基于动态误差校正的片状材料同步收集方法及其收集装置与流程

本发明涉及一种基于动态误差校正的片状材料同步收集方法，同时涉及一种基于动态误差校正的同步型片状材料螺旋收集装置，属于金融机具技术领域。

背景技术：

清分机是一种专门用来清点、分选片状材料的金融设备。它对片状材料完成产品质量检查后，对每一百张合格产品进行捆扎输出。目前，商用的大型清分机主要以压持皮带夹紧片状材料实现片状材料的传输，利用螺旋收集器实现对清分完成后的片状材料的整齐叠放。

具体来说，现有清分机一般由皮带轮带动传送带夹持片状材料运动，在传送通道末端由螺旋收集器收集产品。螺旋收集器由电机驱动；每个螺旋收集器上设置有多个螺旋槽，每个螺旋槽可收集一张片状材料。理论上传送带上相邻片状材料的间隔是固定的，当给螺旋收集器设定适当的转速可实现片状材料输送与螺旋收集器旋转的同步，即每一张片状材料到达螺旋收集器的收集槽口的时间间隔与螺旋收集器旋转1个螺旋槽的时间间隔同步。

然而，现有清分机在实际运行中存在以下问题：1、片状材料进入传送带的间隔存在偏差；2、片状材料和传送带会有相对滑动；3、螺旋收集器的电机转速会有偏差。假定螺旋收集器的转速与传送带的速度完全同步，问题1和问题2会导致当片状材料到达螺旋收集器的时刻，片状材料的前端与螺旋收集器的螺旋槽出现位置偏差，当位置偏差达到一定程度就会导致片状材料飞出螺旋收集器；而问题3会导致螺旋收集器积累相位误差，当相位误差超过一定程度也会导致片状材料飞出螺旋收集器的现象出现。

技术实现要素：

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种基于动态误差校正的片状材料同步收集方法。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种基于动态误差校正的同步型片状材料螺旋收集装置。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于动态误差校正的片状材料同步收集方法，包括如下步骤：

(1)使用同步启动传感器采集片状材料经过输送通道某一位置的时刻t_o，并同时获取螺旋收集器在t_o时刻的相位

(2)计算所述片状材料进入螺旋收集器的时刻t₁，并预估t₁时刻所述螺旋收集器的相位

(3)根据t₁时刻所述螺旋收集器的预估相位确定收集槽口对应的螺旋槽号m以及m号螺旋槽的理想收集相位

(4)计算预估相位偏差

(5)根据预估相位偏差对螺旋收集器的转速进行调整，从而在所述片状材料到达所述螺旋收集器之前消除相位偏差。

其中较优地，在所述步骤(2)中，所述片状材料进入螺旋收集器的时刻t₁＝t₀+t_sc，其中，t_sc为片状材料从所述同步启动传感器到达所述螺旋收集器所需要的时间；

所述螺旋收集器在t₁时刻的预估相位ω为所述螺旋收集器的转速。

其中较优地，在所述步骤(3)中，根据如下公式计算收集槽口对应的螺旋槽号m：其中，为t1时刻螺旋收集器的预估相位，φi为i号螺旋槽的理想收集相位，M≥i≥1；φm为t1时刻螺旋收集器的收集槽口所对应的m号螺旋槽的理想收集相位，M≥m≥1，M为螺旋收集器中螺旋槽的总数。

其中较优地，在所述步骤(5)中，当时，减小所述螺旋收集器的转速；当增加所述螺旋收集器的转速。

其中较优地，还包括步骤(6)，使用同步检测传感器采集片状材料到达螺旋收集器的时刻，并同时获取螺旋收集器的实际相位计算实际的收集相位偏差当时，做报警停机处理；其中，为收集相位异常阈值。

一种基于动态误差校正的同步型片状材料螺旋收集装置，包括控制单元和螺旋收集器，所述螺旋收集器的驱动电机及其驱动器，以及与所述螺旋收集器的旋转轴固接的第一旋转编码器；

还包括由传送带组成的输送通道以及与所述传送带的旋转轴固接的第二旋转编码器；所述传送带输送通道的某一位置设置有同步启动传感器；

所述控制单元分别与所述驱动电机的驱动器、所述第一旋转编码器、所述第二旋转编码器和所述同步启动传感器连接；

所述控制单元用于根据片状材料经过所述同步启动传感器的时刻计算出所述片状材料到达所述螺旋收集器的时刻，并用于预估所述片状材料进入所述螺旋收集器时的螺旋收集器相位以及收集槽口对应的螺旋槽号，从而预估相位偏差，并根据预估的相位偏差对所述螺旋收集器的转速进行调整。

其中较优地，当所述相位偏差小于0时，减小所述螺旋收集器的转速；当所述相位偏差大于0时，增加所述螺旋收集器的转速。

其中较优地，在所述螺旋收集器的收集槽口附近设置有同步检测传感器；所述控制单元与所述同步检测传感器连接；

所述控制单元还用于根据螺旋收集器在所述片状材料到达收集槽口时刻的实际相位，计算出实际的收集相位偏差，并判断所述实际的收集相位偏差是否超过收集相位异常阈值。

其中较优地，所述同步检测传感器和所述同步启动传感器分别是一对光电传感器。

其中较优地，所述螺旋收集器的驱动电机是步进电机。

本发明所提供的基于动态误差校正的片状材料同步收集方法及其收集装置，通过预估片状材料到达螺旋收集器时螺旋收集器的相位偏差，对螺旋收集器的转速进行动态调整，可以在片状材料到达螺旋收集器之前消除片状材料前端与螺旋收集器的螺旋槽之间的位置偏差，从而实现螺旋收集器对片状材料的同步收集。上述片状材料同步收集方法，可以基于每一张片状材料在传送带上的输送情况，对螺旋收集器的转速进行实时动态调整，从而可以防止片状材料飞出螺旋收集器的事故发生，有效保证了清分机的运行稳定性。

附图说明

图1是本发明所提供的同步型片状材料螺旋收集装置的结构示意图；

图2是螺旋收集器的相位参数示意图；

图3是t_o时刻，螺旋收集器的相位示意图；

图4是t₁时刻，螺旋收集器的相位示意图；

图5是本发明所提供的片状材料同步收集方法的处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容做进一步地详细说明。

如图1所示，本发明所提供的同步型片状材料螺旋收集装置，包括螺旋收集器7，螺旋收集器7的驱动电机及其驱动器，以及与螺旋收集器7的旋转轴固接的第一旋转编码器，第一旋转编码器与螺旋收集器7同步旋转。

该同步型片状材料螺旋收集装置还包括由传送带3和4组成的片状材料输送通道，以及与传送带的旋转轴5固接的第二旋转编码器，第二旋转编码器与传送带同步旋转。在输送通道的某一位置设置有同步启动传感器2；并在螺旋收集器7的收集槽口6附近设置有同步检测传感器1。同步启动传感器2和同步检测传感器1可以分别使用一对光电传感器进行信号采集。

该同步型片状材料螺旋收集装置的控制单元分别与驱动电机的驱动器、第一旋转编码器、第二旋转编码器、同步启动传感器2和同步检测传感器1连接。该控制单元用于根据片状材料经过同步启动传感器2的时刻计算出片状材料到达螺旋收集器7的收集槽口6的时刻，并用于预估片状材料进入螺旋收集器7时螺旋收集器的相位以及收集槽口6对应的螺旋槽号m，从而预估相位偏差，并根据预估的相位偏差对螺旋收集器7的转速进行调整。在该同步型片状材料螺旋收集装置的运行过程中，控制单元通过同步启动传感器2采集片状材料100经过输送通道某一固定位置的时刻，并同时通过第一旋转编码器获取螺旋收集器7在该时刻的相位；然后结合片状材料100从该固定位置被输送到螺旋收集器7的收集槽口6所需要的时间，预估螺旋收集器7在其到达时所对应的相位，从而预估相位偏差。当控制单元预估的相位偏差小于0时，控制单元控制步进电机的驱动器减小螺旋收集器7的转速；当相位偏差大于0时，增加螺旋收集器7的转速。

该控制单元还用于根据螺旋收集器7在片状材料到达收集槽口6时刻的实际相位，计算出实际的收集相位偏差，并判断实际的收集相位偏差是否超过收集相位异常阈值。当实际的收集相位偏差超过收集相位异常阈值时，做报警停机处理。在上述运行过程中，控制单元通过同步检测传感器1采集片状材料100到达收集槽口6时刻，并同时通过第一旋转编码器获取螺旋收集器7的实际相位。

具体来说，如图2所示，螺旋收集器7可由步进电机驱动旋转；螺旋收集器7上设置有多个螺旋槽，多个螺旋槽呈圆周均匀分布，在螺旋收集器7的旋转过程中，多个螺旋槽依次成为收集片状材料100的收集槽口6，每个螺旋槽可收集一张片状材料100。其中，当任一螺旋槽i旋转至其入口与传送带3和4之间的输送通道的出口平齐的位置时，i号螺旋槽处于理想的收集位置，此时i号螺旋槽为收集槽口6(M≥i≥1，M为螺旋收集器7的螺旋槽总数)。以具有23个螺旋槽的螺旋收集器为例，23≥i≥1。定义所有螺旋槽的编号分别为1～23；螺旋槽1到螺旋槽23对应的理想收集相位分别为

在收集装置运行过程中，假定对于任一待收集的片状材料来说，螺旋收集器7的收集槽口所对应的螺旋槽号为m。螺旋收集器7的预估相位和m号螺旋槽的理想收集相位的具体数值，根据螺旋收集器7零位定义的不同而不同，但两者之间的差值是确定值，并不因螺旋收集器7零位的定义不同而具有差别。即作为螺旋收集器7调整依据的预估相位偏差，其具体数值只与螺旋收集器7的运行状态相关，并不因螺旋收集器7零位的定义不同而改变。下面以与螺旋收集器7的旋转轴固接的第一旋转编码器的零位作为螺旋收集器零位，对螺旋收集器7的相位不同螺旋槽的理想收集相位以及在某一时刻螺旋收集器7的收集槽口所对应的m号螺旋槽的理想收集相位的定义进行举例介绍。如图2所示，假定螺旋收集器7位于零位时，图2中收集槽口6所对应的螺旋槽处于水平位置，以螺旋收集器7在旋转过程中所对应的旋转角度标记为螺旋收集器的当前相位以任一螺旋槽i位于图2中收集槽口6所在的位置时所对应的螺旋收集器7的相位定义i号螺旋槽的理想收集相位M≥i≥1。而对于某一待收集的片状材料来说，当其到达螺旋收集器7时，螺旋收集器7的螺旋槽口6具有对应的螺旋槽m，此时，如果螺旋收集器7的相位与m号螺旋槽的理想收集相位相同，则可以保证片状材料同步进入螺旋收集器7中，M≥m≥1。

由于清分机运行过程中，在片状材料100到达螺旋收集器7的收集槽口的时刻，容易在片状材料100的前端与螺旋收集器的螺旋槽之间出现位置偏差，从而导致片状材料飞出螺旋收集器的事故出现。为了防止片状材料飞出螺旋收集器的事故的出现，有必要基于单张片状材料的输送情况，对螺旋收集器7的相位进行动态实时调整，以减小或消除片状材料100进入螺旋收集器7的收集槽口时，片状材料100的前端与螺旋收集器7的螺旋槽之间存在的位置偏差。

下面以具有23个螺旋槽的螺旋收集器7为例，结合图3、图4和图5，对该同步型片状材料螺旋收集装置所对应的基于动态误差校正的片状材料同步收集方法进行详细介绍。

如图5所示，本发明所提供的基于动态误差校正的片状材料同步收集方法，包括如下步骤：

(1)使用同步启动传感器2采集片状材料100经过输送通道某一位置的时刻t_o，并同时获取螺旋收集器7在t_o时刻的相位

(2)计算片状材料100进入螺旋收集器7的时刻t₁，并预估t₁时刻螺旋收集器7的相位

(3)根据t₁时刻螺旋收集器7的预估相位确定收集槽口6对应的螺旋槽号m以及m号螺旋槽的理想收集相位

(4)计算预估相位偏差

(5)根据预估相位偏差对螺旋收集器的转速进行调整，从而在片状材料到达螺旋收集器之前消除相位偏差。

在上述过程中，产品在传送带的夹持下依次经过同步启动传感器2和同步检测传光电传感器1。传送带速度v已知，可根据同步启动传感器2和同步检测传光电传感器1之间的距离计算出片状材料100从同步启动传感器2移动到同步检测传传感器1所需要的时间t_sc。由于同步检测传感器1距螺旋收集器7非常近，可以认为片状材料在到达同步检测传感器1的同时进入螺旋收集器7。设备空转时，为保证螺旋收集器7保持与传送带同步运行，根据设备机械传动比和传送带的速度将螺旋收集器7的转速设定为ω。

在步骤(1)中，片状材料100经过同步启动传感器2时的状态如图3所示，定义片状材料100的前端触发同步启动传感器2的时刻为片状材料100经过输送通道该位置的时刻t_o，同时控制单元获取螺旋收集器7在t_o时刻的相位

由于传送带3和4以恒定的速度v运行，片状材料100从同步启动传感器2到达螺旋收集器7的收集槽口6所需要的时间t_sc确定。在步骤(2)中，根据公式(1)计算出片状材料100进入螺旋收集器7的时刻t₁：

t₁＝t₀+t_sc (1)；

并根据公式(2)预估螺旋收集器7在t₁时刻的相位

其中，ω为螺旋收集器的转速。

然后，在步骤(3)中，根据公式(3)计算收集槽口6对应的螺旋槽号m：

其中，为t₁时刻螺旋收集器7的预估相位，为i号螺旋槽的理想收集相位，M≥i≥1；为t₁时刻螺旋收集器的收集槽口所对应的m号螺旋槽的理想收集相位，M≥m≥1，M为螺旋收集器7中螺旋槽的总数。为保证螺旋收集器7的平稳运行，应确保t₁时刻螺旋收集器7的预估相位与m号螺旋槽的理想收集相位的偏差最小。

当确定螺旋收集器7用于收集片状材料100的螺旋槽号m时，在步骤(4)中，可以根据公式(4)预估相位偏差

然后，在步骤(5)中，根据预估相位偏差在片状材料100触发同步检测传感器1之前对螺旋收集器7的驱动电机进行调速，以消除偏差，使得t₁时刻螺旋收集器7的相位与尽可能接近。具体来说，当时，预估相位超前，应减小螺旋收集器7的转速；当预估相位滞后，应增加螺旋收集器7的转速。

此外，在步骤(5)对螺旋收集器7进行调速后，还可以通过步骤(6)对片状材料100进入螺旋收集器7时的实际情况进行监测和报警。在步骤(6)中，使用同步检测传感器1采集片状材料100到达螺旋收集器7的时刻，并同时获取螺旋收集器7的实际相位使用公式(5)计算实际的收集相位偏差

具体来说，片状材料100到达同步检测传感器1时的状态如图4所示，当产品100前端触发同步检测传感器1产生信号时，片状材料100进入螺旋收集器7。记录片状材料100的前端触发同步检测传感器1的时刻t₁，同时控制单元获取螺旋收集器7在t₁时刻的相位然后根据公式(5)计算实际的收集相位偏差当时，做报警停机处理；当时，不做处理。其中，为收集相位异常阈值。

综上所述，本发明所提供的片状材料同步收集方法，在螺旋装置运行的过程中，通过预估任一片状材料到达螺旋收集器时螺旋收集器的相位偏差，对螺旋收集器的转速进行实时动态调整，可以在片状材料到达螺旋收集器之前消除片状材料前端与螺旋收集器的螺旋槽之间的位置偏差，从而实现螺旋收集器对片状材料的同步收集，防止片状材料飞出螺旋收集器的事故发生。上述片状材料同步收集方法，可以基于每一张片状材料在传送带的输送情况，对螺旋收集器的转速进行实时动态调整，可以防止片状材料飞出螺旋收集器的事故发生，极大地保证了清分机的运行稳定性。

以上对本发明所提供的基于动态误差校正的片状材料同步收集方法及其收集装置进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将属于本发明专利权的保护范围。