一种烟草生产储柜存量物料实时计量系统的制作方法

本实用新型涉及一种烟草生产储柜存量物料实时计量系统，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：

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。

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。

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，因此使用脉冲计数器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。

技术实现要素：

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，本实用新型提供了一种烟草生产储柜存量物料实时计量系统。

一种烟草生产储柜存量物料实时计量系统，包括控制器和物料位移监测单元，控制器采样连接物料位移监测单元，物料位移监测单元用于直接测量物料在前进方向上的位移。

进一步的，所述物料位移检测单元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。

进一步的，布料装置把物料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，第三测距传感器(7)用于测量所述等腰梯形的高度、第四测距传感器(8)用于测量物料在出料口的断面高度；所述等腰梯形斜边在水平方向的投影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。

本实用新型使用物料位移监测单元直接测量储柜中物料在前进方向的位移，相对于现有方式使用脉冲计数等间接测量方法测量的结果更加准确，对储柜物料存量的计量也更加准确。

物料位移检测单元采用测距传感器，测量方式简单，成本低。

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。

本实用新型提供的方案准确的计量储柜物料存量，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，避免了因对储柜物料存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

图1是当物料纵切面为矩形时的系统图；

图2是实施例储柜物料纵切面等效平面图；

图3是当物料纵切面为等腰梯形时的系统图。

具体实施方式

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1所示，其中1是出口振槽，2是出料底带，3是耙辊，4是进柜布料车，10是测距传感器，测距传感器10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矩形的形状，测距传感器10用于直接测量物料的位移，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。

所述烟草生产储柜存量物料实时计量系统还包括一个控制器，该控制器控制连接进柜布料车4、出口振槽1，出料底带2和耙辊3，采样连接测距传感器10。

所述控制器根据测距传感器10测量的物料位移，计量出储柜物料存量。

所述测距传感器10可以是光电测距传感器，也可以是其他的测距传感器。

所述测距传感器10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。

本实用新型的主要改进在于使用测距传感器直接测量物料的位移，相对于采用脉冲计数器测量物料的位移，测量结果更加精确。由于物料的密度和堆放的形状都是一定的，所以当测量出物料的位移后，可以很容易的得出物料的体积，进而计算出物料的存量。

上述实施例中物料堆放成纵切面为矩形的形状，作为其他实施方式，物料可以堆放成其他形状。物料堆放成其他形状时，测距传感器的位置和数量需要做相应的变化，如堆放成纵切面为等腰梯形的形状时，系统如图3所示，1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橱柜中并堆放成纵切面为等腰梯形的形状，如图2所示，所述等腰梯形的底边边长L₀为设定值，测距传感器5用于测量物料的位移L₂，测试传感器6的作用是测量物料的位移L₂，同时测距传感器5和测距传感器6还能测算出所述等腰梯形在水平方向上投影的长度L₁。测试传感器7用于测量所述等腰梯形的高H₀，测试传感器8用于测量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。

所述烟草生产储柜存量物料实时计量系统还包括一个控制器，该控制器控制连接进柜布料车4、出口振槽1，出料底带2和耙辊3，采样连接测距传感器5,6,7,8。

下面给出一种上述系统具体的计量方法，包括：

步骤1)投放物料前测出物料的密度ρ；

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；

步骤3)使用测距传感器7测量出所述等腰梯形的高度H₀，使用测距传感器5和测距传感器6测量出等腰梯在水平方向上投影的长度L₁；

步骤4)将物料输送到生产线上，并使用传感器5测量出物料的位移距离L₂，测距传感器8测量出物料在出料口断面高度h；

步骤5)计算出储柜存量物料的质量M，计算方法如下：

当物料移动距离L₂≤L₁时，储柜存量物料的质量

M＝ρ*V

V＝d*((L₀-L₁)*H₀-L₁*h/2)；

当物料移动距离L₁＜L₂≤L₀-L₁时,储柜存量物料的质量

M＝ρ*V

V＝d*(L₀-L₂-L₁/2)*H₀；

当物料移动距离L₀-L₁＜L₂＜L₀时，储柜存量物料的质量

M＝ρ*V

V＝d*(L₀-L₂)*h/2；

当物料移动距离L₂≥L₀时，储柜存量物料的质量

M＝0。

步骤6)显示储柜存量物料的质量M。

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：

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S₀，当物料移动距离L₂≤L₁时：

S＝S₀-L₂*h/2

M＝M₀*S/S₀

＝M₀*(S₀-L₂*h/2)/S₀

＝M₀*(1-L₂*h/(2(L₀-L₁)*H₀))；

当物料移动距离L₁＜L₂≤L₀-L₁时：

S＝(L₀-L₂)*H₀–L₁*H₀/2

＝(L₀-L₂-L₁/2)*H₀

M＝M₀*S/S₀

＝M₀*(L₀-L₂-L₁/2)*H₀/((L₀-L₁)*H₀)

＝M₀*(L₀-L₂-L₁/2)/(L₀-L₁)；

当物料移动距离L₀-L₁＜L₂＜L₀时：

S＝(L₀-L₂)*h/2

M＝M₀*S/S₀

＝M₀*((L₀-L₂)*h/2)/((L₀-L₁)*H₀)

＝M₀*(L₀-L₂)*h/(2*H₀*(L₀-L₁))；

当物料移动距离L₂≥L₀时，储柜存量物料的质量

M＝0。

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，堆放为其他形状时，其计算的函数也应相应改变。

所述密度ρ，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M₀，当物料在储柜中堆放成特定形状后，测量计算出其体积V₀，根据公式ρ＝M₀/V₀计算出的值。

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M₀都由电子秤测定，上述等腰梯形的高H₀，底边边长L₀，斜边在水平方向上的投影长度L₁由相应测距传感器测量，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L₂和物料在物料出口的高度h即可。

以上给出了本实用新型涉及的具体实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。在本实用新型给出的思路下，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实用新型中的相应技术手段基本相同、实现的实用新型目的也基本相同，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实用新型的保护范围内。