专利名称：皮带秤输送带跑偏量检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种皮带输送机运行状态检测装置，特别是一种用于检测皮带秤输送带跑偏量的装置。
背景技术：
由于种种原因，皮带秤的输送带(通称皮带)在运行过程中难免会偏离前进方向往左侧或右侧横向移动，而这种跑偏现象是增大皮带秤计量误差的重要因素之一，尤其对于高准确度等级皮带秤更不容忽视。为此，有些皮带秤设计成带有监视或纠正跑偏的装置，在跑偏量超过一定限度时采取人工或机械干预。这类装置的跑偏量通常由皮带两侧的挡边轮或行程开关来控制，挡边轮或行程开关往往与皮带之间要有较大的间隙，因此只有在跑偏量超过上述间隙时才会起作用，当跑偏程度尚不足上述间隙宽度时这类装置无法获得实际跑偏量的定量值，不便于探索跑偏量对计量误差的影响究竟存在怎样的函数关系。此外， 皮带跑偏时挡边轮或行程开关频繁阻挡皮带侧边还会加速皮带的损耗，并对皮带秤称重传感器带来非预期的干扰力。公开号为CN 101634582A
公开日2010_01_27的一项发明“用于称重给料机的皮带跑偏检测装置”，在皮带下方的某个位置安装接近开关作为皮带位置传感器，在皮带的非承载面上镶有沿皮带运行方向的两个以上相互平行的感应条，每个感应条由一块以上的感应块组成。该项发明的不足之处是镶在皮带内的感应条所含有的感应块数量受到限制，镶多了不仅工程量大，而且会影响皮带的强度；镶少了则会影响检测精度。另一项授权公告号CN201438107U、授权公告日2010-04-14的实用新型，介绍了一种主要由红外激光发生器与CCD摄像头组成的皮带跑偏监测装置。该装置采用光学监测方式提高了对皮带跑偏量的分辨能力，但由于它的激光发生器与摄像头都安装在皮带承载面的上方，摄像头捕捉的信号是皮带的反射光，由于皮带所输送的物料表面形状复杂且随机变化，会造成反射方向的失真和不稳定，而且皮带或物料表面的反射效率欠佳，因此监测结果不可靠。
实用新型内容针对现有技术的固有缺陷，本实用新型要解决的技术问题是提供一种能对皮带跑偏量定量精确检测，且不会对称重传感器带来干扰力的装置。为了解决上述技术问题，本实用新型发明人设计的皮带秤输送带跑偏量检测装置是一种基于光电效应的非接触式检测系统，其具体技术方案如下本实用新型所述皮带秤输送带跑偏量检测装置，包括现场光源、下位机、上位机和通讯网络，其下位机由数据采集模块与数据处理模块组成，其上位机由数据分析模块与数据显示模块组成，通讯模块将下位机和上位机相互连接为数据传输网络；其特征在于所述光源置于现场输送机皮带的上方，所述数据采集模块的输入级具有多个光敏器件，所述光敏器件排布成阵列，置于现场输送机皮带的下方，靠近输送带边缘的一侧或两侧；光敏器件阵列集中置于输送带一侧的，为单边检测方式；光敏器件阵列分别置于输送带两侧的，为双边检测方式。光敏器件阵列的总宽度不小于皮带最大允许跑偏量，单边检测方式的光敏器件阵列宽度，相当于双边检测方式中两边的光敏器件阵列宽度之和。本实用新型按光敏器件的工作条件可分为曝露式测量和掩盖式测量两种方式在双边检测时，曝露式测量方式(参见图4)光敏阵列的大部分器件放在皮带的正下方被皮带所覆盖，皮带在正常位置时处于熄灭状态，当皮带任何一边跑偏时都会有部分光敏器件曝露出来被光照亮，以被照亮光敏器件的多寡反映跑偏量的大小；掩盖式测量方式(参见图5)光敏阵列的大部分器件放在皮带边缘外侧的下方，皮带在正常位置时处于点亮状态，当皮带任何一边跑偏时都会有部分光敏器件被皮带掩盖而熄灭，以熄灭光敏器件的多寡反映跑偏量的大小。在单边检测时(参见图6)，光敏阵列的器件一半放在皮带的正下方被皮带所覆盖，另一半器件放在皮带边缘外侧的下方曝露在光照下，当皮带向安装光敏器件阵列的一边跑偏时，被掩盖的光敏器件增多；当皮带背离安装光敏器件阵列的一边跑偏时，被照亮的光敏器件增多，以此可检测跑偏量的大小，并判别皮带跑偏的方向。简言之，本实用新型的检测原理是以曝露于光照或被皮带所掩盖的光敏器件多寡来反映跑偏量大小的。为避免环境可见光线的干扰，光源的发光器件可采用发红外光的LED或射灯，或单独构成点光源，或与聚焦镜共同构成平行光源。两种方法相比各有所长，可根据要求选用。平行光方法检测精度高，但需要配置直径不小于预定最大跑偏量的凹面镜或凸透镜(参见图7)，成本较高；点光源方法的光线最大入射角较大，精度稍差，但成本较低，且容易调整。数据采集模块是整个系统的底层部分，也是任务最重的部分，该模块的主要任务是采集现场数据，对信号进行相应调理，为上层提供良好的数据源。作为该模块信号输入级的光敏器件可为光电三极管或者光电二极管，相邻光敏器件的间距d决定了检测的分辨力，通常要求d ( 5_，所需光敏器件数量依据不同宽度规格皮带的最大允许跑偏量和要求的检测精度而定，通常为16 720个，呈多行多列排布，为缩小相邻光敏器件的间距，阵列相邻行间的各列可错位排布。本实用新型的数据处理模块、数据分析模块、数据显示模块、通讯模块等基本沿用现有技术。数据处理模块用于处理所采集信号，将亮度信号转换成后续电路能够识别的数字信号；数据分析模块用来帮助用户阅读信号更深层的信息，并能形象地表现出来，判断设备的状态，为决策提供很好的帮助信息；数据显示模块根据数据分析的结果求得跑偏量，进而判断皮带输送机跑偏性能的优劣；通讯模块是数据传输的纽带，它将采集的数据传输给上位机，以及为系统的扩展或兼容提供接口。本实用新型的有益效果是，填补了皮带跑偏量定量检测装置的空白，为提高皮带秤准确度的研究提供了实用装备，并有望成为高准确度等级皮带秤的配套补偿装置。
图I为本实用新型系统框图。图2是本实用新型一个实施例的系统框图。图3是本实用新型一个实施例的数据采集模块测量电路原理图。图4是曝露式双边检测原理示意图。图5是掩盖式双边检测原理不意图。[0016]图6是单边检测原理示意图。图7是平行光线检测原理示意图。图8是光敏器件阵列排布示意图。图9是本实用新型实施例现场部分安装示意图。图中标记I-光源，IRy-入射光线，ILn-凸透镜，2_光敏器件阵列，3_支架，4_托棍，5-皮带，α -托棍组槽型角，802- /[目号预处理电路，803-优先编码器级联电路，810-实时时钟，820-STC89C52单片机，830-通讯模块，831A-RS485收发电路A，831B-RS485收发电路B，832-USB接口电路，838-RS485总线，850-上位计算机，890-调试设备具体实施方式
下面将结合附图与具体实施例对本实用新型进一步详细说明。图I为本实用新型系统原理框图，图2是本实用新型某实施例对图I的具体化。系统采用性能稳定、性价比高的STC89C52单片机820作为下位机主体，上位机850为PC机，其软件使用VB语言进行开发，PC机与下位机的通讯使用RS-485总线838进行。下位机的输入级为光电三极管阵列2，位于光电三极管阵列与现场光源之间的皮带在运动中发生的横移使阵列中各光电三极管或曝露或被掩盖，从而得到反映皮带跑偏量的光电信号，该信号经预处理电路802输入优先编码器级联电路803，以实现对光电三极管数据的编码，然后直接与单片机820的Ρ1、Ρ2串口连接，因为要求传送速度并不是很快，所以采用串口传输能满足要求，而且无需A/D转换，大大提高了传输速率。下位机的通讯模块830包含RS485收发电路831Α和USB接口 832，前者用来连接上位计算机850的RS485收发电路831Β，后者一般用于下位机程序调试，当下位机出现工作错误时，可以通过USB接口将下位机直接与一台外置设备890 (如笔记本电脑)连接，进行程序编写、下载、调试等。图2是本实用新型一个实施例的数据采集模块测量电路原理图。光敏器件阵列以每8个光电三极管为一组，它们的集电极共地，发射极分别接到同一个集成块3-8线优先编码器74LS148的8个输入端子(编号为10 17),并接电阻排Res Pack4的一端(编号为9 16),再由电阻排的另一端(编号为I 8)接电源Vcc ;每4个74LS148为一组,根据需要采用多组SN74LS148D进行级联，它们的同名输出端子分别接到同一个双四输入与门集成器件74F21的输入端，以实现对光电三极管数据的编码。图8是光敏器件阵列中多个器件的排布示意图。例如，检测分辨力定为1_，此时图中d = 1mm。对于带宽2000mm的皮带最大允许跑偏量按每侧6%计算为120mm,至少需要240个光电三极管(单边或分置于双边)，考虑到一般光电三极管的外形直径大于1mm，阵列内相邻各行采用按错位方式排布于印制电路板上，以缩小相邻光敏器件的列间距。图9是本实用新型实施例现场部分安装示意图。图中支架3呈Π形跨于皮带输送机之上，光源I安装于支架3上部的中央，装有光敏器件阵列2的印制电路板置于皮带5的下方，按选用的检测方式(单边或双边，曝露或掩盖)的不同，装于皮带的一侧或两侧，及其被皮带覆盖或曝露于皮带边缘外的宽度。对于三节槽型皮带输送机，光敏器件阵列印制电路板的安装角度，须保持与皮带输送机托辊组槽型角α —致，使现场光源I对光敏器件的入射光线尽量垂直。当所述光源为点光源时，对于不同位置的光敏器件与点光源之间距离不同所引起的测量误差，可通过适当调整光敏器件与输送带的非受料面的距离和/或按相似三角形原理计算进行误差补偿。上面结合附图对本实用新型优选的实施方式和实施例作了详细说 明，当然，本实用新型并不限于上述实施方式和实施例，此装置还可以在本技术领域技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本实用新型构思的前提下作出各种变化，这样的结构变换均落在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种皮带秤输送带跑偏量检测装置，包含现场光源、下位机、上位机和通讯网络，其下位机由数据采集模块与数据处理模块组成，其上位机由数据分析模块与数据显示模块组成，通讯模块将下位机和上位机相互连接为数据传输网络；其特征在于所述光源置于现场输送机皮带的上方，所述数据采集模块的输入级具有多个光敏器件，所述光敏器件排布成阵列，置于现场输送机皮带的下方，靠近输送带边缘的一侧或两侧，光敏器件阵列的总宽度不小于皮带最大允许跑偏量。
2.根据权利要求I所述的皮带秤输送带跑偏量检测装置，其特征在于所述光源为红外光波段。
3.根据权利要求I所述的皮带秤输送带跑偏量检测装置，其特征在于所述光源为点光源。
4.根据权利要求I所述的皮带秤输送带跑偏量检测装置，其特征在于所述光源为平行光源。
5.根据权利要求I所述的皮带秤输送带跑偏量检测装置，其特征在于所述光敏器件阵列具有16 720个光电三极管或光电二极管，相邻光敏器件的间距d不大于5mm，呈多行多列错位排布。
6.根据权利要求I所述的皮带秤输送带跑偏量检测装置，其特征在于所述下位机主体为STC89C52单片机。
7.根据权利要求I所述的皮带秤输送带跑偏量检测装置，其特征在于所述上位机为PC机。
8.根据权利要求I所述的皮带秤输送带跑偏量检测装置，其特征在于所述通讯模块包含下位机与上位机通讯的RS485总线，及连接外置设备的USB接口。
专利摘要本实用新型公开了一种皮带秤输送带跑偏量检测装置，弥补了公知的皮带跑偏检测装置不能精细定量检测跑偏量的缺陷，它包含现场光源、下位机、上位机和通讯网络；其特征在于所述光源置于现场输送机皮带的上方，所述下位机的数据采集模块输入级具有多个光敏器件，所述光敏器件排布成阵列，置于现场输送机皮带的下方，靠近输送带边缘的一侧或两侧，光敏器件阵列的总宽度不小于皮带最大允许跑偏量，其检测原理基于光敏器件曝露于光照或被皮带所掩盖的多寡来反映皮带跑偏量的大小。
文档编号B65G43/02GK202575325SQ20122007790
公开日2012年12月5日 申请日期2012年3月5日 优先权日2012年3月5日
发明者袁延强, 李东波, 童一飞, 朱亮 申请人:南京三埃工控股份有限公司, 南京理工大学