[發明專利]基于激光測距的皮帶秤

有效

• 申請號: 201510014054.8
• 申請日: 2015-01-13
• 公開（公告）號: CN104515572B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 劉毅;孫繼平
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學(北京)
• 主分類號: G01G11/00
• 分類號: G01G11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于激光測距的皮帶秤，該系統涉及激光測距和通信等領域。

背景技術

運輸皮帶是物料短途運輸的重要設備，廣泛應用于礦山、農業、食品、煙草等生產行業。準確測量皮帶輸送物料的質量對于生產自動控制、產量統計、控制生產成本有著積極重要的意義。目前實際生產中的皮帶測量主要使用電子皮帶秤和核子皮帶秤。電子皮帶秤是利用壓力傳感器測量物料重量引起的皮帶對傳感器的壓力，從而實現對物料重量的測量。電子皮帶秤采用接觸式測量，機械結構復雜，包括托輥、杠桿及各種連接機構，機械裝置眾多，任何裝置的故障都會影響測量的精度。所以存在測量精度低，故障率高、維護復雜等問題。核子皮帶秤是通過向皮帶上的物料投射γ射線，γ射線穿過不同厚度物料所引起的衰減不同，檢測穿過物料后γ射線強度，將強度帶入與物料成分、密度相關的公式即可得到射線方向上的物料厚度，核子皮帶秤就是通過這一基本原理實現對物料的測量。核子皮帶秤采用非接觸式測量，克服了電子皮帶秤存在的部分缺點，但仍存在精度低、放射源安全管理、標定復雜等問題。目前還有一些通過的圖像處理的原理進行皮帶物料測量的方法，但由于精度和可實施性方面的原因，多處于理論階段，未形成產品。

因此，目前需要一種測量精度高、簡單可靠、成本低，便于實施的運輸皮帶物料測量的新方法與裝置。

發明內容

本發明目的在于提供一種測量精度高、簡單可靠、成本低，非接觸式的皮帶秤，本發明的皮帶秤主要組成包括：激光掃描測距單元、皮帶測速單元、人機交互單元、數據處理單元和通信單元；激光掃描測距單元設備安裝在運輸皮帶上方，掃描面應垂直于皮帶對稱軸線和皮帶底部切面，掃描范圍應大于皮帶寬度，每個掃描周期可獲得一組數據，每個數據表示激光頭到物料表面的距離值，通過這組數據可還原出皮帶及物料的截面上部形狀；皮帶測速單元設備安裝在皮帶滾筒上，用于獲取皮帶運動速度；人機交互單元包括按鍵和顯示屏，按鍵用于對測量相關參數進行設置操作，顯示屏用于數據顯示；通信單元負責采集激光掃描測距單元設備的掃描數據和皮帶測速單元設備的信號，并將數據處理單元處理結果通過通信端口發送給其它設備；數據處理單元對激光掃描測距單元設備的掃描數據和皮帶測速單元設備的信號進行處理，得到皮帶運輸的物料的體積和質量。

物料測量的具體步驟如下：

1.在進行測量前，先對空載皮帶使用激光掃描測距設備進行掃描，獲得空載皮帶的截面上部形狀數據，記錄在數據處理單元中。

2.通信單元接收由激光掃描測距設備發送的距離數據和皮帶測速設備發送的皮帶速度數據，并將數據傳至數據處理單元。

3.數據處理單元將掃描數據與預先記錄的皮帶空載掃描數據進行相減運算，獲得物料截面輪廓數據。

4.將截面輪廓數據、皮帶速度和采集數據的間隔時間進行乘法運算，得到此間隔時間內運輸皮帶傳送的瞬時物料體積。

5.將物料體積和物料密度進行乘法運算得到瞬時物料質量。

6.將任意時間段內的所有瞬時物料質量求和，即可得到該段時間內傳送的物料質量。

7.將物料質量數據通過通信單元的通信端口發送給其它設備；并通過人機交互單元的顯示屏顯示相關數據。

附圖說明

圖1基于激光測距的皮帶秤結構示意圖。

圖2設備安裝示意圖。

圖3物料測量過程示意圖。

圖4激光掃描測距標定所采集的截面數據示意圖。

圖5激光掃描測距測量所采集的瞬時截面數據示意圖。

圖6相減運算獲得物料瞬時截面數據示意圖。

圖7物料瞬時截面數據示意圖。

具體實施方式

如圖1所示實施示例中，所述皮帶秤組成包括：

1.激光掃描測距單元(101)，采用測距距離大于5米的激光掃描測距儀(102)。

2.皮帶測速單元(103)，采用光電編碼測速傳感器(104)，與皮帶滾筒軸直接或間接相連，實時測量滾筒的轉速，產生與滾筒轉速成正比的脈沖信號；也可直接選用數字式皮帶測速傳感器可直接輸出皮帶速度數據。

3.通信單元(105)，包括輸入端口(106)和輸入端口(107)，輸入端口部分接收激光掃描測距儀(102)發送的掃描數據，并接收測速傳感器(104)信號或數據。輸出端口部分將數據通過數據網絡發送給其它設備，可采用網絡端口或現場端口，除有線端口外，也可使用無線通信方式。