一种误差补偿方法与基于误差补偿的皮带秤与流程

本发明涉及一种自动称重技术，特别是涉及一种误差补偿方法与基于误差补偿的皮带秤。

背景技术：

在带式输送机连续输送物料过程中，输送带及其所承载物料需经过电子皮带秤进行称重：输送带及其所承载物料的总质量减去胶带质量得到物料质量；经过连续称量累计，即可得到所有被输送物料的总质量。在实际应用中，由于输送带是连续不断的，电子皮带秤所处称重区的输送带无法与非称重区输送带相分离，因而电子皮带秤的称重传感器所检测到的输送带及其所承载物料的总质量会受到相邻非称重区输送带与物料的影响，产生“皮带效应”。也就是说，皮带效应指的是输送带张力、输送带弹性模量、输送带截面惯性矩、称重托辊非准直度等参数的变化对称重准确度所造成的综合非线性影响。

业界公知的电子皮带秤称重力计算公式为：f＝nqlgcosθ+2tkd/l；其中，f为称重力，n为称重托辊组数，q为称重载荷线密度，l为托辊间距，g为重力加速度，θ为输送机倾角，t为输送带张力，k为输送带效应系数，d为称重托辊非准直度。该公式中，“2tkd/l”一项即为皮带效应引起的误差项。皮带效应引起的误差不仅具有非线性特征，而且与物料输送量之间的对应关系不确定。因此，在实际应用中，皮带效应导致皮带秤的称重准确度、重复性、耐久性等漂移不定，给生产厂家和用户都带来了一系列的麻烦。为解决这一系列的麻烦，一方面力求减小皮带效应的影响，对电子皮带秤进行精确的安装与调整，费时费力，效率低下；另一方面频繁地对电子皮带秤的进行实物校准，代价高昂。尽管如此，电子皮带秤的称重准确度和耐久性仍然不尽人意，阻碍了电子皮带秤的推广应用，尤其难以应用于贸易结算等重要场合。

为进一步解决皮带效应问题，本领域研究人员开发了多种改善电子皮带秤称重准确度的方法和技术，总体上分为三类：第一类是尽量减小导致皮带效应的各因素绝对值，例如，规定电子皮带秤必须安装在输送带承载段张力最小的位置、减小称重托辊非准直度等；第二类是尽量使导致皮带效应的各因素值保持不变，通过在称重量程范围内多点校准来减轻其影响，例如，规定电子皮带秤必须安装在输送带承载段张力变化最小的位置、控制皮带张紧力使其保持恒定等；第三类是提高物料质量在称重信号中的占比，从而相对减小皮带效应的影响，例如，增加称重托辊数量、加长称重区长度等。实际上，这三类措施本质上是相同的，都是力求减小皮带效应引起的误差绝对值，无法从根本上彻底消除皮带效应。

由此可见，在现有技术中，电子皮带秤存在着称重准确度、重复性、耐久性较低，安装、调整与校准成本高等问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种准确度较高、重复性与耐久性较好、成本较低的误差补偿方法与基于误差补偿的皮带秤。

为了达到上述目的，本发明提出的误差补偿方法为：

一种误差补偿方法，具体为：

步骤1、获取第一称重单元发送的第一称重信号f1＝nqlgcosθ+2tkd1/l；其中，n为称重托辊组数，q为称重载荷线密度，l为托辊间距，g为重力加速度，θ为输送机倾角，t为皮带张力，k为皮带刚性系数，d1为第一称重单元的称重托辊非准直度。

步骤2、获取第二称重单元发送的第二称重信号f2＝nqlgcosθ+2tkd2/l；其中，d2为第二称重单元的称重托辊非准直度。

步骤3、获取补偿称重信号f3＝(f1×d2-f2×d1)/(d2-d1)；其中，d2≠d1。

综上所述，本发明所述误差补偿方法对第一称重信号与第二称重信号进行补偿后，可以将称重计算公式f＝nqlgcosθ+2tkd/l中的误差项“2tkd/l”有效消除。这样，经过补偿后测量得到的称重不再因为外部飘忽不定的影响而存在准确度、重复性、耐久性低的问题。因此，本发明所述误差补偿方法具有准确度较高的特点。

为了达到上述目的，本发明提出的基于误差补偿的皮带秤的第一技术方案为：

一种基于误差补偿的皮带秤，包括第一称重单元、第二称重单元、速度传感器、补偿单元、称重仪表；其中，第一称重单元与第二称重单元沿皮带传送方向设置，且第一称重单元与第二称重单元之间的间距为s。

第一称重单元，用于将自身输出的第一称重信号f1＝nqlgcosθ+2tkd1/l发送至补偿单元；其中，n为称重托辊组数，q为称重载荷线密度，l为托辊间距，g为重力加速度，θ为输送机倾角，t为皮带张力，k为皮带刚性系数，d1为第一称重单元的称重托辊非准直度。

第二称重单元，用于将自身输出的第二称重信号f2＝nqlgcosθ+2tkd2/l发送至补偿单元；其中，d2为第二称重单元的称重托辊非准直度。

速度传感器，用于将检测得到的皮带传送速度v发送至补偿单元；

补偿单元，用于记录第一称重信号f1及收到第一称重信号f1的第一称重时间t1、第二称重信号f2及收到第二称重信号f2的第二称重时间t2；根据速度传感器发送的皮带传送速度v、第一称重单元与第二称重单元之间的间距s获取物料由第一称重单元位置运行至第二称重单元位置所需时间δt，判断第一称重时间t1、第二称重时间t2之间的时差t1-t2与物料运行时间δt是否相等：如果相等，则表明t1时刻经过第一称重单元的物料与t2时刻经过第二称重单元的物料为同一物料，之后，对第一称重信号f1、第二称重信号f2进行修正补偿，得到补偿称重信号f3＝(f1×d2-f2×d1)/(d2-d1)，将补偿称重信号f3发送至称重仪表；其中，d2≠d1。。

称重仪表，用于根据补偿单元发送的补偿称重信号f3获取物料瞬时重量，累计该物料的瞬时重量并显示累计得到的物料总重量。

综上所述，本发明所述第一方案对应的基于误差补偿的皮带秤中，补偿单元对第一称重信号与第二称重信号进行补偿后，可以将称重计算公式f＝nqlgcosθ+2tkd/l中的误差项“2tkd/l”有效消除。这样，经过补偿后测量得到的称重不再因为外部飘忽不定的影响而存在准确度、重复性、耐久性低的问题。因此，本发明所述第一种组成结构对应的基于误差补偿的皮带秤具有准确度较高、重复性与耐久性较好、成本较低的特点。

为了达到上述目的，本发明提出的基于误差补偿的皮带秤的第二技术方案为：

一种基于误差补偿的皮带秤，包括第一称重单元、第二称重单元、速度传感器、补偿单元、称重仪表；其中，第一称重单元与第二称重单元沿皮带传送方向设置，且第一称重单元与第二称重单元之间的间距为s。

第一称重单元，用于将自身输出的第一称重信号f1＝nqlgcosθ+2tkd1/l发送至补偿单元；其中，n为称重托辊组数，q为称重载荷线密度，l为托辊间距，g为重力加速度，θ为输送机倾角，t为皮带张力，k为皮带刚性系数，d1为第一称重单元的称重托辊非准直度。

第二称重单元，用于将自身输出的第二称重信号f2＝nqlgcosθ+2tkd2/l发送至补偿单元；其中，d2为第二称重单元的称重托辊非准直度。

速度传感器，用于将检测得到的皮带传送速度v发送至称重仪表。

补偿单元，用于按照称重仪表发送的补偿指令，对第一称重信号f1、第二称重信号f2进行修正补偿，得到补偿称重信号f3＝(f1×d2-f2×d1)/(d2-d1)，将补偿称重信号f3发送至称重仪表；其中，d2≠d1。

称重仪表，用于记录第一称重信号f1及收到第一称重信号f1的第一称重时间t1、第二称重信号f2及收到第二称重信号f2的第二称重时间t2；根据速度传感器发送的皮带传送速度v、第一称重单元与第二称重单元之间的间距s获取物料由第一称重单元位置运行至第二称重单元位置所需时间δt，判断第一称重时间t1、第二称重时间t2之间的时差t1-t2与物料运行时间δt是否相等：如果相等，则表明t1时刻经过第一称重单元的物料与t2时刻经过第二称重单元的物料为同一物料，并向补偿单元发送补偿指令；根据补偿单元发送的补偿称重信号f3获取物料瞬时重量，累计该物料的瞬时重量并显示累计得到的物料总重量。

综上所述，本发明所述第二方案对应的基于误差补偿的皮带秤中，补偿单元对第一称重信号与第二称重信号进行补偿后，可以将称重计算公式f＝nqlgcosθ+2tkd/l中的误差项“2tkd/l”有效消除。这样，经过补偿后测量得到的称重不再因为外部飘忽不定的影响而存在准确度、重复性、耐久性低的问题。因此，本发明所述第二方案对应的基于误差补偿的皮带秤具有准确度较高、重复性与耐久性较好、成本较低的特点。

为了达到上述目的，本发明提出的基于误差补偿的皮带秤的第三技术方案为：

一种基于误差补偿的皮带秤，包括第一称重单元、第二称重单元、速度传感器、补偿称重单元；其中，第一称重单元与第二称重单元沿皮带传送方向设置，且第一称重单元与第二称重单元之间的间距为s。

第一称重单元，用于将自身输出的第一称重信号f1＝nqlgcosθ+2tkd1/l发送至补偿称重单元；其中，n为称重托辊组数，q为称重载荷线密度，l为托辊间距，g为重力加速度，θ为输送机倾角，t为皮带张力，k为皮带刚性系数，d1为第一称重单元的称重托辊非准直度。

第二称重单元，用于将自身输出的第二称重信号f2＝nqlgcosθ+2tkd2/l发送至补偿称重单元；其中，d2为第二称重单元的称重托辊非准直度。

速度传感器，用于将检测得到的皮带传送速度v发送至补偿称重单元。

补偿称重单元，用于记录第一称重信号f1及收到第一称重信号f1的第一称重时间t1、第二称重信号f2及收到第二称重信号f2的第二称重时间t2；根据速度传感器发送的皮带传送速度v、第一称重单元与第二称重单元之间的间距s获取物料由第一称重单元位置运行至第二称重单元位置所需时间δt，判断第一称重时间t1、第二称重时间t2之间的时差t1-t2与物料运行时间δt是否相等：如果相等，则表明t1时刻经过第一称重单元的物料与t2时刻经过第二称重单元的物料为同一物料，之后，对第一称重信号f1、第二称重信号f2进行修正补偿，得到补偿称重信号f3＝(f1×d2-f2×d1)/(d2-d1)；根据补偿称重信号f3获取物料瞬时重量，累计该物料的瞬时重量并显示累计得到的物料总重量；其中，d2≠d1。

综上所述，本发明所述第三方案对应的基于误差补偿的皮带秤中，补偿称重单元对第一称重信号与第二称重信号进行补偿后，可以将称重计算公式f＝nqlgcosθ+2tkd/l中的误差项“2tkd/l”有效消除。这样，经过补偿后测量得到的称重不再因为外部飘忽不定的影响而存在准确度、重复性、耐久性低的问题。因此，本发明所述第三方案对应的基于误差补偿的皮带秤具有准确度较高、重复性与耐久性较好、成本较低的特点。

附图说明

图1是本发明所述误差补偿方法的流程示意图。

图2本发明所述基于误差补偿的皮带秤的第一种组成结构示意图。

图3是本发明所述基于误差补偿的皮带秤的第二种组成结构示意图。

图4是本发明所述基于误差补偿的皮带秤的第三种组成结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

图1是本发明所述误差补偿方法的流程示意图。如图1所示，本发明所述误差补偿方法，具体为：

步骤1、获取第一称重单元发送的第一称重信号f1＝nqlgcosθ+2tkd1/l；其中，n为称重托辊组数，q为称重载荷线密度，l为托辊间距，g为重力加速度，θ为输送机倾角，t为皮带张力，k为皮带刚性系数，d1为第一称重单元的称重托辊非准直度。

步骤2、获取第二称重单元发送的第二称重信号f2＝nqlgcosθ+2tkd2/l；其中，d2为第二称重单元的称重托辊非准直度。

步骤3、获取补偿称重信号f3＝(f1×d2-f2×d1)/(d2-d1)；其中，d2≠d1。

总之，本发明所述误差补偿方法对第一称重信号与第二称重信号进行补偿后，可以将称重计算公式f＝nqlgcosθ+2tkd/l中的误差项“2tkd/l”有效消除。这样，经过补偿后测量得到的称重不再因为外部飘忽不定的影响而存在准确度、重复性、耐久性低的问题。因此，本发明所述误差补偿方法具有准确度较高的特点。

图2是本发明所述基于误差补偿的皮带秤的第一种组成结构示意图。如图2所示，本发明所述基于误差补偿的皮带秤包括：第一称重单元1、第二称重单元5、速度传感器2、补偿单元4、称重仪表3；其中，第一称重单元1与第二称重单元5沿皮带传送方向设置，且第一称重单元1与第二称重单元5之间的间距为s；

第一称重单元1，用于将自身输出的第一称重信号f1＝nqlgcosθ+2tkd1/l发送至补偿单元4；其中，n为称重托辊组数，q为称重载荷线密度，l为托辊间距，g为重力加速度，θ为输送机倾角，t为皮带张力，k为皮带刚性系数，d1为第一称重单元的称重托辊非准直度。

第二称重单元5，用于将自身输出的第二称重信号f2＝nqlgcosθ+2tkd2/l发送至补偿单元4；其中，d2为第二称重单元的称重托辊非准直度。

速度传感器2，用于将检测得到的皮带传送速度v发送至补偿单元4。

补偿单元4，用于记录第一称重信号f1及收到第一称重信号f1的第一称重时间t1、第二称重信号f2及收到第二称重信号f2的第二称重时间t2；根据速度传感器发送的皮带传送速度v、第一称重单元与第二称重单元之间的间距s获取物料由第一称重单元位置运行至第二称重单元位置所需时间δt，判断第一称重时间t1、第二称重时间t2之间的时差t1-t2与物料运行时间δt是否相等：如果相等，则表明t1时刻经过第一称重单元的物料与t2时刻经过第二称重单元的物料为同一物料，之后，对第一称重信号f1、第二称重信号f2进行修正补偿，得到补偿称重信号f3＝(f1×d2-f2×d1)/(d2-d1)，将补偿称重信号f3发送至称重仪表3。这里，d2≠d1。

称重仪表3，用于按照补偿单元4发送的补偿称重信号f3获取物料瞬时重量，累计该物料的瞬时重量并显示累计得到的物料总重量。

本发明中，物料会经过皮带不断进行输送，称重仪表3会对皮带上的物料瞬时重量累计求和，最终累计得到物料的总重量。

本发明中，补偿单元4、称重仪表3均为单片机控制器或可编程控制器。

总之，本发明所述第一种组成结构对应的基于误差补偿的皮带秤中，补偿单元4对第一称重信号与第二称重信号进行补偿后，可以将称重计算公式f＝nqlgcosθ+2tkd/l中的误差项“2tkd/l”有效消除。这样，经过补偿后测量得到的称重不再因为外部飘忽不定的影响而存在准确度、重复性、耐久性低的问题。因此，本发明所述第一种组成结构对应的基于误差补偿的皮带秤具有准确度较高、重复性与耐久性较好、成本较低的特点。

图3是本发明所述基于误差补偿的皮带秤的第二种组成结构示意图。如图3所示，本发明所述基于误差补偿的皮带秤包括：第一称重单元1、第二称重单元5、速度传感器2、补偿单元8、称重仪表7；其中，第一称重单元1与第二称重单元5沿皮带传送方向设置，且第一称重单元1与第二称重单元5之间的间距为s。

第一称重单元1，用于将自身输出的第一称重信号f1＝nqlgcosθ+2tkd1/l发送至补偿单元8；其中，n为称重托辊组数，q为称重载荷线密度，l为托辊间距，g为重力加速度，θ为输送机倾角，t为皮带张力，k为皮带刚性系数，d1为第一称重单元的称重托辊非准直度。

第二称重单元5，用于将自身输出的第二称重信号f2＝nqlgcosθ+2tkd2/l发送至补偿单元8；其中，d2为第二称重单元的称重托辊非准直度。

速度传感器2，用于将检测得到的皮带传送速度v发送至称重仪表3。

补偿单元8，用于按照称重仪表7发送的补偿指令，对第一称重信号f1、第二称重信号f2进行修正补偿，得到补偿称重信号f3＝(f1×d2-f2×d1)/(d2-d1)，将补偿称重信号f3发送至称重仪表7；其中，d2≠d1。

称重仪表7，用于记录第一称重信号f1及收到第一称重信号f1的第一称重时间t1、第二称重信号f2及收到第二称重信号f2的第二称重时间t2；根据速度传感器发送的皮带传送速度v、第一称重单元与第二称重单元之间的间距s获取物料由第一称重单元位置运行至第二称重单元位置所需时间δt，判断第一称重时间t1、第二称重时间t2之间的时差t1-t2与物料运行时间δt是否相等：如果相等，则表明t1时刻经过第一称重单元的物料与t2时刻经过第二称重单元的物料为同一物料，并向补偿单元8发送补偿指令；根据补偿单元8发送的补偿称重信号f3获取物料瞬时重量，累计该物料的瞬时重量并显示累计得到的物料总重量。

本发明中，物料会经过皮带不断进行输送，称重仪表7会对皮带上的物料瞬时重量累计求和，最终累计得到物料的总重量。

本发明中，补偿单元8、称重仪表7均为单片机控制器或可编程控制器。

总之，本发明所述第二种组成结构对应的基于误差补偿的皮带秤中，补偿单元7对第一称重信号与第二称重信号进行补偿后，可以将称重计算公式f＝nqlgcosθ+2tkd/l中的误差项“2tkd/l”有效消除。这样，经过补偿后测量得到的称重不再因为外部飘忽不定的影响而存在准确度、重复性、耐久性低的问题。因此，本发明所述第二种组成结构对应的基于误差补偿的皮带秤具有准确度较高、重复性与耐久性较好、成本较低的特点。

图4是本发明所述基于误差补偿的皮带秤的第三种组成结构示意图。如图4所示，本发明所述一种基于误差补偿的皮带秤包括：第一称重单元1、第二称重单元5、速度传感器2、补偿称重单元6；其中，第一称重单元1与第二称重单元5沿皮带传送方向设置，且第一称重单元1与第二称重单元5之间的间距为s。

第一称重单元1，用于将自身输出的第一称重信号f1＝nqlgcosθ+2tkd1/l发送至补偿称重单元6；其中，n为称重托辊组数，q为称重载荷线密度，l为托辊间距，g为重力加速度，θ为输送机倾角，t为皮带张力，k为皮带刚性系数，d1为第一称重单元的称重托辊非准直度。

第二称重单元5，用于将自身输出的第二称重信号f2＝nqlgcosθ+2tkd2/l发送至补偿称重单元6；其中，d2为第二称重单元的称重托辊非准直度。

速度传感器2，用于将检测得到的皮带传送速度v发送至补偿称重单元6。

补偿称重单元6，用于记录第一称重信号f1及收到第一称重信号f1的第一称重时间t1、第二称重信号f2及收到第二称重信号f2的第二称重时间t2；根据速度传感器发送的皮带传送速度v、第一称重单元与第二称重单元之间的间距s获取物料由第一称重单元位置运行至第二称重单元位置所需时间δt，判断第一称重时间t1、第二称重时间t2之间的时差t1-t2与物料运行时间δt是否相等：如果相等，则表明t1时刻经过第一称重单元的物料与t2时刻经过第二称重单元的物料为同一物料；之后，对第一称重信号f1、第二称重信号f2进行修正补偿，得到补偿称重信号f3＝(f1×d2-f2×d1)/(d2-d1)；根据补偿称重信号f3获取物料瞬时重量，累计该物料的瞬时重量并显示累计得到的物料总重量；其中，d2≠d1。

本发明中，补偿称重单元6为单片机控制器或可编程控制器。

本发明中，物料会经过皮带不断进行输送，补偿称重单元6会对皮带上的物料瞬时重量累计求和，最终累计得到物料的总重量。

总之，本发明所述第三种组成结构对应的基于误差补偿的皮带秤中，补偿称重单元对第一称重信号与第二称重信号进行补偿后，可以将称重计算公式f＝nqlgcosθ+2tkd/l中的误差项“2tkd/l”有效消除。这样，经过补偿后测量得到的称重不再因为外部飘忽不定的影响而存在准确度、重复性、耐久性低的问题。因此，本发明所述第三种组成结构对应的基于误差补偿的皮带秤具有准确度较高、重复性与耐久性较好、成本较低的特点。

采用上述误差补偿方法或基于误差补偿的皮带秤对同批样品物料进行称重试验，不同皮带张力情况下的试验分别进行三次试验，试验情况如表1：

表1样品物料称重试验记录表

由表1可知，尽管皮带张力变化幅度较大，但采用本发明所述基于误差补偿方法对样品物料进行称重后，样品物料重量非常稳定，几乎不再受皮带张力的影响，本发明所述误差补偿方法与基于误差补偿的皮带秤能够有效消除皮带效应引起的飘忽不定的非线性影响，提高了称重准确性以及耐久性、重复性。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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。