一种烟草生产储柜存量物料实时计量的方法和装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种烟草生产储柜存量物料实时计量的方法和装置，烟草生产储柜存量物料实时计量系统包括控制器、监测装置、布料装置、储柜和出料装置。本发明提供的方案是将物料在储柜中堆放成特定的形状，在生产过程中，使用测距传感器监测物料的位移，计算出储柜存量物料的体积，再根据物料的密度，求出储柜存量物料的质量，从而实现对储柜存量物料计量。本发明提供的方案准确的测定储柜存量物料质量，对储柜的状态信息进行可靠地判断，为储柜物料的统计、追踪，后续物料的准确调度提供保障，避免了因对储柜中剩余物料量不能准确计量而引起的影响生产效率降低和产品质量下降的问题。
【专利说明】
一种烟草生产储柜存量物料实时计量的方法和装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种烟草生产储柜存量物料实时计量的方法和装置，适用于烟草行业制丝生产储柜存量物料计量技术领域。
【背景技术】
[0002]在烟草制丝工艺中，储柜主要用来对烟叶(丝)进行存储，达到提高产品质量、方便前后工序物料准确调度目的。
[0003]目前，主要采用脉冲计数器对储柜存量物料实时计量。首先布料车把物料堆放在储柜中，然后底带通过出料口把物料输送到生产线上。在底带输送物料的过程中，通过脉冲计数器计量底带行进距离，默认此距离就是物料向前移动的距离。然后根据堆放的形状计算出储柜存量物料的质量。
[0004]但由于储柜出料时底带与物料之间可能有相对位移，并且底带长时间处于多次启停的过程中，造成出料脉冲的多计或少计，因此该方法对储柜存量物料计量存在偏差，不能准确计量储柜内剩余烟草的质量，进而不能及时的添加物料，严重影响了生产效率，甚至会降低产品的质量。
【发明内容】
[0005]为解决上述不能对储柜中剩余物料量准确实时计量的问题，本发明提供了一种烟草生产储柜存量物料实时计量方法和装置。
[0006]—种烟草生产储柜存量物料实时计量的方法，物料的体积与质量成正比例关系，方法步骤如下:
[0007]步骤I):获物料的密度P;
[0008]步骤2):使物料投入储柜中，堆放成特定的形状;根据物料在储柜中堆放成的形状，在特定的位置安装相应的物料位移传感器，用于测量物料在前进方向上的位移；
[0009]步骤3):根据所述物料的位移计算出储柜存量物料的体积V;
[0010]步骤4):使用公式M = p*v，计算出储柜中剩余物料的质量M。
[0011]进一步的，所述测量物料位移的传感器包括至少一个测距传感器，安装在储柜中与出料口相对的内侧壁上。
[0012]进一步的，物料投入储柜中，堆放成纵切面为等腰梯形的形状;所述传感器为安装在储柜中与出料口相对的内侧壁上的第一测距传感器和第二测距传感器，第一测距传感器的安装面与底面平行，第二测距传感器的安装面与物料高度平行;在储柜顶部内侧还设于第三测距传感器和第四测距传感器，第四测距传感器和第三测距传感器前后方向设置，第四测距传感器安装出料口的上方，第三测距传感器安装在物料的正上方;所述第二测距传感器和第一测距传感器用于测量物料在前进方向上的位移L2，第三测距传感器用于测量所述等腰梯形的高度Ho、第四测距传感器用于测量物料在出料口的断面高度h;所述等腰梯形斜边在水平方向的投影1^长度为第二测距传感器和第一测距传感器测量值之差;所述等腰梯形的底边长度Lo为设定值，储柜的宽度d为定值，当物料移动距离，储柜存量物料的质量
[0013]m = p*V
[0014]V = d*( (Lq-Li )*Ho_Li*h/2);
[0015]当物料移动距离L1< L2彡Lo-Li时，储柜存量物料的质量
[0016]m = p*V
[0017]V = d* (L0-L2-L1/2) *Ho ；
[0018]当物料移动距离时，储柜存量物料的质量
[0019]M = P* V
[0020]V = d*(Lo-L2)*h/2;
[0021 ]当物料移动距离L2^Lo时，储柜存量物料的质量
[0022]M = O0
[0023]进一步的，每批向储柜中投放物料的质量Mo都由电子砰测定，每次储柜进完物料后，物料在储料柜内堆积的形状都是固定的。
[0024]进一步的，当物料投入储柜时，先测出其质量Mo，当物料在储柜中堆放成特定形状后，测量计算出其体积Vo，所述物料密度P=Mo/Vo。
[0025]—种烟草生产储柜存量物料实时计量的装置，包括如下模块:
[0026]获物料的密度P的模块；
[0027]使物料投入储柜中，堆放成特定的形状;根据物料在储柜中堆放成的形状，在特定的位置安装相应的测距传感器测量物料的位移的模块；
[0028]使所述物料的位移直接或间接计算出储柜存量物料的体积V的模块；
[0029]使用公式M= P*V，计算出储柜中剩余物料的质量M的模块。
[0030]进一步的，所述测量物料位移的传感器包括至少一个测距传感器，安装在储柜中与出料口相对的内侧壁上。
[0031]进一步的，物料投入储柜中，堆放成纵切面为等腰梯形的形状;所述传感器为安装在储柜中与出料口相对的内侧壁上的第一测距传感器和第二测距传感器，第一测距传感器的安装面与底面平行，第二测距传感器的安装面与物料高度平行;在储柜顶部内侧还设于第三测距传感器和第四测距传感器，第四测距传感器和第三测距传感器前后方向设置，第四测距传感器安装出料口的上方，第三测距传感器安装在物料的正上方;所述第二测距传感器和第一测距传感器用于测量物料在前进方向上的位移L2，第三测距传感器用于测量所述等腰梯形的高度Ho、第四测距传感器用于测量物料在出料口的断面高度h;所述等腰梯形斜边在水平方向的投影1^长度为第二测距传感器和第一测距传感器测量值之差;所述等腰梯形的底边长度Lo为设定值，储柜的宽度d为定值，当物料移动距离，储柜存量物料的质量
[0032]m = p*V
[0033]V = d*( (Lo-Li)*Ho_Li*h/2);
[0034]当物料移动距离L^L2SLo-L1时，储柜存量物料的质量
[0035]M = P* V
[0036]V = d* (L0-L2-L1/2) *Ho ；
[0037]当物料移动距离Lo-L1< L2 < Lo时，储柜存量物料的质量
[0038]m = p*V
[0039]V = d*(Lo_L2)*h/2;
[0040]当物料移动距离L2^Lo时，储柜存量物料的质量
[0041]M = O0
[0042]进一步的，每批向储柜中投放物料的质量Mo都由电子f平测定，每次储柜进完物料后，物料在储料柜内堆积的形状都是固定的。
[0043]进一步的，当物料投入储柜时，先测出其质量Mo，当物料在储柜中堆放成特定形状后，测量计算出其体积Vo，所述物料密度P=Mo/Vo。
[0044]本发明准确测量出储柜中物料在前进方向的位移，这种测量方式能够直接的获得物料前进的距离，解决了现有方式使用脉冲计数等间接测量方法测量不准确的问题。
[0045]采用测距传感器测量物料的前进位移，测量方式简单，而且成本低。
[0046]将物料投入储柜中，堆放成纵切面为等腰梯形的形状，物料堆放较为稳定。
[0047]每次储柜进完物料后，物料在储料柜内堆积的形状都是固定的，这样只需对形状的参数测量一次储存即可，即比如，在测量时，仅需要测量出物料的前进位移量LdP物料在出料口的断面高度h即可，减少了工作量。
[0048]本发明提供的方案准确的测定储柜存量物料质量，对储柜的状态信息进行可靠地判断，为储柜物料的统计、追踪，后续物料的准确调度提供保障，避免了因对储柜中剩余物料量不能准确计量而引起的影响生产效率和产品质量的问题。
【附图说明】
[0049]图1是方法实施例流程图；
[0050]图2是实施例储柜物料纵切面等效平面图；
[0051]图3是装置实施例图。
【具体实施方式】
[0052]本实施例提供了一种烟草生产储柜存量物料实时计量系统，如图3所示，I是出口振槽，2是出料底带，3是耙辊，4是进柜布料车，5、6、7、8都是测距传感器，安装在储柜上。进柜布料车4的作用是把物料投放到储柜中并堆放成纵切面为等腰梯形的形状，如图2所示，测距传感器5、6、7、8用于直接或间接的得到上述等腰梯形的高Ho，底边边长Lo，斜边在水平方向上的投影长度L1，物料位移L4P物料在物料出口的高度h，出口振槽1、出料底带2以及耙辊3的作用是将物料输送到生产线上。
[0053]上述出口振槽I，出料底带2以及耙辊3属于出料装置，进柜布料车4属于布料装置，测距传感器5、6、7、8属于测量装置。
[0054]所述出料装置、布料装置和测量装置的工作状态都由一个控制器控制，该控制器还能读取物料的总质量Mo，读取传感器采集的数据，计算储柜存量物料质量M，并把储柜存量物料M显示在显示单元。
[0055]方法实施例:
[0056]本实施例提供的一种烟草生产储柜存量物料实时计量方法，利用物料质量与物料体积之间的函数关系，建立储柜内存量物料质量与存量物料位移的一一对应关系，通过测量物料的位移量实现对储柜存量物料的计量。流程如图1所示，具体步骤如下:
[0057]步骤I)投放物料前测出物料的密度P；
[0058]步骤2)向宽度为d的储柜中投放物料，堆放成纵切面为等腰梯形的形状；
[0059]步骤3)使用传感器测量出所述等腰梯形的高度Ho，底边边长Lo和等腰梯
[0060]相邻顶边顶点和底边顶点之间在水平方向的距离L1;
[0061]步骤4)将物料输送到生产线上，并使用传感器测量出物料的位移距离LdP在出料口断面高度h;
[0062]步骤5)计算出储柜存量物料的质量M，计算方法如下:
[0063]当物料移动距时:
[0064]储柜存量物料的质量
[0065]M = P* V
[0066]V = d*((Lo-Ll)*Ho-Ll*h/2);
[0067]当物料移动距离L^L2SLo-L1时，储柜存量物料的质量
[0068]m = p*V
[0069]V = d* (L0-L2-L1/2) *Ho ；
[0070]当物料移动距离Lo-L1< L2 < Lo时，储柜存量物料的质量[0071 ]M = P^V
[0072]V = d*(Lo_L2)*h/2;
[0073]当物料移动距离L2^Lo时，储柜存量物料的质量
[0074]M = O0
[0075]步骤6)显示储柜存量物料的质量M。
[0076]由于储柜的宽度一定，所以物料的体积与纵切面面积成正比例关系，物料的质量与纵切面面积成正比关系；所以上述方法步骤5)中计算出储柜存量物料质量M的方法可以转化为:
[0077]设储柜存量物料的纵切面面积为S，在上述方法步骤2)所述的等腰梯形面积为So，当物料移动距离L2SLdf:
[0078]S = So_L2*h/2
[0079]M=Mo* S/So
[0080]=Mo*(So-L2*h/2)/SO
[0081 ]=Mo* (I_L2*h/ (2 (Lo-Li) *Ho))；
[0082]当物料移动距离U<L2彡Lq-L.:
[0083 ]S = (Lo-L2) *Ho - LI *Ho/2
[0084]=(Lq-L2-Li/2)*Ho
[0085]M=Mo*S/So
[0086]=M。* (L0-L2-L1/2) *H。/ ((Lo-Li) *Ho)
[0087]=Mo*(L0-L2-L1/2)/(Lo-Li)；
[0088]当物料移动距离Lo-L1SL2SLo时:
[0089]S = (Lo-L2)*h/2
[0090]M=Mo*S/So
[0091 ] =Mo* ((L0-L2) *h/2)/((Lo-Li) *Ho)
[0092]=Mo*(Lo-L2)*h/(2*Ho*(Lq-Li))；
[0093]当物料移动距离L2^Lo时，储柜存量物料的质量
[0094]M = O0
[0095]上述方法中物料堆积的形状是纵切面为梯形的图形，作为其他实施方式，物料堆积形状的纵切面图形可以是矩形，三角形或者其他规则的几何形状。堆放为其他形状时，其计算的函数也应相应改变。
[0096]所述密度P，是设定程序时输入的固定值，或者是当物料投入储柜时，先测出其质量Mo，当物料在储柜中堆放成特定形状后，测量计算出其体积Vq，根据公式P = Mq/Vq计算出的值。
[0097]以上实施方式中，所述储柜宽度d为固定值，每批向储柜中投放物料的质量MO都由电子秤测定，上述等腰梯形的高Ho，底边边长Lo，斜边在水平方向上的投影长度L1S相应测距传感器测定，每次储柜进完物料后，对上述参数做数据保存，出料过程测量时只需实时测量物料位移L4P物料在物料出口的高度h即可。
[0098]本实施例中，采用测距传感器，安装在储柜出料口的相对内侧面上，包括两个测距传感器。作为其他实施方式，例如，将物料堆放成矩形时，只需要一个测距传感器测量物料的前进位移即可。测距传感器可以是光电测距传感器，也可以是其他的测距传感器。
[0099]测距传感器的作用是获取物料前进的位移。作为其他实施方式，也可以采用其他类型的传感器来实现。例如在储柜顶部安装一个摄像头，通过图像处理的方式判断出物料在前进方向上的位移量。亦或，将一系列的光电传感器安装在储柜的两侧壁上，两侧的光电传感器相互对应，在有物料阻挡在两光电传感器之间时，反映为一种电平状态，当没有物料阻挡在两光电传感器之间时，反映为另一种电平状态，这种测量方式只需要对一系列的光电传感器进行编号，根据各编号对应的电平状态，就能够换算出位移量。
[0100]装置实施例:
[0101]—种烟草生产储柜存量物料实时计量的装置，包括如下模块:
[0102]获物料的密度P的模块；
[0103]使物料投入储柜中，堆放成特定的形状;根据物料在储柜中堆放成的形状，在特定的位置安装相应的测距传感器测量物料的位移的模块；
[0104]使所述物料的位移直接或间接计算出储柜存量物料的体积V的模块；
[0105]使用公式M= P*V，计算出储柜中剩余物料的质量M的模块。
[0106]本发明所述的装置实施例，实际上是实现以上方法实施例的软件构架，其中的模块为软件模块，可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器或者其他可储存数据的介质上。
[0107]以上给出了本发明涉及的【具体实施方式】，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种烟草生产储柜存量物料实时计量的方法，其特征在于:物料的体积与质量成正比例关系，方法步骤如下: 步骤I):获物料的密度P; 步骤2):使物料投入储柜中，堆放成特定的形状;根据物料在储柜中堆放成的形状，在特定的位置安装相应的物料位移传感器，用于测量物料在前进方向上的位移； 步骤3):根据所述物料的位移计算出储柜存量物料的体积V; 步骤4):使用公式M=P*V，计算出储柜中剩余物料的质量M。2.根据权利要求1所述的一种烟草生产储柜存量物料实时计量的方法，其特征在于:所述测量物料位移的传感器包括至少一个测距传感器，安装在储柜中与出料口相对的内侧壁上。3.根据权利要求2所述的一种烟草生产储柜存量物料实时计量的方法，其特征在于:物料投入储柜中，堆放成纵切面为等腰梯形的形状;所述传感器为安装在储柜中与出料口相对的内侧壁上的第一测距传感器(5)和第二测距传感器(6)，第一测距传感器(5)的安装面与底面平行，第二测距传感器(6)的安装面与物料高度平行;在储柜顶部内侧还设于第三测距传感器(7)和第四测距传感器(8)，第四测距传感器(8)和第三测距传感器(7)前后方向设置，第四测距传感器(8)安装出料口的上方，第三测距传感器(7)安装在物料的正上方;所述第二测距传感器(6)和第一测距传感器(5)用于测量物料在前进方向上的位移L2,第三测距传感器(7)用于测量所述等腰梯形的高度Ho、第四测距传感器(8)用于测量物料在出料口的断面高度h;所述等腰梯形斜边在水平方向的投影1^长度为第二测距传感器(6)和第一测距传感器(5)测量值之差;所述等腰梯形的底边长度Lo为设定值，储柜的宽度d为定值，当物料移动距离，储柜存量物料的质量 M=P*VV= d* ((Lo-Li) *Ho-Li*h/2)； 当物料移动距离L^L2SLo-L1时，储柜存量物料的质量 M=P*VV= d* (L0-L2-L1/2) *Ho ； 当物料移动距离Lo-L1 < L2 < Lo时，储柜存量物料的质量 M=P*VV= d*(Lo-L2)*h/2; 当物料移动距离1^ ^ Lo时，储柜存量物料的质量 M=O04.根据权利要求1所述的一种烟草生产储柜存量物料实时计量的方法，其特征在于:每批向储柜中投放物料的质量Mo都由电子秤测定，每次储柜进完物料后，物料在储料柜内堆积的形状都是固定的。5.根据权利要求1所述的一种烟草生产储柜存量物料实时计量的方法，其特征在于:当物料投入储柜时，先测出其质量Mo，当物料在储柜中堆放成特定形状后，测量计算出其体积Vo，所述物料密度P=Mo/Vo。6.一种烟草生产储柜存量物料实时计量的装置，其特征在于:包括如下模块: 获物料的密度P的模块； 使物料投入储柜中，堆放成特定的形状;根据物料在储柜中堆放成的形状，在特定的位置安装相应的测距传感器测量物料的位移的模块； 使所述物料的位移直接或间接计算出储柜存量物料的体积V的模块； 使用公式M=p*v，计算出储柜中剩余物料的质量M的模块。7.根据权利要求6所述的一种烟草生产储柜存量物料实时计量的装置，其特征在于:所述测量物料位移的传感器包括至少一个测距传感器，安装在储柜中与出料口相对的内侧壁上。8.根据权利要求7所述的一种烟草生产储柜存量物料实时计量的装置，其特征在于:物料投入储柜中，堆放成纵切面为等腰梯形的形状;所述传感器为安装在储柜中与出料口相对的内侧壁上的第一测距传感器(5)和第二测距传感器(6)，第一测距传感器(5)的安装面与底面平行，第二测距传感器(6)的安装面与物料高度平行;在储柜顶部内侧还设于第三测距传感器(7)和第四测距传感器(8)，第四测距传感器(8)和第三测距传感器(7)前后方向设置，第四测距传感器(8)安装出料口的上方，第三测距传感器(7)安装在物料的正上方;所述第二测距传感器(6)和第一测距传感器(5)用于测量物料在前进方向上的位移L2,第三测距传感器(7)用于测量所述等腰梯形的高度Ho、第四测距传感器(8)用于测量物料在出料口的断面高度h;所述等腰梯形斜边在水平方向的投影1^长度为第二测距传感器(6)和第一测距传感器(5)测量值之差;所述等腰梯形的底边长度Lo为设定值，储柜的宽度d为定值，当物料移动距离，储柜存量物料的质量 M=P^VV= d* ((Lo-Li)*Ho~Li*h/2); 当物料移动距离，储柜存量物料的质量 M=P^VV= d* (L0-L2-L1/2) *Ho; 当物料移动距离Lo-L1SL2SLo时，储柜存量物料的质量 M=P^V V= d*(L〇-L2)*h/2; 当物料移动距离1^ ^ Lo时，储柜存量物料的质量 M=O09.根据权利要求6所述的一种烟草生产储柜存量物料实时计量的装置，其特征在于:每批向储柜中投放物料的质量MO都由电子秤测定，每次储柜进完物料后，物料在储料柜内堆积的形状都是固定的。10.根据权利要求6所述的一种烟草生产储柜存量物料实时计量的装置，其特征在于:当物料投入储柜时，先测出其质量Mo，当物料在储柜中堆放成特定形状后，测量计算出其体积Vq，所述物料密度P=Mo/Vo。
【文档编号】B65G3/04GK105905511SQ201610339471
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月20日
【发明人】杨林超, 张新锋, 王文辉, 杨遨远, 崔岩, 陈建中, 刘磊, 柳宾
【申请人】河南中烟工业有限责任公司