传感器420、、第三传感器425、第五传感器435和第六传感器440接收负信号(例如，第一输送链120在第二传感器、第三传感器、第五传感器和第六传感器的检测范围之外)时，指示输送机105的过张紧状态。还如示例性图表中所示，输送机105的欠张紧状态由来自接近度传感器415-440的六种不同输出组合指示。另外，通过利用图6的传感器装置，还可以检测输送机105的异常状况。在所示实施例中，当例如第一传感器415输出正信号但第二组传感器输出负信号时，以及个别地，当第四传感器430输出正信号，但第一组405传感器输出负信号时，可以指示输送机105的异常状况。该输出可以指示例如输送机弯曲或遇到异常负载状况。缺失来自第一组接近度传感器405或第二组接近度传感器410的正信号也可指示接近度传感器中的一个发生故障。
图8示出了一种使用传感器组件205的实施例400将输送机系统100保持在适当张力的方法450。在步骤455中，电子处理器215接收来自接近度传感器415-440中的每一个的输出信号。然后，电子处理器215识别来自接近度传感器415-440的适用的输出组合(步骤460)。例如，电子处理器215可以确定来自图7的示例性图表的哪个输出组合匹配于由电子处理器215接收的接近度输出信号。在一些实施例中，电子处理器215可以从存储器访问类似于图7的示例性图表的查找表。然而，在其他实施例中，电子处理器215可以应用在软件中的规则和阈值来确定与由电子处理器215接收的输出信号相匹配的输出的组合。然后，电子处理器215基于由电子处理器215接收的接近度输出信号的组合，确定输送机105的张力状态(步骤465)。
当电子处理器215确定输送机105过张紧时，电子处理器215激活张紧系统210以减小输送机105的张力(步骤470)。另一方面，当电子处理器215确定输送机105欠张紧时，电子处理器215激活张紧系统210以增加输送机105的张力(步骤475)。在一些实施例中，电子处理器215还可以基于由电子处理器215接收的接近度输出信号来检测输送机105的异常状况。当电子处理器215检测到异常情况时，产生警报(步骤480)。在一些实施例中，警报可以经由例如人机界面、扬声器或外部设备(例如，智能手机、蜂窝电话、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机等)传达给操作员。如图8所示，电子处理器215在步骤455继续监视接近度输出信号，以继续监视输送机105的张力。
图9示出了传感器组件205的另一实施例500。在所示实施例500中，传感器组件205包括第一接近度传感器505和第二接近度传感器510。如图9所示，第一接近度传感器505具有由箭头A所示的第一检测方向，而第二接近度传感器510具有由箭头B所示的第二检测方向。在所示实施例中，第一检测方向大约垂直于第二检测方向。类似于第二实施例400的接近度传感器415-440，当检测到第一输送链120(或刮板150)时，第一接近度传感器505和第二接近度传感器510也被激励。因此，第一接近度传感器505和第二接近度传感器510生成指示第一输送链120(或飞行杆)是否处在传感器505、510的检测范围内的二进制输出信号。
在所示实施例中，第一接近度传感器505检测在第一接近度传感器505和第一输送链120之间的竖直距离。第二接近度传感器510检测在第二接近度传感器510和第一输送链120之间的水平距离。图9示出了当输送机105过张紧并且第一输送链120处在第一接近度传感器505的第一检测范围515之外以及在第二接近度传感器510的第二检测范围520之外时的示例。
当利用传感器组件205的实施例500时，电子处理器215执行类似于图8中所示的方法450的方法。例如，电子处理器215接收来自第一接近度传感器505和第二接近度传感器510的输出信号，并基于输出信号的组合确定第一输送链120是欠张紧还是过张紧，或是在可接受的张力范围内。例如，如图9所示，当第一接近度传感器505和第二接近度传感器510产生负(或零)信号时，电子处理器215确定输送机105欠张紧。另一方面，当接近度传感器505、510中只有一个产生正信号时，电子处理器215确定输送机105被适当地张紧。最后，当第一和第二接近度传感器505、510都产生正信号时，电子处理器215确定输送机过张紧。然后，当输送机105处在适当的张力范围之外时，电子处理器215可以激活张紧系统。
在一些实施例中，电子处理器215使用传感器组件205的传感器实施例400或传感器实施例500接收接近度输出信号，并基于来自各种接近度传感器415-440、505、510的输出信号生成估计的链轨迹。例如，图10A-10D示出了基于来自接近度传感器的输出信号的各种生成的链轨迹。值得注意的是，基于来自模拟输出传感器310的输出，或者在一些实施例中，基于来自一起使用的多个模拟输出传感器310的输出，也可以生成链轨迹。图10A示出在其中第一输送链120是过张紧并且具有大约0mm的松弛距离时生成的链轨迹。图10B和10C示出了在其中第一输送链120被适当地张紧并且分别具有50mm(图10B)和100mm(图10C)的松弛距离时生成的链轨迹。图10D示出了在其中第一输送链120是欠张紧并且具有大约150mm的松弛距离时生成的链轨迹。在其中生成链轨迹的实施例中，电子处理器215可以使用来自接近度传感器415-440、505、510或模拟输出传感器310的输出信号来生成估计的链轨迹，然后可以从生成的链轨迹而不是直接从输出传感器信号确定松弛距离。
图11示出了传感器组件205的另一个实施例600。在所示实施例600中，传感器组件205包括第一视觉传感器605。视觉传感器605可以例如是激光发射器/扫描器、LiDAR(光检测和测距)传感器、相机等。与上述接近度传感器415-440、505、510和模拟输出传感器310不同，视觉传感器605捕获图像数据。如在显示的实施例中所示，视觉传感器605位于第一链轮132附近并且指向第一输送链120。
图12是示出使用传感器组件205的第四实施例600将输送机系统100保持在适当张力的方法650的流程图。在步骤655中，电子处理器215从视觉传感器605接收图像数据。电子处理器215然后识别在由视觉传感器605捕获的图像数据中的第一输送链120(步骤660)。电子处理器215利用若干图像处理技术从由视觉传感器605捕获的图像数据中识别输送链120，例如形状识别、直边检测、离群点检测等。基于图像数据和识别的输送链120，电子处理器215然后生成估计的链轨迹(步骤665)。估计的链轨迹可以类似于例如图10A-10D中所示的那些。在所示实施例中，电子处理器215继续测量距离估计的链轨迹的松弛距离(步骤670)。换句话说，松弛距离是从虚拟估计链轨迹而不是从第一输送链120本身测量的。然后，电子处理器215确定测量的松弛距离是否在可接受的范围内(步骤675)。可接受的范围可以是例如25-120mm之间。因此，当松弛距离小于25mm或大于120mm时，电子处理器215确定松弛距离在可接受的范围之外。当松弛距离在可接受的范围内时，电子处理器215继续从视觉传感器605接收图像数据(步骤655)。否则，当松弛距离在可接受范围之外时，电子处理器215激活张紧系统(步骤680)，然后继续从视觉传感器605接收图像数据(步骤655)。
在一些实施例中，电子处理器215将关于输送机105的张力的每个测量值存储在存储器中。基于存储的测量值，电子处理器215还能够实施趋势分析以识别输送机105何时可能在可接受的张力范围之外。图13是示出分析先前获取的输送机张力数据以确定输送机105是趋向于欠张紧还是过张紧的示例性方法700的流程图。如图13所示，电子处理器215从上述传感器组件205的实施例中的一个接收传感器信号(步骤705)。然后，电子处理器215存储所接收的传感器信号(步骤710)。当实施趋势分析时，电子处理器215访问先前存储的传感器信号(步骤715)。然后，电子处理器215确定当前传感器信号与先前存储的传感器信号之间的差异(步骤720)。在步骤725，电子处理器215继续确定该差值是否大于预定量(例如，指示松弛距离增加了大于例如30mm)。当电子处理器确定差异不大于预定量时，电子处理器继续接收传感器信号，如步骤705所述那样。另一方面，当电子处理器215确定差值大于预定量时，电子处理器激活张紧系统210，以防止输送机105变成欠张紧或过张紧(步骤730)。
在一个实施例中，电子处理器215访问与张紧系统210的先前激活相关联的传感器信号。例如，电子处理器215访问张紧系统210前五次被激活的传感器信号。然后，电子处理器215在激活张紧系统210之前识别与先前信号相关联的模式。然后，电子处理器215将最近接收的传感器信号与识别的模式进行比较。当最近接收的传感器信号与识别的模式匹配时，电子处理器激活张紧系统210以禁止输送机105变得欠张紧或过张紧。在一些实施例中，电子处理器215访问先前存储的传感器信号并计算松弛距离的变化率。当松弛距离的变化率超过预定阈值时，电子处理器215确定输送机105趋于变得过张紧或欠张紧，并且激活张紧系统210以禁止输送机105变得欠张紧或过张紧。
在一些实施例中，电子处理器215可在输送机105开始其操作之前激活张紧系统210，使得输送机105以预定的(例如，校准的)张力启动。然后，电子处理器215可以如上所述地评估输送机105的张力状况。
因此，本申请描述了用于确定输送机元件(例如，输送链)的张力的各种传感器组件。来自传感器组件的输出信号和数据被电子处理器用来确定何时操作张紧系统，从而使得输送机保持在适当的张力范围内。在以下权利要求中阐述了本发明的各种特征和优点。

Claims (20)

1.一种输送机系统，其特征在于，所述输送机系统包括：
链轮；
输送机元件，所述输送机元件被连接到所述链轮以围绕所述链轮运动；
传感器，所述传感器位于所述链轮附近，并且被配置成生成指示所述输送机元件的松弛距离的输出信号；
张紧系统；以及
电子处理器，所述电子处理器被连接到所述传感器和所述张紧系统，所述电子处理器被配置为：
接收一段时间内的来自所述传感器的输出信号，每个信号指示所述输送机元件在所述一段时间内的一个瞬间的松弛距离，
对从所述传感器接收的所述输出信号执行趋势分析，以识别所述输送机元件的张紧趋势，以及
基于所述输送机元件的张紧趋势来控制所述张紧系统，以改变所述输送机元件的张紧。
2.根据权利要求1所述的输送机系统，其特征在于，为了对所述输出信号执行趋势分析，所述电子处理器还被配置为：
存储从所述传感器接收的所述输出信号中的第一输出信号，所述第一输出信号指示在所述一段时间内的第一瞬间的所述输送机元件的松弛距离，
将从所述传感器接收的所述输出信号中的第二输出信号与所述第一输出信号进行比较，其中所述第二输出信号指示在所述第一瞬间之后发生的所述一段时间内的第二瞬间的所述输送机元件的松弛距离，
确定所述第一输出信号指示的松弛距离与所述第二输出信号指示的松弛距离的差是否超过阈值，并且
响应于所述差超过所述阈值，将所述输送机元件的所述张紧趋势识别为选自由下列项目组成的组中的至少一项：趋于过张紧和趋于欠张紧。
3.根据权利要求1所述的输送机系统，其特征在于，为了对所述输出信号执行趋势分析，所述电子处理器还被配置为：
将从所述传感器接收的所述输出信号与模式进行比较，并且
响应于所述输出信号匹配所述模式，将所述输送机元件的张紧趋势识别为选自由下列项目组成的组中的至少一项：趋于过张紧和趋于欠张紧。
4.根据权利要求3所述的输送机系统，其特征在于，根据与所述张紧系统的先前激活相关联的先前接收到的输出信号来识别所述模式。
5.根据权利要求1所述的输送机系统，其特征在于，为了对所述输出信号执行趋势分析，所述电子处理器还被配置为：
确定通过所述输出信号指示的所述松弛距离的变化率，
将所述松弛距离的变化率与阈值进行比较，并且
响应于所述松弛距离的变化率超过所述阈值，将所述输送机元件的张紧趋势识别为选自由下列项目组成的组中的至少一项：趋于过张紧和趋于欠张紧。
6.根据权利要求1所述的输送机系统，其特征在于，为了基于所述输送机元件的张紧趋势来控制所述张紧系统以改变所述输送机元件的张紧，所述电子处理器被配置为：
当识别的所述趋势趋向于过张紧时，减小所述输送机元件中的张力以防止过张紧状态，并且
当识别的所述趋势趋向于欠张紧时，增加所述输送机元件中的张力以防止欠张紧状态。
7.根据权利要求2所述的输送机系统，其特征在于，所述传感器是选自由下列项目组成的组中的至少一项：模拟距离传感器、视觉传感器和由接近度传感器组成的传感器阵列。
8.一种用于控制围绕链轮运动的输送机系统的输送机元件中的张力的方法，其特征在于，所述方法包括：
通过位于所述链轮附近的传感器生成指示所述输送机元件的松弛距离的输出信号；
在电子处理器处接收一段时间内的来自所述传感器的输出信号，每个信号指示所述输送机元件在所述一段时间内的一个瞬间的松弛距离，
通过所述电子处理器对从所述传感器接收的所述输出信号执行趋势分析，以识别所述输送机元件的张紧趋势，以及
基于所述输送机元件的张紧趋势来通过所述电子处理器控制所述张紧系统，以改变所述输送机元件的张紧。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，对所述输出信号执行趋势分析包括：
存储从所述传感器接收的所述输出信号中的第一输出信号，所述第一输出信号指示在所述一段时间内的第一瞬间的所述输送机元件的松弛距离，
将从所述传感器接收的所述输出信号中的第二输出信号与所述第一输出信号进行比较，其中所述第二输出信号指示在所述第一瞬间之后发生的所述一段时间内的第二瞬间的所述输送机元件的松弛距离，
确定所述第一输出信号指示的松弛距离与所述第二输出信号指示的松弛距离的差是否超过阈值，并且
响应于所述差超过所述阈值，将所述输送机元件的所述张紧趋势识别为选自由下列项目组成的组中的至少一项：趋于过张紧和趋于欠张紧。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，对所述输出信号执行趋势分析包括：
将从所述传感器接收的所述输出信号与模式进行比较，并且
响应于所述输出信号匹配所述模式，将所述输送机元件的张紧趋势识别为选自由下列项目组成的组中的至少一项：趋于过张紧和趋于欠张紧。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述模式是根据与所述张紧系统的先前激活相关联的先前接收到的输出信号来识别的。
12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，对所述输出信号执行趋势分析包括：
确定通过所述输出信号指示的所述松弛距离的变化率，
将所述松弛距离的变化率与阈值进行比较，并且
响应于所述松弛距离的变化率超过所述阈值，将所述输送机元件的张紧趋势识别为选自由下列项目组成的组中的至少一项：趋于过张紧和趋于欠张紧。
13.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，基于所述输送机元件的张紧趋势来控制所述张紧系统以改变所述输送机元件的张紧包括：
当识别的所述趋势趋向于过张紧时，减小所述输送机元件中的张力以防止过张紧状态，并且
当识别的所述趋势趋向于欠张紧时，增加所述输送机元件中的张力以防止欠张紧状态。
14.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述传感器是选自由下列项目组成的组中的至少一项：模拟距离传感器、视觉传感器和由接近度传感器组成的传感器阵列。
15.一种用于控制绕链轮运动的输送机系统的输送机元件中的张力的控制器，所述控制器包括非瞬变计算机可读介质和电子处理器，其特征在于，所述控制器包括被存储在计算机可读介质中的计算机可执行指令，以用于控制所述输送机系统的操作来：
在所述电子处理器处接收一段时间内的来自传感器的输出信号，每个信号指示所述输送机元件在所述一段时间内的一个瞬间的松弛距离，
通过所述电子处理器对从所述传感器接收的所述输出信号执行趋势分析，以识别所述输送机元件的张紧趋势，以及
基于所述输送机元件的张紧趋势来通过所述电子处理器控制所述张紧系统，以改变所述输送机元件的张紧。
16.根据权利要求15所述的控制器，其特征在于，为了对所述输出信号执行趋势分析，所述控制器还包括存储在计算机可读介质中的计算机可执行指令，用于控制所述输送机系统的操作以：
存储从所述传感器接收的所述输出信号中的第一输出信号，所述第一输出信号指示在所述一段时间内的第一瞬间的所述输送机元件的松弛距离，
将从所述传感器接收的所述输出信号中的第二输出信号与所述第一输出信号进行比较，其中所述第二输出信号指示在所述第一瞬间之后发生的所述一段时间内的第二瞬间的所述输送机元件的松弛距离，
确定所述第一输出信号指示的松弛距离与所述第二输出信号指示的松弛距离的差是否超过阈值，并且
响应于所述差超过所述阈值，将所述输送机元件的所述张紧趋势识别为选自由下列项目组成的组中的至少一项：趋于过张紧和趋于欠张紧。
17.根据权利要求15所述的控制器，其特征在于，为了对所述输出信号执行趋势分析，所述控制器还包括存储在计算机可读介质中的计算机可执行指令，用于控制所述输送机系统的操作以：
将从所述传感器接收的所述输出信号与模式进行比较，并且
响应于所述输出信号匹配所述模式，将所述输送机元件的张紧趋势识别为选自由下列项目组成的组中的至少一项：趋于过张紧和趋于欠张紧。
18.根据权利要求15所述的控制器，其特征在于，为了对所述输出信号执行趋势分析，所述控制器还包括存储在计算机可读介质中的计算机可执行指令，用于控制所述输送机系统的操作以：
确定通过所述输出信号指示的所述松弛距离的变化率，
将所述松弛距离的变化率与阈值进行比较，并且
响应于所述松弛距离的变化率超过所述阈值，将所述输送机元件的张紧趋势识别为选自由下列项目组成的组中的至少一项：趋于过张紧和趋于欠张紧。
19.根据权利要求15所述的控制器，其特征在于，为了基于所述输送机元件的张紧趋势来控制所述张紧系统以改变所述输送机元件的张紧，所述控制器还包括存储在计算机可读介质中的计算机可执行指令，用于控制所述输送机系统的操作以：
当识别的所述趋势趋向于过张紧时，减小所述输送机元件中的张力以防止过张紧状态，并且
当识别的所述趋势趋向于欠张紧时，增加所述输送机元件中的张力以防止欠张紧状态。
20.根据权利要求15所述的控制器，其特征在于，所述传感器是选自由下列项目组成的组中的至少一项：模拟距离传感器、视觉传感器和由接近度传感器组成的传感器阵列。
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