CN116394406B - 一种高精度动态配料方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及配料控制技术领域，为解决氧化铝陶瓷球生产过程中配料准确性问题，提出了一种高精度动态配料方法及系统，包括料斗、电机、振动传感器、称重装置以及控制器；电机设置在料斗的出口，用于控制料斗口的阀门开度；振动传感器、称重装置分别设置在料斗上，并与控制器通信连接；控制器根据振动传感器的传输的振动信号，跟踪振动信号的过零点，获取在过零点时刻配料料斗的物料重量，通过对料斗电机振动信号的采集、分析和处理，获得称重信号，能够有效避免直接采集称重信号引起误差异常或突变的现象，提高了配料重量的准确测量，并根据称重重量动态调整电机的运行，实现了配料过程的动态调整。

Description

一种高精度动态配料方法及系统

技术领域

本发明涉及配料控制相关技术领域，具体的说，是涉及一种高精度动态配料方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，并不必然构成在先技术。

氧化铝陶瓷球是一种重要的工程陶瓷。由于氧化铝陶瓷球硬度高，密度大，可使研磨体内装料量增加；球石致密，规格整齐，碰撞的几率大，研磨效率高；被研磨的物料的化学组成稳定，因此，氧化铝陶瓷球被广泛应用于白色水泥、矿物、陶瓷、电子材料、磁性材料以及涂料、油漆等行业的原材料粉磨和加工，是一种常用的研磨介质。在建筑陶瓷行业中，氧化铝陶瓷球的磨损效率比天然的碎石和鹅卵石提高20%～40%。随着优质天然球石资源的减少，普通陶瓷球损失率高的特点，氧化铝陶瓷球将被越来越多的陶瓷厂家所使用。正因为如此，对氧化铝陶瓷球的研究也成为近年来化学和材料学科研究中非常活跃的领域之一。

氧化铝陶瓷球生产过程中配料准确性，影响了氧化铝陶瓷球的硬度和致密度，从而影响氧化铝陶瓷球的使用性能。发明人在研究中发现，目前的配料系统通过485总线直接采集称重信号，干扰非常大，甚至超出称重仪表的计量范围，而且干扰信号一直存在，甚至呈现动态变化的趋势，导致无法进行称重计量。

传统的工业配料系统称重信号受控制设备和控制程序的影响，料斗称重信号的按照设定的采集频率进行采集，一般是1-5次/秒，并不能排除干扰信号，从而使得配料的准确性大大降低，降低了氧化铝陶瓷球的使用性能。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种高精度动态配料方法及系统，通过对料斗电机振动信号的采集、分析和处理，获得称重信号，能够有效避免直接采集称重信号引起误差异常或突变的现象，在准确称重的基础上实现精准配料。应用于氧化铝陶瓷球的生产过程能够大大提高氧化铝陶瓷球的性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一个或多个实施例提供了一种高精度动态配料系统，包括料斗、电机、振动传感器、称重装置以及控制器；电机设置在料斗的出口，用于控制料斗口的阀门开度；振动传感器、称重装置分别设置在料斗上，并与控制器通信连接；

控制器根据振动传感器的传输的振动信号，跟踪振动信号的过零点，获取在过零点时刻配料料斗的物料重量，作为称重重量信号；根据称重重量信号，动态调整电机的运行状态以控制料斗的下料速度，实现动态配料。

一个或多个实施例提供了一种高精度动态配料方法，包括如下步骤：

获取用于下料的料斗的振动信号，跟踪振动信号的过零点时刻；在振动信号的过零点处，进行料斗的物料重量采样，以及地磅称计量的物料重量的采样；

对获取的振动信号分析，提取与重量信号特征匹配的冲击信号，根据振动信号计算得到料斗中的物料重量；

根据振动信号计算出的物料重量、料斗称采集的过零点时刻的物料重量以及地磅称采集的物料重量，对电机运行进行控制，实现配料系统的高精度调节配料。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

（1）本发明通过对料斗电机振动信号的采集，分析和处理，获得称重信号，能够有效避免直接采集称重信号引起误差异常或突变的现象。识别下料电机的振动信号的过零点，通过电机振动信号采样的方案获取称重信号，能够减少设备的投入，减少人工反复称量确认下料的公差，节省配料时间，能够提高采集的精度和速度，从而提高生产效率。

（2）本发明中基于通过硬件设备采集的称重重量信号与根据振动信号计算得到的重量信号，进行分析比对，得到用于配料的电机的运行控制方案，实现配料系统的高精度调节配料。

本发明的优点以及附加方面的优点将在下面的具体实施例中进行详细说明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。

图1是本发明实施例1的配料系统的框图；

图2是本发明实施例1的振动传感器提取的振动信号的波形示意图；

图3是本发明实施例1的配料系统的控制方法流程图；

图4是本发明实施例1的配料方法的控制方法细部流程图；

图5是本发明实施例1的信号调理器的结构示意图；

其中：1：控制器，2：变频器，3：传送带，4：地磅称，5：物料箱，6：电机，7：振动传感器，8：料斗，9：信号调理器，10：料斗称，11：相位跟踪器，12：报警器，13：服务器。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的各个实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。

实施例1

在一个或多个实施方式公开的技术方案中，如图1至图4所示，一种高精度动态配料系统，包括：料斗8、电机6、振动传感器7、称重装置以及控制器1；电机6设置在料斗8的出口，用于控制料斗口的阀门开度，从而控制下料速度；振动传感器7、称重装置分别设置在料斗8上，并分别与控制器1通信连接；

控制器1获取振动传感器7的传输的振动信号，跟踪振动信号的过零点，获取在过零点时刻配料料斗8的物料重量，作为称重重量信号；根据称重重量信号，动态调整电机6的运行状态以控制料斗8的下料速度，实现动态配料。

进一步的技术方案，控制器1还被配置为对振动信号分析，提取与重量信号特征匹配的冲击信号，根据振动信号计算得到料斗8中的物料重量。

本实施例中，不是通过对重量信号的直接采集，而通过对料斗电机振动信号的采集，分析和处理，获得称重信号，能够有效避免直接采集称重信号引起误差异常或突变的现象。识别下料电机6的振动信号的过零点，通过电机6振动信号采样的方案获取称重信号，能够减少设备的投入，减少人工反复称量确认下料的公差，节省配料时间，能够提高采集的精度和速度，从而提高生产效率。

在一些实施例中，为实现振动信号的跟踪，还设置有相位跟踪器11，所述相位跟踪器11分别与控制器1、振动传感器7通信连接；相位跟踪器11根据振动传感器7传输的振动信号，跟踪并记录振动信号的过零点时刻和过零点个数，将跟踪结果传输至控制器1。

可选的，称重装置为设置在料斗8外壁的料斗称10，用来采集物料在料斗8上的重量信号。

本实施例的料斗8，用于盛放最初物料，准备配料初始化用，通常容量较大，最大甚至可以到10吨。

进一步地，电机6连接设置有变频器2，变频器2与控制器1通信连接，用来改变电机6的工作频率，实现电机6的变频控制。

在一些实施例中，料斗8的料斗口下端设置物料箱5，用于盛放料斗8输出的配方物料，每一种物料对应放置一个物料箱5。

具体的，可设置多个料斗8，每个料斗8用于放置一种物料，每个料斗8下设置一个物料箱5。

可选的，料斗8下设置传动带3，用于传送物料箱5，到达指定地点。

可选的，传送带3上还设置有地磅称4，用来采集物料掉落在传送带上的重量信号。

进一步地，还包括信号调理器9，与控制器1通信连接，用于将振动信号进行预处理，并转变为离散采样点数据。

作为一种可实现的实施方式，信号调理器9包括滤波器、A/D转换器、FFT模块，振动信号经过振动传感器7采样后，经过滤波器滤除与振动信号无关的低频信号以及高频噪声信号，经过A/D转换器将振动模拟信号转变成数字信号，经过FFT模块后输出信号的频谱，包括相位谱、幅度谱、功率谱信息，信号调理器9结构示意图如图5所示。

可选的，配料系统还可以设置有报警器12，报警器12与控制器1通信连接，用于实现检测到故障时进行报警。

在一些实施例中，还包括服务器13，所述服务器13与控制器1以及信号调理器9通信连接.

控制器1，可以采用PLC可编程设计，是整个系统的控制核心，用于控制变频器2、采集振动传感器7的振动信号以及地磅称4、料斗称10的数据以及控制滤波器、比较器进行工作。

系统内的通信，振动传感器7将监测到的电机振动信号转换为4~20mA模拟量输出信号，并通过控制器1内的A/D转换器模块将振动信息转换为数字信号，通过RS485总线的传输方式，将采集到的电机振动速度等参数传输到控制器1，控制器1将得到的电机6每个振动周期的振动频率、振幅，以及料斗下料重量、料斗剩余物料、异常报警等故障信息，通过4G/485/网口等通讯模块远程传送给后台的服务器13，传输距离远，抗干扰能力强，可以随时随地查看监测数据，从而全面监控整个配料系统的配料运行情况。

在一些实施例中，控制器1被配置为根据振动信号进行称重，根据获取的振动信号，跟踪振动信号的过零点；

具体的，通过相位跟踪器11跟踪振动信号的过零点，并记录过零点时刻和个数。

当物体施加在电机上，由于电机转动不可避免的产生振动，物体的重量越大，电机转动引起的振动越强。料斗8中先装满物料，当电机转动时，物料自重在电机转动时产生的振动力的作用下，测得的重量信号最大，随着物料的下降，振力也会下降。振动力下降的趋势与物料下降的重量是同步的关系。

料斗8中物料的重量与振动信号的强弱存在一定的关系，通过分析振动信号可以得知物料的重量，为了防止采集的重量数据异常，在振动信号的过零点处进行料斗8重量采样。

控制器1还被配置为，对振动信号分析，提取与重量信号特征匹配的冲击信号，根据振动信号计算得到料斗8中的物料重量。

物料下料的速度受电机转速的影响，在一定范围内，转速越大，下料量越大，下料量越大，物料自身重量对电机阻尼影响就会越小，因此，电机的转速与物料下降的速度成线性关系。

每个振动周期内振动信号振幅会逐渐衰减，各个周期间的振动信号也呈现振幅逐渐产生衰减的现象，振动信号的变化趋势比较规则，遵循一定规律，可以采集获取该变化趋势，振动信号的波形示意图如图2所示，图中实心点处为过零点，前三个实心点采用箭头指出。

控制器对振动信号分析，提取与重量信号特征匹配的冲击信号，获得料斗8中的物料重量方法，包括如下步骤：

步骤21、针对获取的振动信号，离散采样后进行FFT变换，经过滤波器，滤掉无关的噪声信号，获取离散采样值，得到离散信号的幅度谱、相位谱与功率谱信息；

针对振动信号，从振动信号曲线上分析，确定采样点个数、采样频率与采样时刻，一个振动周期采集三个点，分别是振动信号过零点，振幅最大值点，振幅最小值点，信号过零点对应采集的称重值，振幅最大、最小值点对应冲击力最强。

可选的，采样频率设置为对应振动信号的最小谐波的5倍频以上。

步骤22、计算相邻两个周期振动信号过零点的称重重量的差值，过零点的称重重量通过料斗称10实际称量，即为单个周期内的下料量：

其中，:第n+1个周期称重采样值，/>:第n个周期称重采样值。

步骤23、针对幅度谱，对每个包络幅度谱求和，如下：

其中，为第n个周期内的可以采集到的振荡信号的数量，/>为第/>周期的振幅，为第/>周期的频率，/>为第/>周期的频率。一个振动周期内有多个振荡信号，/>表示一个周期内的第/>个振荡信号，/>表示一个周期内的可以采集到振荡信号的序号。

步骤24、对包络幅度谱和对应周期内的下料量的关系进行拟合，得到包络幅度谱和对应周期内的下料量/>呈正比例关系，如下：

其中，为比例系数。

步骤25、根据包络幅度谱和对应周期内的下料量的拟合关系，得到通过振动信号计算得到的下料量，根据料斗8中物料的初始重量，得到料斗8中的物料重量。

进一步地技术方案，通过控制电机6的转速，控制配料的精度。

电机转速，其中/>为频率50Hz，/>为电机极对数，电机极对数P=3，电机的转速只跟频率/>有关，因此，通过变频器2调整电机6的频率，优化参数为频率/>，约束条件：功率不超最大值。

下料重量，振动强度/>与ω成线性关系：。通过调整电机转速，可以调整单位时间内的下料量。

变频器2的输出频率与振幅/>、下料量/>有如下关系：

其中，为代表第/>次的下料量，因此，采集幅度谱的振幅/>，通过调节转速与下料量的关系，可以控制配料误差的精度。

进一步的技术方案，还包括误差比较器，如图4所示，所述误差比较器用于识别两种称重结果的误差。误差比较器与称重装置、信号调理器9以及控制器1通信连接。

本实施例中，设置了三个误差比较器，如下：

误差比较器1，用来计算振动信号得出的物料重量与料斗称的重量之差；

误差比较器2，用来计算振动信号得出的重量与地磅称4的重量之差；

误差比较器3，用来计算地磅称重量与料斗称的重量之差；

上述配料系统的工作流程，包括系统初始化、过零点采样、振动信号测重、地磅称采样、高精度称重、缺料报警、堵塞报警，如图3和图4所示，整个系统工作流程如下：

1、系统初始化：

系统开始工作后，控制器1初始化，控制振动传感器7、地磅称4、变频器2、相位跟踪器11、电机6以设定的初始速度v进行工作，启动配料。

2、过零点采样：

相位跟踪器11跟踪振动信号每个过零点的相位和时刻，控制器1获取相位跟踪器11的跟踪信号，在过零点时刻获取料斗称10的称重数据，通过料斗称10在振动信号一个周期内，选择适当的过零点时刻采集料斗称10的计量的重量，同时采集地磅称4的计量的重量。

相位跟踪器11跟踪振动信号过零点的时刻，过零点时刻，就立即采集料斗称10的数值，在过零点时刻对料斗称10进行多次数据采样，然后取品均值。

本实施例，通过统计采样过零点的所有采样数据，计算功率谱，通过功率谱与重量冲击信号的关系，计算出一个振动周期内，过零点时刻所对应的物料下料量，实现过零点采样。

3、基于振动信号测重：

控制器1对振动信号进行分析和处理，然后提取与重量信号特征匹配的冲击信号，从而获得料斗物料重量，即为得到根据振动信号计算得到的物料重量，即为控制器1执行前述步骤21至步骤25。

4、地磅称4采样：

当振动信号计算出物料重量、料斗称10也采集完过零点时刻的物料重量，然后采集地磅称4的重量数据。

5、高精度调节配料。

控制器1还被配置为根据振动信号计算出的物料重量、料斗称10采集的过零点时刻的物料重量以及地磅称采集的物料重量，对电机6运行进行控制，实现配料系统的高精度调节配料，具体的，包括如下步骤：

步骤31、针对振动信号计算出的物料重量、料斗称10采集的过零点时刻的物料重量以及地磅称4采集的重量数据，进行误差比较：

通过设置比较器1，计算振动信号得出的物料重量与料斗称的重量之差；

通过设置比较器2，计算振动信号得出的重量与地磅称4的重量之差；

通过比较器3，计算地磅称4重量与料斗称的重量之差；

当每个误差都在设定误差范围内，则进行误差平衡计算；否则，误差超范围，按照下面的方法进行修正，使得每个误差在设定的范围内：

1）如果大于误差阈值，根据误差的方向，修正电机频率；

其中，大于误差阈值，根据误差的方向，修正电机频率，具体的：如果为正误差，则减少电机转速，如果为负误差，则增加电机转速。

2）如果大于误差阈值，根据误差方向，修正过零点采样个数；

其中，大于误差阈值，根据误差方向，修正过零点采样个数，具体的：如果为正误差，减少过零点采样个数，否则增加采样点个数。

3）如果大于误差阈值，根据误差方向，修正地磅称4与物料箱5之间的距离；

其中，大于误差阈值，根据误差方向，修正地磅称4与物料箱5之间的距离，具体的：如果为正误差，减少地磅称4与物料箱5之间的距离，否则增加地磅称4与物料箱5之间的距离。

步骤32、当每个误差都在设定误差范围内，进行误差平衡度计算，平衡度即为：通过三种方式得到的物料重量做差得到的误差中，误差最大值与误差最小值的差值与误差最大值的比值。

当三个比较器产生的误差均在各自的误差阈值范围内，为了更精确的控制误差，需要进行误差不平衡度B计算。

计算公式为：

步骤33、设定误差不平衡度阈值；当误差不平衡度大于设定的误差不平衡度阈值，根据比较误差大小进行修正调整，以使得最大误差和最小误差在设定的范围内，即基于误差平衡计算结果对电机运行、过零点采样或者地磅称4与物料箱5之间的距离进行修正，以使得误差平衡计算结果在设定的范围内；当误差不平衡度不大于设定的误差不平衡度阈值，继续配料。

如果误差不平衡度大于设定的误差不平衡度阈值时，将基于三种方式获得的称重重量之间的误差，进行由大到小排序，根据排序结果，同时调整其中的最大误差和最小误差同时调整两个误差单独采集重量值时引起误差的调整方法。

例如：

当时，需要调整电机转速，同时调整地磅称与物料箱5之间的距离。这种情况是/>最大，/>最小时出现的，针对/>和进行调整；其它情况下，依据/>、/>与/>三者的大小关系而定。

当误差不平衡度小于阈值时，继续配料，配料完成后，判断物料公差是否合格，如果合格，则结束工作，如果不合格暂停配料，检查传送带是否有遗漏物料，等待清扫完毕后，进行下一种物料的配料。

6、缺料识别及报警：

控制器1还被配置为，通过振动信号分析，进行缺料识别报警，计算振动信号当前周期内的峰值和方根值，并计算峰值与方根值的比值，当该比值小于设定的阈值，则判定为缺料报警。

在配料的过程中，依据振动信号的峰值和方根值，计算二者的比值；

其中，表示当前周期第k个振荡信号的幅值，/>表示当前周期振荡信号的数量。

获取信号冲击强度，然后计算比值，作为一种缺料特征信息进行报警。如果这个比值过小，小于报警阈值，则认为料斗缺料，产生报警信号，驱动报警装置进行报警。

7、堵塞报警：

控制器1还被配置为：针对获取的振动信号，提取振动信号的最大值和最小值，如果幅值大小按照时间的先后顺序呈逐渐变小的趋势，为下料正常；否则，判定为料斗8的下料口堵塞，产生报警信号，驱动报警装置进行报警。

实施例2

基于实施例1的配料系统，为实现重量的准确测量，实现准确配料，本实施例提出了一种高精度动态配料方法，可以在控制器1内实现，如图3及4所示，包括如下步骤：

步骤1、获取用于下料的料斗8的振动信号，跟踪振动信号的过零点时刻；在振动信号的过零点处进行料斗的物料重量采样，以及地磅称4计量的物料重量的采样；

步骤2、对获取的振动信号分析，提取与重量信号特征匹配的冲击信号，根据振动信号计算得到料斗8中的物料重量；

步骤3、根据振动信号计算出的物料重量、料斗称10采集的过零点时刻的物料重量以及地磅称采集的物料重量，对电机6运行进行控制，实现配料系统的高精度调节配料。

本实施例中，识别下料电机6的振动信号的过零点，通过电机振动信号采样的方案获取称重信号，能够减少设备的投入，减少人工反复称量确认下料的公差，节省配料时间，能够提高采集的精度和速度，从而提高生产效率；并基于通过硬件设备采集的称重重量信号与根据振动信号计算得到的重量信号，进行分析比对，得到用于配料的电机6的运行控制方案，实现配料系统的高精度调节配料。

步骤2中，对获取的振动信号分析，提取与重量信号特征匹配的冲击信号，获得料斗8中的物料重量方法，包括如下步骤：

步骤21、针对获取的振动信号，离散采样后进行FFT变换，经过滤波器，滤掉无关的噪声信号，获取离散采样值，得到离散信号的幅度谱、相位谱与功率谱信息；

针对振动信号，从振动信号曲线上分析，确定采样点个数、采样频率与采样时刻，一个振动周期采集三个点，分别是振动信号过零点，振幅最大值点，振幅最小值点，信号过零点对应采集的称重值，振幅最大、最小值点对应冲击力最强。

可选的，采样频率设置为对应振动信号的最小谐波的5倍频以上。

步骤22、计算相邻两个周期振动信号过零点的称重重量的差值，过零点的称重重量通过料斗称10实际称量，即为单个周期内的下料量：

其中，:第n+1个周期称重采样值，/>:第n个周期称重采样值。

步骤23、针对幅度谱，对每个包络幅度谱求和，如下：

其中，为第n个周期内的可以采集到的振荡信号的数量，/>为第/>周期的振幅，为第/>周期的频率，/>为第/>周期的频率。一个振动周期内有多个振荡信号，/>表示一个周期内的第/>个振荡信号，/>表示一个周期内的可以采集到振荡信号的序号。

步骤24、对包络幅度谱和对应周期内的下料量的关系进行拟合，得到包络幅度谱和对应周期内的下料量/>呈正比例关系，如下：

其中，为比例系数。

步骤25、根据包络幅度谱和对应周期内的下料量关系，得到通过振动信号计算得到的下料量，根据料斗8中物料的初始重量，得到料斗8中的物料重量。

步骤3中，根据振动信号计算出的物料重量、料斗称10采集的过零点时刻的物料重量以及地磅称采集的物料重量，对电机运行进行控制，实现配料系统的高精度调节配料，具体的，包括如下步骤：

步骤31、针对振动信号计算出的物料重量、料斗称10采集的过零点时刻的物料重量以及地磅称4采集的重量数据，进行误差比较：

误差比较器1，用来计算振动信号得出的物料重量与料斗称的重量之差；

误差比较器2，用来计算振动信号得出的重量与地磅称4的重量之差；

误差比较器3，用来计算地磅称重量与料斗称的重量之差；

当每个误差都在设定误差范围内，则进行误差平衡计算；否则，误差超范围，按照下面的方法进行修正，使得每个误差在设定的范围内：

1）如果大于误差阈值，根据误差的方向，修正电机频率；

其中，大于误差阈值，根据误差的方向，修正电机频率，具体的：如果为正误差，则减少电机转速，如果为负误差，则增加电机转速。

2）如果大于误差阈值，根据误差方向，修正过零点采样个数；

其中，大于误差阈值，根据误差方向，修正过零点采样个数，具体的：如果为正误差，减少过零点采样个数，否则增加采样点个数。

3）如果大于误差阈值，根据误差方向，修正地磅称4与物料箱5之间的距离；

其中，大于误差阈值，根据误差方向，修正地磅称4与物料箱5之间的距离，具体的：如果为正误差，减少地磅称4与物料箱5之间的距离，否则增加地磅称4与物料箱5之间的距离。

步骤32、当每个误差都在设定误差范围内，进行误差平衡度计算，平衡度即为：通过三种方式得到的物料重量做差得到的误差中，误差最大值与误差最小值的差值与误差最大值的比值。

当三个比较器产生的误差均在各自的误差阈值范围内，为了更精确的控制误差，需要进行误差不平衡度B计算。

计算公式为：

步骤33、设定误差不平衡度阈值；当误差不平衡度大于设定的误差不平衡度阈值，根据比较误差大小进行修正调整，以使得最大误差和最小误差在设定的范围内，即基于误差平衡计算结果对电机运行、过零点采样或者地磅称4与物料箱之间的距离进行修正，以使得误差平衡计算结果在设定的范围内；当误差不平衡度不大于设定的误差不平衡度阈值，继续配料。

如果误差不平衡度大于设定的误差不平衡度阈值时，将基于三种方式获得的称重重量之间的误差，进行由大到小排序，根据排序结果，同时调整其中的最大误差和最小误差同时调整两个误差单独采集重量值时引起误差的调整方法。

例如：

当时，需要调整电机转速，同时调整地磅称与物料箱5之间的距离。这种情况是/>最大，/>最小时出现的，针对/>和进行调整；其它情况下，依据/>、/>与/>三者的大小关系而定。

当误差不平衡度小于阈值时，继续配料，配料完成后，判断物料公差是否合格，如果合格，则结束工作，如果不合格暂停配料，检查传送带是否有遗漏物料，等待清扫完毕后，进行下一种物料的配料。

进一步步的技术方案，还包括缺料识别的步骤：通过振动信号分析，进行缺料识别报警，计算振动信号当前周期内的峰值和方根值，并计算峰值与方根值的比值，当该比值小于设定的阈值，则判定为缺料报警。

在配料的过程中，依据振动信号的峰值和方根值，计算二者的比值，

其中，表示当前周期第k个振荡信号的幅值，/>表示当前周期振荡信号的数量。

获取信号的信号冲击强度，计算振动信号的峰值和方根值的比值，作为一种特征信息，利用这个特征信息进行缺料报警，如果这个比值过小，小于报警阈值，则认为料斗缺料，产生报警信号，驱动报警装置进行报警。

进一步的技术方案，还包括下料口堵塞识别步骤：针对获取的振动信号，提取振动信号的最大值和最小值，如果幅值大小按照时间的先后顺序呈逐渐变小的趋势，为下料正常；否则，判定为料斗8的下料口堵塞，产生报警信号，驱动报警装置进行报警。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高精度动态配料系统，其特征在于：包括料斗、电机、振动传感器、称重装置以及控制器；电机设置在料斗的出口，用于控制料斗口的阀门开度；振动传感器、称重装置分别设置在料斗上，并与控制器通信连接；

控制器根据振动传感器的传输的振动信号，跟踪振动信号的过零点，获取在过零点时刻配料料斗的物料重量，作为称重重量信号;根据称重重量信号，动态调整电机的运行状态以控制料斗的下料速度，实现动态配料。

2.如权利要求1所述的一种高精度动态配料系统，其特征在于：控制器对振动信号分析，提取与重量信号特征匹配的冲击信号，根据振动信号计算得到料斗中的物料重量。

3.如权利要求2所述的一种高精度动态配料系统，其特征在于，控制器对振动信号分析，根据振动信号计算得到料斗中的物料重量，包括如下步骤：

针对获取的振动信号，离散采样后进行FFT变换，获取离散采样值，得到离散信号的幅度谱、相位谱与功率谱信息；

计算相邻两个周期振动信号过零点的称重重量的差值，得到单个周期内的下料量；所述过零点的称重重量通过料斗称实际称量；

针对幅度谱，对每个包络幅度谱求和；

对包络幅度谱和对应周期内的下料量的关系进行拟合；

根据包络幅度谱和对应周期内的下料量的拟合关系，得到通过振动信号计算得到的下料量；根据料斗中物料的初始重量，得到料斗中的物料重量。

4.如权利要求1所述的一种高精度动态配料系统，其特征在于：配料系统还设置有相位跟踪器，所述相位跟踪器分别与控制器、振动传感器通信连接；相位跟踪器跟踪并记录振动信号的过零点时刻和过零点个数，将跟踪结果传输至控制器。

5.如权利要求1所述的一种高精度动态配料系统，其特征在于：料斗的料斗口下端设置物料箱，用于传送物料箱的传送带，所述传送带上设置有地磅称；

配料系统还包括误差比较器，用于识别两种称重结果的误差，误差比较器与称重装置、信号调理器以及控制器通信连接。

6.如权利要求1所述的一种高精度动态配料系统，其特征在于：

控制器还被配置为根据振动信号计算出的物料重量、料斗称采集的过零点时刻的物料重量以及地磅称采集的物料重量，对电机运行进行控制，实现配料系统的高精度调节配料。

7.一种高精度动态配料方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取用于下料的料斗的振动信号，跟踪振动信号的过零点时刻；在振动信号的过零点处，进行料斗的物料重量采样，以及地磅称计量的物料重量的采样；

对获取的振动信号分析，提取与重量信号特征匹配的冲击信号，根据振动信号计算得到料斗中的物料重量；

根据振动信号计算出的物料重量、料斗称采集的过零点时刻的物料重量以及地磅称采集的物料重量，对电机运行进行控制，实现配料系统的高精度调节配料。

8.如权利要求7所述的一种高精度动态配料方法，其特征在于，根据振动信号计算得到料斗中的物料重量的方法，包括如下步骤：

针对获取的振动信号，离散采样后进行FFT变换，获取离散采样值，得到离散信号的幅度谱、相位谱与功率谱信息；

计算相邻两个周期振动信号过零点的称重重量的差值，得到单个周期内的下料量；所述过零点的称重重量通过料斗称实际称量；

针对幅度谱，对每个包络幅度谱求和；

对包络幅度谱和对应周期内的下料量的关系进行拟合；

根据包络幅度谱和对应周期内的下料量的拟合关系，得到通过振动信号计算得到的下料量；根据料斗中物料的初始重量，得到料斗中的物料重量。

9.如权利要求7所述的一种高精度动态配料方法，其特征在于，实现配料系统的高精度调节配料的方法，包括如下步骤：

针对振动信号计算出的物料重量、料斗称采集的过零点时刻的物料重量以及地磅称采集的重量数据，进行误差比较；

基于误差比较结果对电机运行、采样点或者地磅称与物料箱之间的距离进行修正，直到每个误差都在设定误差范围内；

根据误差比较结果，进行误差平衡计算，基于误差平衡计算结果对电机运行、过零点采样或者地磅称与物料箱之间的距离进行修正，以使得误差平衡计算结果在设定的范围内。

10.如权利要求7所述的一种高精度动态配料方法，其特征在于：

还包括缺料识别的步骤，通过振动信号分析，计算振动信号当前周期内的峰值和方根值，并计算峰值与方根值的比值，当该比值小于设定的阈值，则判定为缺料报警；

下料口堵塞判断方法为：针对获取的振动信号，提取振动信号的最大值和最小值，如果幅值大小按照时间的先后顺序呈逐渐变小的趋势，为下料正常；否则，判定为料斗的下料口堵塞。