CN113859862B - 一种输送带自动纠偏系统及纠偏方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输送带自动纠偏系统及纠偏方法，其可实现输送带跑偏的准确检测，输送带缠绕于托辊，自动纠偏系统包括跑偏监测装置、自动纠偏装置、定位系统，跑偏监测装置与自动纠偏装置通信连接，跑偏监测装置包括光幕组件、处理器，光幕组件与输送带的侧端相邻布置，光幕组件、定位系统均与处理器电连接，纠偏方法包括：数据初始化，建立数据库，实时获取光幕组件照射于输送带的光信号，通过定位系统对光幕组件的局部位置进行实时定位，对跑偏信息进行处理、分析，获取输送带的左偏移数据或右偏移数据，判断左偏移数据或右偏移数据是否超过预先设定偏移阈值，若是，自动纠偏装置根据偏移数据对发生偏移的输送带进行纠偏。

Description

一种输送带自动纠偏系统及纠偏方法

技术领域

本发明涉及输送带技术领域，具体为一种输送带自动纠偏系统及纠偏方法。

背景技术

皮带输送机因具有成本低、适应性广、输送能力强等优点而被广泛应用于食品、冶金、矿山、港口、钢铁厂等领域。使用皮带输送机输送物料过程中，常出现输送带跑偏故障，跑偏故障产生的原因在于输送带所受外力在输送带宽度方向上的合力不均或垂直于皮带宽度反向的拉应力不均匀，使托辊或者滚筒对皮带的反向产生一个分力，从而导致输送带向一侧偏移。输送带偏移极易导致输送物料撒落、输送带撕裂损坏等问题出现。

现有技术中提供了多种自动纠偏方式来解决上述输送带偏移的问题，例如机械传动纠偏、液压自动纠偏、气动式自动纠偏、电液组合式纠偏装置，但现有上述自动纠偏方式存在较多缺陷：机械传动纠偏工作不稳定，易出现左右摆动现象，而且输送带运行阻力大，跑偏严重时易产生顺势脱轨；液压自动纠偏由检驱轮、油缸、油泵、调心托辊和机架等构成，体积大，占用空间多，与输送带边沿摩擦，易损伤输送带，并且液压传动结构复杂；气动式自动纠偏由两个滚筒、两个微调气缸、两个跑偏传感器、两个电磁阀、固定件及主控制器等部分组成，安装调试较为复杂、运行维护难度大；电液组合式纠偏装置由方向传感器、电控箱、调心托辊、液压装置和电液推杆等组成，适用于高精度运行的大型皮带输送机，但在特殊工况下环境恶劣，传感器精度极易受到影响。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种输送带自动纠偏系统及纠偏方法，其可实现输送带跑偏的准确检测，而且可实现输送带自动纠偏。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种输送带自动纠偏系统，所述输送带缠绕于托辊，其特征在于，所述自动纠偏系统包括跑偏监测装置、自动纠偏装置、定位系统，所述跑偏监测装置用于检测所述输送带是否跑偏，所述自动纠偏装置用于对跑偏的所述输送带进行纠偏，所述跑偏监测装置与所述自动纠偏装置通信连接，所述定位系统用于检测所述输送带的位置信息；所述跑偏监测装置均包括光幕组件、处理器，所述光幕组件与所述输送带的侧端相邻布置，所述光幕组件用于检测所述输送带是否跑偏，所述定位系统用于对所述光幕组件的检测位置进行定位，所述光幕组件、定位系统均与所述处理器电连接。

其进一步特征在于，

所述自动纠偏系统包括至少两个所述跑偏监测装置，各所述跑偏监测装置沿所述输送带的输送方向间隔分布；

所述光幕组件包括光幕接收器、光幕发射器；

所述光幕发射器位于所述输送带的上方，且所述光幕发射器照射于所述输送带上的光幕的长度小于所述输送带的宽度，所述光幕接收器位于所述输送带的下方，且所述光幕接收器的接收端与所述光幕发射器的发射端对应；

所述光幕发射器位于所述输送带的下方，且所述光幕发射器照射于所述输送带上的光幕的长度小于所述输送带的宽度，所述光幕接收器位于所述输送带的上方，且所述光幕接收器的接收端与所述光幕发射器的发射端对应；

所述光幕组件通过光幕组件安装架分布于所述输送带的一侧或两侧；

若所述输送带宽度较宽，则在所述输送带的两侧分别设置一个所述跑偏监测装置，即相邻两组托辊之间设置一组以所述输送带竖向中心线为轴对称分布的跑偏监测装置；

若所述输送带宽度较窄，则在所述输送带的一侧设置一个所述跑偏监测装置；

其还包括底架，所述光幕组件安装架包括竖向支撑杆，所述光幕发射器的一端、光幕接收器的一端依次安装于所述竖向支撑杆的一端，所述竖向支撑杆的另一端固定于所述底架；

所述定位系统包括若干RFID标签、读写器、编码器，所述RFID标签间隔埋设于所述输送带内，所述读写器用于读取所述RFID标签的信息，所述编码器用于检测所述输送带的传输速度，所述读写器、编码器与所述处理器电连接；

所述自动纠偏装置包括托辊支架、驱动所述托辊支架移动的驱动装置、上位机，所述托辊、输送带安装于所述托辊支架，所述驱动装置包括电机，所述电机与所述上位机电连接，所述处理器与所述上位机通信连接。

所述托辊支架转动安装于所述底架。

一种采用上述自动纠偏系统对输送带进行纠偏的方法，其特征在于，所述方法包括：S1、数据初始化，初始数据包括：输送带初始位置、初始光幕数据、输送带标准位置；

S2、建立数据库，将所述初始数据保存于所述数据库中，所述数据库中还存储有偏移阈值；

S3、实时获取光幕组件照射于输送带的光信号，并将所述光信号转换成电信号实时发送给处理器；

S4、通过定位系统对所述输送带的局部位置进行实时定位，获取定位信息，并将所述定位信息实时发送给所述处理器；

S5、通过所述处理器对所述电信号进行处理获取光幕数据，对所述光幕数据进行分析，获取所述输送带的偏移数据；

S6、判断所述偏移数据是否超过预先设定的所述偏移阈值，若超出，则所述处理器将所述偏移数据、定位信息发送给所述自动纠偏装置；

S7所述自动纠偏装置根据所述偏移数据、定位信息对发生偏移的所述输送带进行纠偏。

其进一步特征在于，

S1中，所述输送带启动时将阅读器读取到的第一个RFID标签所在位置作为所述输送带初始位置，将所述输送带初始安装并调整的位置作为所述输送带标准位置，将所述输送带处于所述输送带标准位置时获取的光幕数据作为所述初始光幕数据。

S4中，将所述输送带初始位置与编码器读取的所述输送带的传输速度结合，获取所述输送带的局部位置。

采用发明上述结构及方法可以达到如下有益效果：输送带自动纠偏系统包括跑偏监测装置、自动纠偏装置，跑偏监测装置包括光幕组件、定位系统、处理器，通过光幕组件检测输送带是否跑偏，当输送带发生偏移时，处理器接收到的光信号必然发生变化，根据光信号的变化情况实现输送带跑偏的实时监测，光幕组件的光幕的光轴间隔至少为0.5cm，因此输送带的偏移监测精度可达0.5cm，实现了输送带跑偏的准确检测。输送带监测装置与自动纠偏装置通信连接，根据输送带的跑偏情况联动自动纠偏装置进行自动纠偏，从而实现了输送带自动纠偏，防止了输送物料撒落或输送带撕裂损坏等问题出现。

附图说明

图1为本发明的系统结构框图；

图2为本发明光幕组件沿输送带分布的俯视结构示意图；

图3为本发明光幕组件的安装结构示意图；

图4为本发明定位系统中的RFID标签、读写器的分布结构示意图；

图5为本发明自动纠偏装置的主视结构示意图；

图6为本发明光幕组件安装支架及托辊的左视结构示意图；

图7为本发明输送带纠偏方法的流程图；

图8为本发明跑偏监测装置、自动纠偏装置、定位系统在输送带及其周围的分布图。

具体实施方式

见图1，一种输送带自动纠偏系统，输送带缠绕于托辊，自动纠偏系统包括跑偏监测装置、自动纠偏装置、定位系统，本实施例中自动纠偏系统包括四个跑偏监测装置，各跑偏监测装置沿输送带的输送方向间隔分布，相邻两组托辊之间安装一个跑偏监测装置，跑偏监测装置用于检测输送带是否跑偏，自动纠偏装置用于对跑偏的输送带进行纠偏，跑偏监测装置与自动纠偏装置10通信连接，定位系统用于对输送带的局部位置进行定位；跑偏监测装置均包括光幕组件1、处理器3，光幕组件1包括光幕接收器11、光幕发射器12，光幕组件1与输送带4的侧端相邻布置，用于检测输送带是否跑偏，光幕组件1、定位系统2均与处理器3电连接。

光幕组件1的分布实施例一：光幕发射器12位于输送带4的上方，且光幕发射器12照射于输送带4上的光幕的长度小于输送带4的宽度，本实施例中光幕发射器12照射于输送带4上的光幕的长度为输送带4的宽度的1/2，光幕接收器11位于输送带4的下方，且光幕接收器11的接收端与光幕发射器12的发射端对应，见图3；

光幕组件1的分布实施例二：光幕发射器12位于输送带的下方，且光幕发射器12照射于输送带4上的光幕的长度小于输送带4的宽度，本实施例中光幕发射器12照射于输送带4上的光幕的长度为输送带4的宽度的3/4，光幕接收器11位于输送带4的上方，且光幕接收器11的接收端与光幕发射器12的发射端对应；

在上述实施例一中，光幕组件1通过光幕组件安装架5分布于输送带4的两侧(见图2)，在上述实施例二中，光幕组件通过光幕组件安装架分布于输送带的一侧(见图2)；以实施例一光幕组件为例对光幕组件安装架进行说明，光幕组件安装架5包括竖向支撑杆51，见图6，光幕发射器12、光幕接收器11的一端固定于竖向支撑杆51的一端，竖向支撑杆51的另一端固定于底架7，光幕发射器12、光幕接收器11的另一端通过螺栓与竖向支撑杆51的上部固定，且输送带两侧的光幕发射器12、光幕接收器11相对布置。竖向支撑杆51的另一端与底架7焊接连接。本实施例中，竖向支撑杆51上开有若干竖向间隔并排分布的螺纹孔，光幕发射器12、光幕接收器11在竖向支撑杆51上的安装位置可根据不同输送带的安装高度进行调整，高度调整完成后再通过螺钉将光幕发射器12、光幕接收器11固定于相应的螺纹孔内。

定位系统2包括若干RFID标签21、读写器22、编码器，RFID标签21非等间距埋设于输送带4内，光幕组件安装架5中安装一个读写器22，RFID标签21、读写器22在输送带4的分布位置见图4，读写器22、编码器与处理器3电连接，读写器22用于将读取的RFID标签21的信息发送给处理器3，编码器用于检测输送带的传输速度，并将输送带的速度信息发送给处理器3；基于上述RFID标签21、读写器22，采用现有的输送带定位方法对输送带发生偏移的位置进行定位，获取输送带4发生偏移的位置信息，每个RFID标签都有唯一的ID编号。

自动纠偏装置包括托辊支架6、底架7、驱动托辊支架6移动的驱动装置、上位机，托辊9、输送带4安装于托辊支架6，托辊支架6转动安装于底架7，驱动装置包括电机8，电机8与上位机10电连接，处理器3与上位机10通信连接，通信方式为WIFI无线网络通信或有线网络连接。自动纠偏装置的结构图见图5，自动纠偏装置中的托辊支架6可采用现有的多功能自动调偏托辊支架，当上位机接收到处理器发送的定位信息、输送带偏移数据异常信号时，控制相应位置的自动纠偏装置根据偏移数据对发生偏移的输送带进行纠偏。

采用上述自动纠偏系统对输送带进行纠偏的方法，该自动纠偏系统以上述实施例二为例，光幕发射器、光幕接收器通过光幕安装架固定于输送带的两侧(见图2)，纠偏方法具体包括：S1、数据初始化，初始数据包括：输送带初始位置、初始光幕数据、输送带标准位置；输送带启动时将阅读器读取到的第一个RFID标签所在输送带的位置作为输送带初始位置，将输送带初始安装并调整的位置作为输送带标准位置，将输送带处于输送带标准位置时获取的光幕数据作为初始光幕数据。

S2、建立数据库，将初始数据保存于数据库中，数据库中还存储有偏移阈值；

S3、实时获取光幕组件照射于输送带的光信号，光幕组件将光信号转化为电信号，并将电信号发送给处理器；具体地：光幕组件包括光幕发射器12、光幕接收器11，由于光幕发射器12照射于输送带4上的光幕的长度为输送带4的宽度的1/2或3/4(即部分光幕被输送带遮挡的长度)，光幕照射于输送带上时为条状，且光幕与输送带的移动方向垂直，当输送带发生偏移时，照射于输送带上的光幕的长度发生变化，光幕接收器接收到的电信号同时发生变化，光幕接收器将接收的光信号转换成电信号发送给处理器。

S4、通过定位系统对输送带的局部位置进行实时定位，获取定位信息，并将定位信息实时发送给处理器；通过处理器将编码器数据与RFID数据结合得到定位信息。例如，见图8，输送带中预埋有均匀间隔分布的三个RFID标签：第一RFID标签R1、第二RFID标签R2和第三RFID标签R3，第一RFID标签R1、第二RFID标签R2和第三RFID标签R3分别编号，光幕组件包括邻近输送带均匀间隔分布的第一光幕组件G1、第二光幕组件G2、第三光幕组件G3，自动纠偏装置10邻近第一光幕组件分布，第一光幕组件的光幕组件安装架上设置有读写器。

输送带局部定位的步骤包括：输送带逆时针转动，步骤一、获取初始位置到第二个RFID标签的距离S1及初始位置到第三个RFID标签的距离S2，具体地：将读写器读取到第一RFID标签的位置作为输送带初始位置，此时编码器发送至处理器中的数据包括时间信息、输送带的速度信息，初始位置时输送带的移动里程为S0(此时S0为零)，当读写器读取到第二个RFID标签时，编码器检测并发送至处理器中的速度为V、时间为T1，当读写器读取到第三个RFID标签时，编码器检测并发送至处理器中的速度为V、时间为T2，计算获取第一RFID标签(即输送初始位置)到第二个RFID标签的距离为S1＝T1*V，第一个RFID标签(即输送带初始位置)到第三个RFID标签的距离为S2＝T2*V，当读写器再次读取到第一个RFID标签时，编码器检测并发送至处理器中的速度为V，时间为T3，则输送带的总长度为S3＝T3*V；

步骤二、获取自动纠偏装置的启动触发信号，具体获取方式包括：以第三光幕组件检测到输送带发生偏移为例，假设当第一RFID标签经过读写器后，随输送带移动时间T时，第一RFID标签与输送带初始位置之间的距离(即第一RFID标签距离读写器的距离)为S＝V*T，此时第三光幕组件检测到输送带发生偏移(该偏移超过预先设定的偏移阈值)，第三光幕组件到读写器的距离为固定距离a1，此时第二RFID标签到读写器的距离为S1+S＝T1*V+V*T，第三RFID标签到读写器的距离为S2+S＝T2*V+V*T，若S1+S＜a1＜S2+S，则表明当前第三光幕组件位于第二RFID标签与第三RFID标签之间，第三RFID标签刚经过第三光幕组件的位置，因此，将第三RFID标签作为自动纠偏装置的启动触发信号，此时第三RFID标签到读写器的反向距离为b＝S3-S2-S，第三RFID标签到第三光幕组件的距离为d＝a1-b＝a1-(S3-S2-S)；

步骤三，计算余量，本实施例中自动纠偏装置邻近读写器布置，将读写器与自动纠偏装置之间的距离作为余量距离c，当输送带距离自动纠偏装置的距离为c时，上位机控制自动纠偏装置启动，即输送带偏移位置到达自动纠偏装置位置前，提前启动自动纠偏装置，以便于自动纠偏装置准确自动纠偏；

步骤四，基于余量及自动纠偏装置的启动触发信号，上位机控制自动纠偏装置启动对输送带偏移位置进行纠偏，具体地：当第三RFID标签移动到读写器位置，读写器读取第三RFID标签的信息时(即读写器读写到启动触发信号)，再经过时间T0，上位机控制自动纠偏装置启动，其中，时间T0＝(d-c)/V＝[a1-(S3-S2-S)-c]/V。

S5、通过处理器对电信号进行处理获取光幕数据，对光幕数据进行分析，获取输送带的偏移数据，偏移数据包括左偏移数据、右偏移数据，具体地：

S51、当输送带未发生偏移时，光幕接收器11接收光幕发射器发射的光信号后，将光信号转换为电信号并发送给处理器，处理器对电信号进行处理、分析，获取初始光幕数据X，设此时初始光幕数据X对应输送带的输送带标准位置为W，该输送带标准位置W为输送带未发生偏移的位置信息，该输送带标准位置W基于输送带输送货物时发生的形变、接头偏移等内容确定；

S52、当输送带左偏时，光幕发射器12照射于输送带4上的光幕宽度增大，输送带遮挡了较多的光幕，此时光幕接收器11接收的光信号减少，光幕接收器11将接收的光信号转换为电信号并发送至处理器，处理器对电信号进行处理、分析，获取减少后的光幕数据，光幕数据减少为原来的aX，将光幕数据aX转换为输送带位置信息aW，则输送带左偏移数据为aW-W；

S53、当输送带右偏时，光幕发射器12照射于输送带4上的光幕宽度减小，输送带遮挡了较少的光幕，此时光幕接收器11接收的光信号增多，则光幕数据增多为原来的bX，将电信号bX转换为输送带位置信息bW，输送带右偏移数据为bW-W；

S6、判断左偏移数据或右偏移数据是否超过预先设定的偏移阈值，若超出，则处理器将偏移数据、定位信息发送给自动纠偏装置，自动纠偏装置根据偏移数据、定位信息对发生偏移的输送带进行纠偏，具体地，该步骤S6中，将左偏移数据或右偏移数据与输送带的历史数据对比，判断是否超过预先设定偏移阈值，若超出，则说明输送带偏移数据异常，进入下一步骤S7，处理器将偏移数据、发生偏移的输送带的位置信息发送给自动纠偏装置，当输送带发生偏移的位置移动至自动纠偏装置的托辊支架时，根据偏移数据对输送带进行纠偏。若否，则返回步骤S1循环。步骤S7中，自动纠偏装置根据偏移数据对发生偏移的输送带进行纠偏的具体方式包括：对应于上述步骤S52，若输送带左偏，则电机的驱动轴驱动托辊支架右旋转，对应于上述步骤S53，若输送带右偏，则电机的驱动轴驱动托辊支架左旋转，通过托辊支架的扭力使输送带恢复至输送带初始位置，从而实现了输送带纠偏。

以上的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种输送带自动纠偏系统的纠偏方法，所述输送带缠绕于托辊，其特征在于，所述自动纠偏系统包括跑偏监测装置、自动纠偏装置、定位系统，所述跑偏监测装置用于检测所述输送带是否跑偏，所述自动纠偏装置用于对跑偏的所述输送带进行纠偏，所述跑偏监测装置与所述自动纠偏装置通信连接，所述定位系统用于检测所述输送带的位置信息；所述跑偏监测装置包括光幕组件和处理器，所述光幕组件与所述输送带的侧端相邻布置，基于所述光幕组件检测所述输送带是否跑偏，所述光幕组件、定位系统均与所述处理器电连接；

所述定位系统包括若干RFID标签、读写器、编码器，所述RFID标签间隔埋设于所述输送带内，所述读写器用于读取所述RFID标签的信息，所述编码器用于检测所述输送带的传输速度，所述读写器、编码器均与所述处理器电连接，自动纠偏装置与读写器相邻布置；

应用输送带自动纠偏系统对输送带进行自动纠偏的步骤包括：

S1、数据初始化，初始数据包括：输送带初始位置、初始光幕数据、输送带标准位置，所述输送带启动时将阅读器读取到的第一个RFID标签的位置作为所述输送带初始位置，将所述输送带初始安装并调整的位置作为所述输送带标准位置，将所述输送带处于所述输送带标准位置时获取的光幕数据作为所述初始光幕数据；

S2、建立数据库，将所述初始数据保存于所述数据库中，所述数据库中还存储有偏移阈值；

S3、实时获取光幕组件照射于输送带的光信号，并将所述光信号转换成电信号发送给处理器；

S4、通过定位系统对所述输送带的局部位置进行实时定位，获取定位信息，并将所述定位信息实时发送给所述处理器，通过处理器将编码器数据与RFID数据结合得到定位信息，输送带局部定位的步骤包括：步骤一、计算获取输送带初始位置到各RFID标签的距离，计算方式为：输送带的移动速度与输送带运行时间的乘积，通过编码器检测输送带的运行速度，输送带运行时间指输送带由初始位置移动至当前RFID标签的时间；

步骤二、获取自动纠偏装置的启动触发信号：当光幕组件检测到输送带发生偏移时，获取刚经过该光幕组件的RFID标签，并将该RFID标签作为自动纠偏装置的启动触发信号；

步骤三、计算输送带距离自动纠偏装置的距离，将该距离作为余量c，当输送带距离自动纠偏装置的距离为c时，上位机控制自动纠偏装置启动；

步骤四、基于余量c及自动纠偏装置的启动触发信号，上位机控制自动纠偏装置启动对输送带偏移位置进行纠偏；

S5、通过所述处理器对所述电信号进行处理获取光幕数据，对所述光幕数据进行分析，获取所述输送带的偏移数据；

S6、判断所述偏移数据是否超过预先设定的所述偏移阈值，若超出，则所述处理器将所述偏移数据、定位信息发送给所述自动纠偏装置；

S7、所述自动纠偏装置根据所述偏移数据、定位信息对发生偏移的所述输送带进行纠偏。

2.根据权利要求1所述的一种输送带自动纠偏系统的纠偏方法，其特征在于，所述自动纠偏系统包括至少两个所述跑偏监测装置，各所述跑偏监测装置沿所述输送带的输送方向间隔分布。

3.根据权利要求2所述的一种输送带自动纠偏系统的纠偏方法，其特征在于，所述光幕组件包括光幕接收器、光幕发射器；所述光幕发射器位于所述输送带的上方，且所述光幕发射器照射于所述输送带上的光幕的长度小于所述输送带的宽度，所述光幕接收器位于所述输送带的下方，且所述光幕接收器的接收端与所述光幕发射器的发射端对应。

4.根据权利要求2所述的一种输送带自动纠偏系统的纠偏方法，其特征在于，所述光幕组件包括光幕接收器、光幕发射器；所述光幕发射器位于所述输送带的下方，且所述光幕发射器照射于所述输送带上的光幕的长度小于所述输送带的宽度，所述光幕接收器位于所述输送带的上方，且所述光幕接收器的接收端与所述光幕发射器的发射端对应。

5.根据权利要求3或4所述的一种输送带自动纠偏系统的纠偏方法，其特征在于，所述跑偏监测装置通过光幕组件安装架分布于所述输送带的一侧或两侧；所述光幕组件安装架包括竖向支撑杆，所述光幕发射器、光幕接收器的一端固定于所述竖向支撑杆的一端，所述竖向支撑杆的另一端固定于底架。

6.根据权利要求5所述的一种输送带自动纠偏系统的纠偏方法，其特征在于，所述自动纠偏装置包括托辊支架、驱动所述托辊支架移动的驱动装置、上位机、底架，所述托辊、输送带安装于所述托辊支架，所述托辊支架转动安装于所述底架，所述驱动装置包括电机，所述电机与所述上位机电连接，所述处理器与所述上位机通信连接。

Images