皮带机非接触式计重及偏离警示设备的制作方法

本发明属于传输带技术领域，具体涉及一种皮带机非接触式计重及偏离警示设备。

背景技术：

目前，皮带输送机中通常采用称重传感器来进行称重。现有技术中采用传感器对皮带输送机进行送料称重的方式为，在整个皮带输送机的下方设置若干悬臂式称重传感器，由各悬臂式称重传感器共同承担整个皮带及其上物料的重量，并将获得的称重信号传递给称重控制仪表，由称重控制仪表将获得的信号处理后，得出某一时段输送物料的重量。这种称重方式存在的缺点是：当皮带输送机呈一定的倾角时，处在最上方的传感器承受的压力较小，处在最下方的传感器所承受的压力最大，从而导致传感器在较大程度上受力不均，最终造成称重计量的不准确的问题。此外，现有技术中的称重方式中传感器与皮带直接相接触，由于皮带在输送过程中的压力的频繁变化以及振动等因素，传感器容易发生失效现象，故障率较高。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种皮带机非接触式计重及偏离警示设备，本设备不但组件较少，成本较低，而且在测量时不与皮带相接触，测量精度较高而故障率较低。

为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：

一种皮带机非接触式计重及偏离警示设备，本设备包括如下组成部分：

传感装置，用于获得皮带以及皮带上的物料在垂直于皮带运输方向上的轮廓信息数据，并将所获得的轮廓信息数据发送至数据处理装置；

数据处理装置，用于接收传感装置发送来的轮廓信息数据，并根据轮廓信息数据获得皮带和物料二者的垂直于皮带运输方向上的形状轮廓，由此获得物料在皮带上的横截面面积，再结合皮带的运输速度、运行时间以及物料密度即可获得皮带在相应运行时间内所运送的物料质量；所述数据处理装置还对不同时期获得的皮带的形状轮廓进行比对，当不同时期所获得的皮带形状轮廓的偏差值达到设定值时，数据处理装置发出警报信号；

同步器，用于分别连接传感装置和皮带的驱动机构，当皮带的驱动机构动作时，同步器向传感装置发出工作信号，使得传感装置与皮带同步工作；

所述传感装置为距离传感器，所述距离传感器设有若干个，此若干个距离传感器排布在同一个平面内，且距离传感器的排布平面沿横向垂直于皮带的运输方向，任一个所述距离传感器的发射方向均垂直于皮带的运输方向，其中一个距离传感器设置在皮带横向中心位置的正上方。

优选的，物料在皮带上的横截面面积的取得步骤如下：

s1，在皮带空转时，距离传感器工作，测量距离传感器与皮带的对应位置的距离，并将多点测量数据发送到数据处理装置存储为初始值，然后数据处理装置利用此初始值构建出皮带的初始轮廓曲线；

s2，在皮带运输物料时，距离传感器测量其自身与皮带和物料的对应位置之间的距离，并利用此多点测量数据发送至数据处理装置存储为运输值，然后数据处理装置利用此运输值构建出载有物料的皮带轮廓曲线，数据处理装置利用程序计算出皮带的初始轮廓曲线与载有物料的皮带轮廓曲线的包围面积值，此包围面积值即为物料的截面积。

优选的，设皮带的运转速度为v，距离传感器检测距离的固定间隔时间为t，测量所得的物料横截面面积值为s，实时测量物料密度为ρ，则时间t内物料的运输质量为qt＝vtsρ；

设皮带连续运转并运输物料的时间t1，t1＝n1×t，则皮带在连续运转时所运输的物料质量如下：

第1个t：得到并存储此时的时间t和物料质量qt1；

第2个t：得到并存储此时的时间2t和物料质量qt1+qt2；

……

第n1个t：得到并存储此时的时间t1和物料质量qt1+qt2+…+qtn1＝q1；

设皮带连续空转的时间t2，t2＝n2×t，则皮带在连续运转时所运输的物料质量为q2；

则皮带在连续运转并运输物料的时间t1和连续空转的时间t2中所运输的物料总重量为q＝q1+q2＝q1；根据所记录的时间和物料质量作出两者之间的曲线，可得到任意时间的物料运输累计质量。

优选的，在皮带运输物料时，若与皮带横向中心位置相对应的距离传感器所测得的距离值连续3次不是最小值，则数据处理装置发出警报信号。

本发明的有益效果在于：

1)本发明采用了非接触式的称重测量方式，即通过传感装置测量得到两个形状轮廓：其一为皮带空转时测量得到的皮带轮廓，另一个为输送物料时测量得到的皮带和物料的共同轮廓，本发明通过上述两个轮廓得到物料的横截面积，然后结合皮带的运输速度、运行时间以及物料密度即可获得皮带在相应运行时间内所运送的物料质量。从而，本发明通过非接触式的传感测量实现了皮带输送的实时称重，不但组件少，成本低，而且称量准确，故障率低，降低了设备的维修保障工作。

2)获得物料的横截面面积是本发明的关键，为准确获得物料的横截面面积，本发明采用了如下技术方案：第二个具体的实现方案是：所述传感装置为距离传感器，所述距离传感器可以选择具有测距功能的超声波传感器或红外传感器或雷达传感器，但是本方案中的传感装置一定不能选择摄像头，因为单独的摄像头无法实现测距功能。同时，本方案中的距离传感器不能只设置一个，而要沿着皮带的横向设置有多个。工作时，距离传感器沿着皮带的横向均匀排布，且任一个所述距离传感器的发射方向均垂直于皮带的运输方向，并将其中一个距离传感器设置在皮带横向中心位置的正上方。因此，本技术方案通过设置若干并排布置的距离传感器，一方面测量皮带空转状态下皮带横向各点到对应的距离传感器的距离获得皮带的形状轮廓，另一方面测量皮带在运输物料状态下的物料上表面的横向各点到对应的距离传感器的距离并获得皮带和物料的形状轮廓。本方案中的距离传感器各自独自工作即可测量获得相应距离，因此本方案中的数据处理装置只需对皮带相应坐标点及其对应的距离进行关联并建模即可获得皮带以及皮带和物料的形状轮廓，故本方案处理数据量少，处理速度快且建模准确可靠。

3)本发明还具有皮带位置的偏离警示功能，当皮带在运输过程中因跑偏或受阻碍而运行不正常时，不但不能实现正常的运料功能，而且可能造成各种运行故障，因此及早发现皮带的位置异常现象并发出警示信号是非常关键的。本发明通过传感装置和数据处理装置获得皮带轮廓，并通过设置皮带轮廓与设定值的偏差值来实现对皮带位置的实时监视的功能，从而不但做到了准确可靠，而且能够做到在皮带运行过程中的全天候监控，有效地保证了皮带运行的安全可靠性和稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例的安装结构示意图。

图2为实施例中皮带空转时皮带形状轮廓的结构示意图。

图3为实施例中皮带运输物料时皮带和物料的形状轮廓的结构示意图。

图中标记的含义如下：

10-传感装置11-中心传感器20-数据处理装置

30-同步器40-支架

a-皮带a1-机头段a2-中段a3-机尾段

b-物料b1-物料形状轮廓

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合实施例，对本发明的结构以及工作方式进行详细介绍。

如图1所示，一种皮带机非接触式计重及偏离警示设备，本设备同样包括传感装置10、数据处理装置20以及同步器30。

本实施例中的传感装置10为距离传感器，所述距离传感器可以选择具有测距功能的超声波传感器或红外传感器或雷达传感器，但是本方案中的传感装置一定不能选择实施例1中的摄像头。如图2所示，所述距离传感器设有7个，当然也可以设置更多个。一般来说，将距离传感器设置为奇数个，并将其中一个距离传感器设置在皮带横向中心位置的正上方，此布置在皮带横向中心位置的正上方的传感器称为中心传感器11，其他传感器沿皮带的纵向对称布设在中心传感器11的两侧。此若干个距离传感器通过支架40排布在同一个平面内，且距离传感器的排布平面沿横向垂直于皮带a的运输方向，任一个所述距离传感器的发射方向均垂直于皮带a的运输方向。

如图2、3所示，图中的虚线即为距离传感器的发射方向，由此可见，本实施例中的7个距离传感器全部安装在支架40上，且7个距离传感器的水平高度相同，任一个所述距离传感器的发射方向均垂直于皮带a的运输方向，这种结构保证了单个距离传感器即可测得皮带a上相对位置与此距离传感器之间的间距。

物料b在皮带a上的横截面面积的取得步骤如下：

s1，在皮带a空转时，距离传感器工作，测量距离传感器与皮带a的对应位置的距离，并将多点测量数据发送到数据处理装置20存储为初始值，然后数据处理装置20利用此初始值构建出皮带的初始轮廓曲线,；

s2，在皮带a运输物料b时，距离传感器测量其自身与皮带和物料的对应位置之间的距离，并利用此多点测量数据发送至数据处理装置20存储为运输值，然后数据处理装置20利用此运输值构建出载有物料的皮带轮廓曲线，数据处理装置20利用程序计算出皮带的初始轮廓曲线与载有物料的皮带轮廓曲线的包围面积值，此包围面积值即为物料的截面积。

优选的，设皮带a的运转速度为v，距离传感器检测距离的固定间隔时间为t，测量所得的物料横截面面积值为s，实时测量物料密度为ρ，则时间t内物料的运输质量为qt＝vtsρ；

设皮带连续运转并运输物料的时间t1，t1＝n1×t，则皮带在连续运转时所运输的物料质量如下：

第1个t：得到并存储此时的时间t和物料质量qt1；

第2个t：得到并存储此时的时间2t和物料质量qt1+qt2；

……

第n1个t：得到并存储此时的时间t1和物料质量qt1+qt2+…+qtn1＝q1；

设皮带连续空转的时间t2，t2＝n2×t，则皮带在连续运转时所运输的物料质量为q2；

则皮带在连续运转并运输物料的时间t1和连续空转的时间t2中所运输的物料总重量为q＝q1+q2＝q1；根据所记录的时间和物料质量作出两者之间的曲线，可得到任意时间的物料运输累计质量。

在皮带a运输物料b时，若与皮带横向中心位置相对应的距离传感器即中心传感器11所测得的距离值连续3次不是最小值，则数据处理装置20发出警报信号。这是因为，如图3所示，按照物料的分布规律，与皮带10的横向中心位置相对应的物料的高度应该最高，相应的，对应的中心传感器11所测得其自身与物料顶部之间的距离数据也应该最小，当对应的中心传感器11连续3次所测得的距离值不是最小值时，即表明皮带在运输过程中可能出现了跑偏的情况，则数据处理装置发出警报信号，提醒工作人员进行检查。