一种管带机圆管部分自动调偏装置的控制方法与流程

本发明涉及输送设备领域，具体而言，涉及一种管带机圆管部分自动调偏装置的控制方法。

背景技术：

目前，管状带式输送机在国内外如化工、钢铁、造纸、电力、煤炭、港口等多个行业得到越来越广泛应用,但在运行过程中由于各种外部环境变化造成的输送带跑偏扭转经常出现,不及时纠正可能造成输送带或托辊的磨损,甚至可能造成输送带的撕裂或者输送带管不能展开、发生叠带等严重后果。跑偏是指皮带机运转过程中，胶带中心线脱离皮带机中心线，而偏向一边的现象。因此在安装、调整、运转和维护中都应特别注意胶带的运转状态，防止胶带跑偏造成事故。

本申请的发明人研究发现现有技术，目前管带机胶带的调偏方法还基本处于靠人工加垫片的形式来实现成圆托辊的倾斜，这种调偏方式不仅费时费力而且效率低，往往会浪费大量的人力物力。实际应用中没有一套成熟的自动调偏装置来确保管带机胶带的对中运行。

技术实现要素：

本发明提供了一种管带机圆管自动调偏装置的控制方法，旨在改善管带机圆管部分跑偏调整不方便的问题。

本发明是这样实现的：

一种管带机圆管部分自动调偏装置的控制方法，包括以下步骤：

s1，沿输送带的输送方向形成的圆管的轴线方向，在输送带上形成定位标识带；

s2，识别单元检测定位标识带的偏转位移，传输偏移数据至控制单元；

s3，控制单元根据偏移数据控制调偏机构偏转，使得输送带偏转回正；

调偏单元包括驱动件、连接座以及调偏托辊，驱动件的转轴与连接座连接，调偏托辊设在连接座上；驱动件根据控制单元的指令驱动连接座及调偏托辊发生偏转，使得输送带偏转回正。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，控制单元的运行步骤包括：

获取识别单元的采样数据，采样数据包括定位标识的初始位置以及定位标识带的采样位置；

判断运行模式，运行模式包括自动模式和手动模式；

自动模式状态下：读取采样数据，通过pid算法得到调偏角度，根据调偏角度发送偏转指令至调偏单元，控制调偏单元偏转使输送带回正；

手动模式状态下：人工解析识别单元的偏转角度，控制调偏单元偏转使输送带回正。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，识别单元包括线性ccd识别器，定位标识带为颜色带，颜色带的颜色与输送带的颜色不同。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，自动模式状态下，pid算法的输出值为pwm脉宽，通过pmw脉宽控制调偏单元的偏转角度。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，还包括显示步骤，在显示装置上实时显示输送带的偏移角度、偏移单元的偏移角度以及控制单元的运行模式。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，定义输送带对中运行状态下，形成的圆管的轴心线为第一轴线，定义调偏托辊未发生偏转的状态下的托辊轴线为第二轴线，第一轴线与第二轴线垂直。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，限制调偏托辊偏离第二轴线的最大角度为45度。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，连接座包括底座和摆杆，调偏托辊与底座连接，摆杆的一端连接至驱动件，另一端连接至底座，摆杆在驱动件的驱动下使调偏托辊偏离第二轴线运动。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，底座开设有导槽，摆杆与底座的连接端设有导块，导块滑动连接于导槽。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，连接座还包括定位支杆，定位支杆设置在第二轴线上，定位支杆和连接座转动连接。进一步地，在本发明较佳的实施例中，驱动件为舵机，舵机的输出轴与摆杆连接，摆杆绕输出轴转动。

本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的管带机圆管部分自动调偏装置的控制方法，使用时，通过识别单元自动识别输送带的偏移程度，控制单元根据识别单元的识别结果发送指令至调偏单元，通过机械运动使得输送带偏转回正。使得管带机成圆处的输送带具有自动调偏的功能，确保输送带的对中运行，降低人力物力资源损耗，提高调偏效率，具有极大的经济效益和应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例管带机圆管部分自动调偏装置第一视角下的结构示意图；

图2是本发明实施例管带机圆管部分自动调偏装置第二视角下的结构示意图

图3是本发明实施例的图1中的调偏单元的结构示意图；

图4是本发明实施例的图1中的调偏单元的分解示意图；

图5是本发明实施例的控制单元的运行步骤流程图。

图标：10-管带机圆管部分自动调偏装置；100-机架；110-支撑板；111-管带通过孔；113-前侧面；114-后侧面；120-架体；200-托辊单元；210-成圆托辊组件；211-成圆托辊；212-托辊固定件；300-调偏单元；310-驱动件；320-连接座；321-底座；322-摆杆；323-侧板；324-导槽；325-导块；326-定位支杆；330-调偏托辊；340-固定板。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1

参照图1-图4所示，本实施例提供一种管带机圆管部分自动调偏装置10，包括：机架100、输送带、托辊单元200以及调偏装置300。

机架100包括支撑板110和架体120，支撑板110装设在架体120上，形成竖向设置的支撑装置。支撑板110上开设有管带通过孔111。

输送带(图未示)用于输送物料，沿物料的输送方向，输送带的表面设有用于对偏转程度进行识别的定位标识带。定位标识带形成于整条输送带。进一步地，定位标识带为颜色带，定位标识带的颜色不同于输送带的颜色。当输送带不发生偏转时，定位标识带位于输送带形成的圆管的轴线方向。当输送带发生偏转时，定位标识带随之偏离输送带形成的圆管的轴线方向。进一步地，在实际运用中，输送带一般为黑色胶带，此时，选用白色的色带作为定位标识带，识别更为精准。

托辊单元200，装设于支撑板110，包括多个成圆托辊组件210。多个成圆托辊组件沿管带通过孔的边缘设置。在多个成圆托辊组件210的作用下，使输送带呈圆筒状体输送，在托辊单元200的位置形成输送带的圆管部分。

成圆托辊组件210包括成圆托辊211与托辊固定件212，成圆托辊211的两端通过托辊固定件212固定在支撑板110上。多个成圆托辊211的内侧与输送带配合。

输送带正常运动状态下，即输送带形成的圆管处于对中运行的状态时，成圆托辊211的轴线方向与管带的成圆面相切。上述状态下，定义输送带形成的圆管的轴心线为第一轴线。成圆托辊211的轴线与第一轴线相互垂直。

在本实施例中，多个成圆托辊211共同形成一个多边形托辊单元200。多边形托辊单元200可以采用3个上压作用的成圆托辊211和3个下压作用的成圆托辊211形成的六边形托辊单元200，保证管带的正常输送。

进一步地，沿着输送带的输送方向，支撑板110具有位置相对的前侧面113和后侧面114。托辊单元200的多个成圆托辊211平均分散在支撑板110的前侧面113和后侧面114上。更进一步地，前侧面113和后侧面114上的成圆托辊211间隔设置，同一侧面上，相邻两个成圆托辊211的间距相等。通过将成圆托辊211设置在支撑板110的两个侧面上，保证每个成圆托辊211间具有较大的空间，便于零部件的安装和维护。

调偏装置，包括控制单元、识别单元和调偏单元300。调偏装置用于使管带机成圆处的输送带在运行中具有自动调偏功能，确保输送带的对中运行，能够降低人力物力的资源损耗，提高调偏效率，解放生产力，为企业带来更大的利润效益。

识别单元用于识别定位标识带的偏移距离。在本实施例中，识别单元包括光敏传感器。通过光敏传感器对输送带及设置在输送带上不同颜色的颜色带的反射光进行识别，确定输送带的偏移距离。光敏传感器可以是线性ccd识别器、红外光电对管等，但不局限于此。在本实施例中，选用ccd线性识别器作为识别单元的识别装置。

线性ccd识别器能够直接将光学信号转换为模拟电流信号，电流信号经过放大和模数转换，实现图像的获取、存储、传输、处理和复现。其体积小重量轻，功耗小，工作电压低，抗冲击与震动，性能稳定，寿命长，灵敏度高，噪声低，动态范围大，响应速度快，有自扫描功能，图像畸变小，无残像，商品化生产成本低。使用线性ccd识别器可以实现输送带偏移情况的方便、快速识别。

调偏单元300包括驱动件310、连接座320以及调偏托辊330。驱动件310的转轴与连接座320连接，调偏托辊330设在连接座320上。

控制单元根据识别单元识别得到的定位标识带的偏转程度，控制驱动件310驱动连接座320及调偏托辊330发生偏转，调偏托辊330偏转带动输送带偏转回正，实现管带机圆管部分的自动调偏。

输送带正常运动状态下，即输送带形成的圆管处于对中运行的状态时，调偏托辊330的轴线方向与输送带的成圆面相切。上述状态下，定义调偏托辊330的托辊轴线为第二轴线，第一轴线与第二轴线相互垂直。在输送带未发送偏转的状态下，调偏托辊330与输送带之间只形成沿第一轴线方向上的摩擦力，调偏托辊330不产生调偏作用，输送带正常运行。

在本实施例中，驱动件310优选为舵机。驱动件310通过固定板340与支撑板110形成连接。固定板340与支撑板110形成l型结构。驱动件310的转轴的轴向与第一轴线以及第二轴线垂直。

连接座320包括底座321和摆杆322。驱动件310通过驱动连接座320偏转，从而使得调偏托辊330发生偏转。

调偏托辊330设置在底座321上。优选地，底座321的两端均设有侧板323，调偏托辊330的滚轴的两端与两个侧板323连接。因此，当底座321发生偏转时，调偏托辊330同时发生相同程度的偏转，且在输送带的摩擦力的作用下，调偏托辊330能够发生自旋转。

摆杆322的一端连接至驱动件310，另一端连接至底座321，摆杆322在驱动件310的驱动下使调偏托辊330偏离第二轴线运动。

驱动件310的输出轴与摆杆322连接。摆杆322形成绕舵机的输出轴转动的运行形式。通过摆杆322的设置，将舵机的输出轴的转动转化为偏转运动，实现底座321及调偏托辊330的偏转运动。

优选地，在底座321的底部开设有导槽324，摆杆322与底座321的连接端设有导块325，导块325滑动连接于导槽324。在本实施例中，摆杆322设置在底座321的底部，导槽324为沿第二轴线方向延伸的条形槽，导块325位于导槽324中。当驱动件310的转轴带动摆杆322转动时，导块325在导槽324中运动，驱动底座321发生偏转，进而带动调偏托辊330发生偏转。

进一步地，导块325和摆杆322的连接处设有轴承，使得偏转运动过程中，运动更平稳。

进一步地，连接座320还包括定位支杆326，定位支杆326设置在固定板340上，且定位支杆326沿在第二轴线的方向设置。定位支杆326和连接座320的底座321转动连接。定位支杆326的存在，限制了连接座320的偏转程度。定义摆杆322与驱动件310转轴的连接处为第一支点，底座321与定位支杆326的转动连接处为第二支点，连接座320仅在第一支点和第二支点间发生偏转。保证整个调偏单元结构的稳定性，避免偏转过度。此外，定位支杆326和驱动件310共同构成调偏托辊330的定位机构，第一支点和第二支点形成调偏托辊330的固定点，避免因为输送带偏转带动调偏托辊330发生偏转。

优选地，调偏托辊330设置在输送带的下方，调偏托辊330承受更多的输送带重力，使得调偏托辊330和输送带之间的摩擦力最大，调偏托辊330在发生偏转时，能够有效的调整输送带的偏转。

进一步地，通过调整导槽324的结构或是通过程度控制，限制调偏托辊330的托辊轴线偏离第二轴线最大角度为90度。更进一步的，限制调偏托辊330的托辊轴线偏离第二轴线最大角度为45度。通过角度的调控，以达到最佳的调偏效果。

进一步地，沿输送带的输送方向，依次设置识别单元和调偏单元300。识别单元设置在调偏单元300的上游位置，能够实现预调偏作用，调偏效果好。

控制单元主要通过单片机实现对识别单元和调偏单元300的数据接收与控制。具体地，使用stm32f103c8t6单片机。通过电动控制调偏，采用单片机控制，集成性高，指令命令控制，精准度更高。在采集信息源方面，耗时更短，反馈时间短，及时性强，提前纠正偏差，可靠性高。

本实施例还提供上述的管带机圆管部分自动调偏装置10的控制方法，包括以下步骤：

s1，沿输送带的形成的圆管的轴线方向，在输送带上形成定位标识带；

s2，识别单元检测定位标识带的偏转位移，传输偏移数据至控制单元；

s3，控制单元根据所述偏移数据控制调偏机构偏转，使得输送带偏转回正。

请参阅图5，控制单元的运行步骤包括：

获取识别单元的采样数据，采样数据包括定位标识带的初始位置以及定位标识带的采样位置；

判断运行模式，运行模式包括自动模式和手动模式；

自动模式状态下：读取采样数据，通过pid算法得到调偏角度，根据调偏角度发送偏转指令至调偏单元，控制调偏单元偏转使输送带回正；

手动模式状态下：人工解析识别单元的偏转角度，控制调偏单元偏转使所述输送带回正。

自动模式状态下，pid算法的输出值为pwm脉宽，通过pmw脉宽控制所述调偏单元的偏转角度。即，使用pid控制算法处理后转换为pmw脉宽，不同的脉宽对应不同的舵机角度，例如，设定0.5ms～2.5ms脉宽对应舵机偏转-90°～+90°。通过pmw脉宽控制舵机转向，进而控制调偏托辊，最终实现对输送带的校正。

在本实施例中，pid算法的公式如下：

其中，u(t)为输出值，即输出pwm脉宽；e(t)为误差值，即定位标识带的初始位置值与采样位置值的差值；kp为比例系数；ki为积分时间常数；kd为微分时间常数。

自动模式状态下，在单片机中存入预设程序，预设程序包括：读取ccd线性数据；进行滤波，提取定位标识带的中点；进行pid计算，输出pwm脉宽；控制舵机偏转，最终完成对输送带的自动调偏，自动化程度高，识别精度高，能够及时纠偏，调偏效果好。

进一步地，控制方法还包括显示步骤，在显示装置上实时显示输送带的偏移角度、偏移单元的偏移角度以及控制单元的运行模式。

综上，本实施例的管带机圆管部分自动调偏装置及其控制方法，通过光敏传感器监控传送带上不动颜色的反光强度，将收集到的数据反馈给单片机，单片机中存有事先设定好的程序，对收集的数据进行判断传动带是否跑偏。然后在通过控制舵机的转向来起到调偏作用。

由于光敏传感器对光的强度有很好的识别，所以在传送带跑偏不明显的情况下也能识别出来进行调偏，保证了装置的精确性，单片机里是事先写好的程序，可以拷贝给其他传动带用，保证了装置的高效性，通过电子设备进行控制，具有管理方便的优点。

通过控制单元、识别单元和调偏单元组成自动调偏装置，精度、灵敏度高，管理和检查方便，采用传感器识别代替工人的检测，保证准确性，降低成本，并提高效率。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，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。