[發(fā)明專利]連續(xù)物料體積測(cè)量方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010109334.8
• 申請(qǐng)日: 2020-02-22
• 公開（公告）號(hào): CN111308930A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李昕;吳彪;張青青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京龍?zhí)锶A遠(yuǎn)科技有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042;G01D21/02
• 代理公司: 北京文苑專利代理有限公司 11516
• 代理人: 王怡

本發(fā)明公開了一種連續(xù)物料體積測(cè)量方法及裝置,用于對(duì)連續(xù)物料的體積進(jìn)行測(cè)量,包括激光雷達(dá)、稱重傳感器、速度傳感器、FPGA開發(fā)板、計(jì)算機(jī)。所述激光雷達(dá)，用于檢測(cè)皮帶秤是否空載，及有料時(shí)所過物料的體積。所述稱重傳感器，用于檢測(cè)所過物料的重量，所述速度傳感器，用于檢測(cè)皮帶帶速，所述FPGA開發(fā)板，用于進(jìn)行人工智能算法計(jì)算，所述計(jì)算機(jī)，用于顯示所過瞬時(shí)物料的截面。本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理、使用方便、測(cè)量精度高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng),便于大規(guī)模推廣應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及皮帶秤技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種連續(xù)物料體積測(cè)量方法及裝置。

背景技術(shù)

皮帶秤自誕生以來，已有一百余年，先后經(jīng)歷了機(jī)械式皮帶秤，機(jī)械電子式皮帶秤，電子皮帶秤、射線皮帶秤、激光皮帶秤等幾個(gè)階段，經(jīng)過了百年的開展，皮帶秤日趨成熟和穩(wěn)定，其運(yùn)用也越來越廣泛。隨著新技能特別是數(shù)字技能和網(wǎng)絡(luò)技能的不斷涌現(xiàn)，電子皮帶秤技能也得到了新的開展。

皮帶秤稱重原理：全懸浮式秤架與非自動(dòng)平臺(tái)秤類似，稱重平臺(tái)由4只稱重傳感器支撐，稱重托輥裝在平臺(tái)上。

在現(xiàn)行使用的皮帶秤中，重量計(jì)量方法基本上可以分為兩類，通常采用積分法或累加法來計(jì)算瞬時(shí)流量和累計(jì)重量，以下簡(jiǎn)述兩種不同方法。

(1)積分法

當(dāng)皮帶輸送物料時(shí)，連續(xù)測(cè)量稱重托輥上代表單位皮帶長(zhǎng)度上的載重值 q(kg/m)，并將q值與同一時(shí)刻的皮帶速度值v(m/s)相乘，則所得的乘積等于物料的瞬時(shí)流量。

(2)累積法

累積計(jì)量法，是以采樣時(shí)刻稱重值和采樣時(shí)刻皮帶速度，估算整個(gè)采樣周期內(nèi)的累計(jì)量，將累計(jì)量對(duì)時(shí)間微分，可求出瞬時(shí)流量。

受限于單片機(jī)無法進(jìn)行復(fù)雜的積分運(yùn)算，所以，采用累加法近似計(jì)算瞬時(shí)流量值和累計(jì)重量值。稱重顯示控制器將獲得的傳感器mV級(jí)電壓信號(hào)由A/D轉(zhuǎn)換為無量綱的數(shù)字量，即重量?jī)?nèi)碼D。在現(xiàn)行的皮帶秤中采取信號(hào)簡(jiǎn)單的相加法來計(jì)算總重量?jī)?nèi)碼D，即

由上式可以看出，任何一路傳感器故障所導(dǎo)致的信號(hào)缺失、信號(hào)異常都會(huì)對(duì)稱量值產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

目前主流的皮帶秤主要是以下三種：

1、電子皮帶秤：稱重橋架安裝于輸送機(jī)架上，當(dāng)物料經(jīng)過時(shí)，托輥檢測(cè)到皮帶機(jī)上的物料重量信息通過杠桿作用將信號(hào)傳到稱重傳感器，產(chǎn)生一個(gè)正比于皮帶載荷的電壓信號(hào)。在皮帶秤上有一個(gè)稱重傳感器裝在稱重橋架上，工作時(shí)，會(huì)將檢測(cè)到的皮帶上的物料重量送入稱重儀表，同時(shí)將測(cè)速傳感器測(cè)得的皮帶輸送機(jī)的速度信號(hào)也送入稱重儀表，儀表將速度信號(hào)與稱重信號(hào)進(jìn)行積分處理，得到瞬時(shí)流量及累計(jì)重量。速度傳感器直接連在大直徑測(cè)速滾筒上，提供一系列脈沖，每個(gè)脈沖表示一個(gè)皮帶運(yùn)動(dòng)單元，脈沖的頻率正比于皮帶速度。稱重儀表從稱重傳感器和速度傳感器接收信號(hào)，通過積分運(yùn)算得出一個(gè)瞬時(shí)流量值和累積重量值，并分別顯示出來。

電子式皮帶秤存在的主要問題如下：

礦用皮帶負(fù)荷大，環(huán)境惡劣，傳感器受到的震動(dòng)劇烈，不適用高精密傳感器；其次礦用皮帶現(xiàn)場(chǎng)粉塵大，機(jī)械傳動(dòng)容易對(duì)傳感器造成磁化，傳感器在使用過程中容易出現(xiàn)磁性漂移，使得校準(zhǔn)困難。

最后，礦用皮帶測(cè)量時(shí)，帶速與帶強(qiáng)均遠(yuǎn)大于其他應(yīng)用場(chǎng)合，測(cè)量誤差普遍在10％以上。皮帶校準(zhǔn)工作量大，通常每年校準(zhǔn)次數(shù)均在20次以上。

2、射線式皮帶秤：核子皮帶秤是利用r射線穿透物料的衰減程度來測(cè)量單位荷重的，r射線由射源發(fā)出后，經(jīng)煤炭、皮帶和電離室保護(hù)外罩衰減后被電離室接受，傳遞過程中影響射線衰減的因素常會(huì)帶來測(cè)量誤差。也存在如下問題。

皮帶厚度的自然磨損，電離室表面會(huì)累積灰塵，會(huì)對(duì)射線的穿透厚度產(chǎn)生影響，從而影響測(cè)量結(jié)果。但這兩者的變化都比較緩慢，所以總的影響輕微。