RU2648972C1 - Method of determining of bulk material volume transported by the conveyor belt - Google Patents
Method of determining of bulk material volume transported by the conveyor belt Download PDFInfo
- Publication number
- RU2648972C1 RU2648972C1 RU2016139195A RU2016139195A RU2648972C1 RU 2648972 C1 RU2648972 C1 RU 2648972C1 RU 2016139195 A RU2016139195 A RU 2016139195A RU 2016139195 A RU2016139195 A RU 2016139195A RU 2648972 C1 RU2648972 C1 RU 2648972C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bulk material
- conveyor belt
- ultrasonic
- radiation
- determined
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
- G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения объема сыпучего материала при его транспортировке конвейером снегоочистительной техники.The invention relates to measuring equipment and can be used to determine the volume of bulk material during its transportation by a conveyor of snow removal equipment.
Известен способ определения количества сыпучего материала в емкости путем измерения степени ее опорожнения, при этом в свободном от контролируемого вещества пространстве емкости возбуждают акустический импульс и по параметрам возникших свободных колебаний находящегося над поверхностью материала воздуха судят о количестве содержащегося в емкости материала (Патент №321687 от 19.11.1971 г.).There is a method of determining the amount of bulk material in a tank by measuring the degree of emptying, while an acoustic pulse is excited in the space of the tank free of the substance being monitored, and the amount of material contained in the tank is judged by the parameters of the free vibrations of the material located above the surface (Patent No. 321687 of 19.11 .1971).
Недостатком способа является невозможность определения количества сыпучего материала на открытой поверхности без боковых стенок.The disadvantage of this method is the inability to determine the amount of bulk material on an open surface without side walls.
Наиболее близким по совокупности признаков является способ определения объема транспортируемого конвейером сыпучего материала (Патент №1527499 от 07.12. 1989 г.), в котором поверхность сыпучего материала освещают узким плоским пучком света так, что на поверхности сыпучего материала образуется полоса света, ориентированная поперек движения конвейерной ленты. Над конвейерной лентой вдоль направления ее движения под некоторым углом к горизонтальной плоскости устанавливают передающую телевизионную камеру, с помощью которой получают телевизионный сигнал изображения узкой освещенной полосы, обработка которого позволяет получить информацию об объеме оттранспортированного за известное время сыпучего материала.The closest in combination of features is a method for determining the volume of bulk material transported by the conveyor (Patent No. 1527499 dated December 12, 1989), in which the surface of the bulk material is illuminated with a narrow flat beam of light so that a strip of light is formed on the surface of the bulk material, oriented across the movement of the conveyor tapes. A transmitting television camera is installed above the conveyor belt along its direction of movement at a certain angle to the horizontal plane, with the help of which a television image signal of a narrow illuminated strip is obtained, the processing of which allows obtaining information about the volume of bulk material transported over a known time.
Недостатками способа являются техническая сложность реализации, а также зависимость точности получаемой об объеме сыпучего материала информации от светоотражающих свойств контролируемого сыпучего материала и степени освещенности его поверхности внешними источниками.The disadvantages of the method are the technical complexity of the implementation, as well as the dependence of the accuracy of the information obtained about the volume of bulk material on the reflective properties of the controlled bulk material and the degree of illumination of its surface by external sources.
Разработанный способ направлен на решение актуальной задачи - повышения точности определения объема сыпучего материала, проходящего через конвейерную ленту, для оценки производительности снегоочистительной техники.The developed method is aimed at solving an urgent problem - improving the accuracy of determining the volume of bulk material passing through a conveyor belt to assess the performance of snow removal equipment.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе определения объема транспортируемого конвейером сыпучего материала, включающем освещение поверхности сыпучего материала направленным излучением, регистрацию отраженного излучения с последующей обработкой полученного сигнала, по которому определяют объем транспортируемого сыпучего материала, освещение поверхности сыпучего материала осуществляют направленным электромагнитным излучением регистрацию отраженного электромагнитного излучения осуществляют с помощью n пар источников и приемников ультразвуковых волн, установленных параллельно конвейерной ленте, определяют разность времен регистрации отраженных от сыпучего материала ультразвуковых волн, площадь поперечного сечения сыпучего материала определяют, интегрируя аппроксимированные значения высоты слоя сыпучего материала в каждый момент времени, а высоту слоя сыпучего материала определяют по формуле:The problem is solved due to the fact that in the method for determining the volume of bulk material transported by the conveyor, including illumination of the surface of the bulk material by directional radiation, registration of reflected radiation with subsequent processing of the received signal, which determines the volume of bulk material transported, the surface of the bulk material is illuminated by directed electromagnetic radiation registration of reflected electromagnetic radiation is carried out using n source pairs The number of ultrasonic waves and receivers installed parallel to the conveyor belt determines the difference in the recording times of ultrasonic waves reflected from the bulk material, the cross-sectional area of the bulk material is determined by integrating the approximated values of the height of the layer of bulk material at each time, and the height of the layer of bulk material is determined by the formula:
h=hд-0,5Δtiνв,h = h d -0.5Δt i ν in ,
где hд - расстояние между источниками ультразвуковых волн и поверхностью конвейерной ленты, м;where h d - the distance between the sources of ultrasonic waves and the surface of the conveyor belt, m;
νв - скорость распространения ультразвуковой волны в воздухе, м/с;ν in - the propagation velocity of an ultrasonic wave in air, m / s;
Δti - разность времен регистрации отраженных от сыпучего материала ультразвуковых волн, с;Δt i is the difference in the registration times of ultrasonic waves reflected from the bulk material, s;
i - номер источника ультразвуковых волн.i is the number of the source of ultrasonic waves.
Способ иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 представлена схема определения объема транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала при очистке железнодорожных путей, на фиг. 2 - вид по стрелке А:1 - сыпучий материал; 2 - контрольная область конвейерной ленты; 3 - конвейерная лента; 4 - источники ультразвуковых колебаний; 5 - приемники ультразвуковых колебаний; 6 - расстояние между источниками и приемниками ультразвуковых колебаний и поверхностью контрольной области конвейерной ленты; 7 - плоскость крепления источников и приемников ультразвуковых колебаний; 8 - ультразвуковые волны; 9 - микрокомпьютерная техника; 10 - датчик частоты вращения конвейера.The method is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows a diagram for determining the volume of bulk material transported by a conveyor belt when cleaning railway tracks, FIG. 2 - view along arrow A: 1 - bulk material; 2 - control area of the conveyor belt; 3 - conveyor belt; 4 - sources of ultrasonic vibrations; 5 - receivers of ultrasonic vibrations; 6 - the distance between the sources and receivers of ultrasonic vibrations and the surface of the control region of the conveyor belt; 7 - plane of fastening of sources and receivers of ultrasonic vibrations; 8 - ultrasonic waves; 9 - microcomputer technology; 10 - conveyor speed sensor.
Предложенный способ реализуется следующим образом. Для определения объема транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала 1, прошедшего через контролируемую область 2 конвейерной ленты 3, n пар источников 4 и приемников 5 ультразвуковых колебаний стационарно устанавливают на одинаковом расстоянии 6 от поверхности контролируемой области конвейерной ленты на одной прямой 7. Источники ультразвуковых колебаний генерируют волну 8, направленную по нормали к поверхности конвейерной ленты. Средствами микрокомпьютерной техники 9 определяют разности времен Δti, с, между генерацией ультразвуковой волны источником и регистрацией отраженной от поверхности транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала в точке xi приемником. Определяют высоту слоя транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала в точке xi над поверхностью конвейерной ленты по формуле: hi=hд-0,5Δtiνв, м, где hд - расстояние между источниками ультразвуковых колебаний и поверхностью конвейерной ленты, м, νв - скорость распространения ультразвуковой волны в воздухе, м/с. После этого определяют площадь поперечного сечения слоя транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала в момент времени t, с, по формуле: , где ƒ(i) - функция, полученная аппроксимацией значений hi, высоты слоя транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала. Определяют скорость движения конвейерной ленты ν, м/с, по данным датчика частоты вращения 10 вала конвейерной ленты. Количество m измерений площади поперечного сечения слоя транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала определяют по формуле m=tT/tИ, где tT - время измерения объема транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала, с, tИ - длительность одного измерения, с. Объем транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала определяют по формуле:. Полученные значения объема транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала сохраняются в запоминающих устройствах микрокомпьютерной техники.The proposed method is implemented as follows. To determine the volume of
Предложенный способ был опробован на базе поезда снегоуборочного самоходного «ПСС-1К», прикрепленного к депо станции «Инская» Западно-Сибирской железной дороги в моменты выезда на пути необщего пользования для уборки снежных масс. На предусмотренной конструкцией самоходного поезда металлической перекладине, расположенной над контролируемой областью конвейерной ленты, были установлены три ультразвуковых датчика модели HC-SR04, представляющих собой источники и приемники ультразвуковых колебаний в общем корпусе. Датчики были направлены по нормали к поверхности контролируемой области конвейерной ленты для обеспечения минимального расстояния распространения ультразвуковой волны. Частота генерируемых ультразвуковых колебаний составляла 40 кГц. Разности времен между генерацией ультразвуковой волны и регистрацией отраженной от поверхности снежной массы в контролируемой области конвейерной ленты волны определялись специализированным программным обеспечением на базе микрокомпьютера Raspberry Pi 2. Площадь поперечного сечения слоя снежной массы определялась из результатов аппроксимации полученных значений высоты слоя снежной массы методом наименьших квадратов. Скорость движения конвейерной ленты определялась с помощью магнитного датчика частоты вращения вала и составляла 1 м/с. В течение одного часа работы суммарный объем снежной массы, прошедшей через контролируемую область конвейерной ленты,составил 400 м3. Полученные данные были подтверждены инструментальными и визуальными измерениями.The proposed method was tested on the basis of the PSS-1K self-propelled snowblow train attached to the depot of the Inskaya station of the West Siberian Railway at the time of departure on the public path for cleaning snow masses. On the metal bar provided by the self-propelled train design located above the controlled area of the conveyor belt, three ultrasonic sensors of the HC-SR04 model were installed, which are sources and receivers of ultrasonic vibrations in a common housing. The sensors were directed normal to the surface of the controlled area of the conveyor belt to ensure the minimum propagation distance of the ultrasonic wave. The frequency of the generated ultrasonic vibrations was 40 kHz. The time differences between the generation of the ultrasonic wave and the registration of the snow mass reflected from the surface in the controlled area of the conveyor belt were determined by specialized software based on the Raspberry Pi 2 microcomputer. The cross-sectional area of the snow mass layer was determined from the approximation of the obtained values of the snow mass layer height using the least squares method. The conveyor belt speed was determined using a magnetic shaft speed sensor and was 1 m / s. During one hour of operation, the total volume of snow mass passing through the controlled area of the conveyor belt was 400 m 3 . The data obtained were confirmed by instrumental and visual measurements.
Преимущество предлагаемого способа по сравнению с прототипом заключается в уменьшении технической сложности реализации способа, а также в увеличении точности определения объема сыпучих материалов со специфическими светоотражающими свойствами, в частности снега.The advantage of the proposed method compared to the prototype is to reduce the technical complexity of the implementation of the method, as well as to increase the accuracy of determining the volume of bulk materials with specific reflective properties, in particular snow.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016139195A RU2648972C1 (en) | 2016-10-05 | 2016-10-05 | Method of determining of bulk material volume transported by the conveyor belt |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016139195A RU2648972C1 (en) | 2016-10-05 | 2016-10-05 | Method of determining of bulk material volume transported by the conveyor belt |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2648972C1 true RU2648972C1 (en) | 2018-03-28 |
Family
ID=61867215
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016139195A RU2648972C1 (en) | 2016-10-05 | 2016-10-05 | Method of determining of bulk material volume transported by the conveyor belt |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2648972C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2782165C1 (en) * | 2021-12-15 | 2022-10-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС), г. Новосибирск | Method for determining the volume of bulk material transported by a conveyor belt |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2935143A1 (en) * | 1979-08-30 | 1981-03-19 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Ultrasonic distance measurement appts. - has velocity correction system which uses extra transducer to monitor fixed reference path length |
DE3411540A1 (en) * | 1984-03-29 | 1985-10-10 | Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen | METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE QUANTITY OF CONVEYED MATERIAL FROM BAND CONVEYORS |
SU1527499A1 (en) * | 1986-05-20 | 1989-12-07 | Институт горного дела | Method of measuring volume of loose material carried by conveyer |
RU2180434C2 (en) * | 1999-12-20 | 2002-03-10 | Военно-морская академия им. адмирала флота Советского Союза Н.Г.Кузнецова | Method of control over level of liquid and loose media in tanks |
RU2188398C1 (en) * | 2001-05-17 | 2002-08-27 | Открытое акционерное общество "Союзцветметавтоматика" | Method of ultrasonic indication of level of loose media contained in reservoir |
RU2195635C1 (en) * | 2002-02-21 | 2002-12-27 | Закрытое акционерное общество "Взлет" | Method of measurement of level of liquid and loose media |
-
2016
- 2016-10-05 RU RU2016139195A patent/RU2648972C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2935143A1 (en) * | 1979-08-30 | 1981-03-19 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Ultrasonic distance measurement appts. - has velocity correction system which uses extra transducer to monitor fixed reference path length |
DE3411540A1 (en) * | 1984-03-29 | 1985-10-10 | Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen | METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE QUANTITY OF CONVEYED MATERIAL FROM BAND CONVEYORS |
SU1527499A1 (en) * | 1986-05-20 | 1989-12-07 | Институт горного дела | Method of measuring volume of loose material carried by conveyer |
RU2180434C2 (en) * | 1999-12-20 | 2002-03-10 | Военно-морская академия им. адмирала флота Советского Союза Н.Г.Кузнецова | Method of control over level of liquid and loose media in tanks |
RU2188398C1 (en) * | 2001-05-17 | 2002-08-27 | Открытое акционерное общество "Союзцветметавтоматика" | Method of ultrasonic indication of level of loose media contained in reservoir |
RU2195635C1 (en) * | 2002-02-21 | 2002-12-27 | Закрытое акционерное общество "Взлет" | Method of measurement of level of liquid and loose media |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2782165C1 (en) * | 2021-12-15 | 2022-10-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС), г. Новосибирск | Method for determining the volume of bulk material transported by a conveyor belt |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3115755B1 (en) | System and method for measuring a speed of sound in a liquid or gaseous medium | |
US10215613B2 (en) | System and method for non-intrusive and continuous level measurement of a liquid | |
JP4938050B2 (en) | Ultrasonic diagnostic evaluation system | |
US10260929B2 (en) | System and method for measuring a signal propagation speed in a liquid or gaseous medium | |
CN110383014B (en) | Apparatus and method for measuring flow velocity of fluid in pipe | |
CN101855514A (en) | Acoustic thickness measurements using gas as a coupling medium | |
CN102124327A (en) | Method for non-destructive ultrasonic testing as well as device for the implementation of the method | |
RU2648972C1 (en) | Method of determining of bulk material volume transported by the conveyor belt | |
JP5904339B2 (en) | Liquid detection method and liquid detection apparatus | |
RU153808U1 (en) | PARAMETRIC ECHO DEDOMETER | |
JP2018205185A5 (en) | ||
US20090199641A1 (en) | Non-contact ultrasound materials systems and measurement techniques | |
JP5043627B2 (en) | Rail bottom corrosion amount measuring device and measuring method | |
JP5268686B2 (en) | Measuring apparatus and measuring method by electromagnetic ultrasonic method | |
JPS6228869B2 (en) | ||
RU2791670C1 (en) | Method for checking quality of acoustic contact between ultrasonic transducer and ceramic product during ultrasonic flaw detection | |
RU2585304C1 (en) | Transverse-longitudinal method for implementation of echo-ranging method for ultrasonic inspection of articles along whole section | |
RU2018876C1 (en) | Method of detection (classification) of moored mine in stream | |
RU2690975C1 (en) | Method of determining signal from pipe wall according to power lines statistics pid cd data | |
JPH03138509A (en) | Method and device for detecting thickness of snow on vehicle | |
RU2272280C1 (en) | Method for determining coordinates of static defects | |
SU480010A1 (en) | The method of recording the results of ultrasonic flaw detection products | |
RU37832U1 (en) | MEANS FOR ULTRASONIC DEFECTOSCOPY | |
RU2626744C1 (en) | Intratubal ultrasonic flaw detector | |
SU607462A1 (en) | Method of measuring vortical component of sea current velocity |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20211222 Effective date: 20211222 |