阅读说明：本技术 一种高精度多点计量智能皮带秤 (High-precision multi-point metering intelligent belt scale ) 是由 李伟 戈熬兴 李之炯 刘强 于 2020-06-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及物料的输送和称重计量,特别是一种高精度多点计量智能皮带秤,包含皮带、秤台、测速器、信号处理模块和上位集散式控制系统；秤台有多部,由托辊、秤架和高精度数字传感器组成；皮带由所述托辊支撑,托辊通过带精密轴承的杠杆式秤架与高精度数字传感器连接,获得重量数据；非固定式宽轮面结构的所述测速器与所述皮带保持接触,测量皮带速度数据；信号处理模块收集重量数据和速度数据,消除误差数据,计算得到传输物料的瞬时流量,并上报给上位集散式控制系统。每个智能皮带秤只需要包含至少四组称台,就可以得到精准的瞬时流量。本发明在减少并列秤台的数量的同时,增加称重计量的精确性和稳定性,进一步降低成本。(The invention relates to material conveying and weighing measurement, in particular to a high-precision multi-point measurement intelligent belt scale which comprises a belt, a weighing platform, a velometer, a signal processing module and an upper distributed control system, wherein the weighing platform is arranged on the upper part of the belt; the weighing platform is provided with a plurality of parts and consists of a carrier roller, a weighing frame and a high-precision digital sensor; the belt is supported by the carrier roller, and the carrier roller is connected with the high-precision digital sensor through a lever type scale frame with a precision bearing to obtain weight data; the velometer with the non-fixed wide tread structure is kept in contact with the belt, and belt speed data are measured; the signal processing module collects weight data and speed data, eliminates error data, calculates to obtain instantaneous flow of the transmitted materials, and reports the instantaneous flow to the upper distributed control system. Each intelligent belt scale only needs to comprise at least four groups of weighing platforms, and accurate instantaneous flow can be obtained. The invention reduces the number of parallel weighing platforms, increases the accuracy and stability of weighing and metering and further reduces the cost.)

一种高精度多点计量智能皮带秤

技术领域

本发明涉及物料的输送和称重计量，特别是一种高精度多点计量智能皮带秤。

背景技术

现有工业生产中，计量皮带秤的秤架使用的是两端双传感器直压结构，物料重力通过秤架直接作用在传感器上。此时，当物料高速运动通过计量托辊时，会对托辊产生水平分力，从而影响称重传感器对物料的计量精度。为了保证足够的计量精度，一个皮带秤上的秤台数量常规为八秤台，甚至十几的秤台，计量长度长，安装工程量大。

同时，现有技术的测速器是固定式，同传送皮带的上皮带面接触。这个如果皮带发生松、紧变化时，很容易导致测速轮与皮带接触不稳，从而使测速精度降低。而且，现有技术的测速器的轮面宽度太窄，容易磨损甚至磨损后刮坏皮带。

现有技术采用的传感器是模拟传感器和模拟信号处理，容易受到干扰而影响计量结果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精度多点计量智能皮带秤，主要解决上述现有技术存在的问题，它可以增加称重计量的精确性，同时减少并列秤台的数量，进一步降低成本。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是提供一种高精度多点计量智能皮带秤，其特征在于：包含皮带、秤台、测速器、信号处理模块和上位集散式控制系统；所述秤台有多部，由托辊、秤架和高精度数字传感器组成；所述皮带由所述托辊支撑，所述托辊通过所述秤架与所述高精度数字传感器连接；所述测速器与所述皮带保持接触，测量所述皮带的实时运行速度；所述信号处理模块收集并处理来自所述高精度数字传感器的重量数据和所述测速器的速度数据，得到所述皮带上传输物料的瞬时流量，并上报给所述上位集散式控制系统。

进一步地，所述秤架是采用精密轴承的杠杆式结构秤架。

进一步地，每个所述秤台对应一个所述高精度数字传感器；所述高精度数字传感器与所述杠杆式结构秤架的所述精密轴承的第一支点和第二支点形成等腰三角形结构。

进一步地，所述测速器是非固定式的宽轮面结构。

进一步地，所述测速器通过重力与所述皮带的下皮带面保持稳定接触。

进一步地，包含至少四个并列布置的所述秤台；至少有两组所述秤台的所述托辊完全处于计量区域内。

进一步地，所述高精度数字传感器包含数字补偿电路、温度传感器、RS485接口和数字补偿软件；所述高精度数字传感器具有线性、滞后、蠕变的补偿功能，所述数字补偿软件配合所述温度传感器，具有实时温度补偿功能；原始数据经过补偿后，通过所述RS485接口传输给所述信号处理模块。

进一步地，所述信号处理模块接收所述重量数据和所述速度数据后，处理步骤包含：

步骤S101、对在一个采样周期T内得到的全部所述重量数据求平均数，得到重量均值；

步骤S102、利用所述测速器采集的速度信号，对所述重量均值进行积分，得到瞬时流量；

步骤S103、上报所述瞬时流量。

进一步地，所述信号处理模块接收所述重量数据和所述速度数据后，处理步骤包含：

步骤S201、从一个采样周期T内得到的全部所述重量数据中，消除最大重量值和最小重量值；

步骤S202、对消除了所述最大重量值和所述最小重量值后的所述重量数据求平均数，得到标准参考值；

步骤S203、将一个采样周期T内得到的全部所述重量数据与所述标准参考值对比，消除不在所述标准参考值正负阈值内的所述重量数据，得到优化重量数据集合；

步骤S204、对所述优化重量数据集合求平均数，得到重量均值；

步骤S205、利用所述测速器采集的速度信号，对所述重量均值进行积分，得到瞬时流量；

步骤S206、上报所述瞬时流量。

进一步地，所述阈值为20％。

鉴于上述技术特征，本发明具有如下优点：

1、本发明采用是带精密轴承的杆杆式秤架，物料对托辊的水平分力通过作用在转轴上的摩擦扭矩相互抵消，使称重传感器只受垂直于秤架的力的作用，称重更准确。

2、本发明采用单传感器称重结构，相对于双传感器的布置，单传感器结构中，在秤架中间布置的传感器支点与两端轴承支点组成一组三角结构，使传感器不受偏载等影响，称重更稳定。

3、本发明的测速器和下皮带面接触，采用重力式原理，使得测速轮在重力的作用下始终与皮带面稳定接触，测速稳定，而且轮面宽，经久耐用，不易磨损。

4、本发明的秤架仅采用四个秤台便可满足精度要求。四秤台的布置中有两段计量托辊完全在计量区域内，可以使皮带的张力变化产生的影响控制在计量区域以内，消除这个张力变化对整套称重系统的影响，进一步提高了整套计量系统的计量精度。

5、本发明的引入高精度数字传感器代替模拟传感器，配合数字计量方法，消除异常数据，对于设备重量采集信号的误差值进行优化，从而使测量数据更准确。

附图说明

图1是本发明智能皮带秤的一个较佳实施例的整体示意图；

图2是本发明智能皮带秤的一个较佳实施例的总体布置主视图；

图3是本发明智能皮带秤的一个较佳实施例的总体布置俯视图；

图4是本发明智能皮带秤的一个较佳实施例的测速器和称台的主视图；

图5是本发明智能皮带秤的一个较佳实施例的测速器和称台的俯视图；

图6是本发明智能皮带秤的一个较佳实施例的测速器的安装示意图；

图7是本发明智能皮带秤的一个较佳实施例的电气连接图；

图8是本发明智能皮带秤的一个较佳实施例的一个数据处理流程图；

图9是本发明智能皮带秤的一个较佳实施例的另一个数据处理流程图。

其中：100-秤台，200-测速器，300-皮带，400-信号处理模块，500-上位集散式控制系统500；

101-托辊，102-精密轴承，103-连接机构，104-高精度数字传感器；

1021-第一支点，1022-第二支点。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

请参阅图1至图9，本发明所采用的技术方案是提供一种高精度多点计量智能皮带秤，其特征在于：包含皮带300、秤台100、测速器200、信号处理模块400和上位集散式控制系统500；所述秤台100有多部，由托辊101、秤架和高精度数字传感器104组成；所述皮带300由所述托辊101支撑，所述托辊101通过所述秤架与所述高精度数字传感器104连接；所述测速器200与所述皮带300保持接触，测量所述皮带300的实时运行速度；所述信号处理模块400收集并处理来自所述高精度数字传感器104的重量数据和所述测速器200的速度数据，得到所述皮带300上传输物料的瞬时流量，并上报给所述上位集散式控制系统500。

进一步地，所述秤架是采用精密轴承102的杠杆式结构秤架。

进一步地，每个所述秤台100对应一个所述高精度数字传感器104；所述高精度数字传感器104与所述杠杆式结构秤架的所述精密轴承102的第一支点1021和第二支点1022形成等腰三角形结构。

进一步地，所述测速器200是非固定式的宽轮面结构。

进一步地，所述测速器200通过重力与所述皮带300的下皮带面保持稳定接触。

进一步地，包含至少四个并列布置的所述秤台100；至少有两组所述秤台100的所述托辊101完全处于计量区域内。

进一步地，所述高精度数字传感器104包含数字补偿电路、温度传感器、RS485接口和数字补偿软件；所述高精度数字传感器104具有线性、滞后、蠕变的补偿功能，所述数字补偿软件配合所述温度传感器，具有实时温度补偿功能；原始数据经过补偿后，通过所述RS485接口传输给所述信号处理模块400。

进一步地，所述信号处理模块400接收所述重量数据和所述速度数据后，处理步骤包含：

步骤S101、对在一个采样周期T内得到的全部所述重量数据求平均数，得到重量均值；

步骤S102、利用所述测速器200采集的速度信号，对所述重量均值进行积分，得到瞬时流量；

步骤S103、上报所述瞬时流量。

进一步地，所述信号处理模块400接收所述重量数据和所述速度数据后，处理步骤包含：

步骤S201、从一个采样周期T内得到的全部所述重量数据中，消除最大重量值和最小重量值；

步骤S202、对消除了所述最大重量值和所述最小重量值后的所述重量数据求平均数，得到标准参考值；

步骤S203、将一个采样周期T内得到的全部所述重量数据与所述标准参考值对比，消除不在所述标准参考值正负阈值内的所述重量数据，得到优化重量数据集合；

步骤S204、对所述优化重量数据集合求平均数，得到重量均值；

步骤S205、利用所述测速器200采集的速度信号，对所述重量均值进行积分，得到瞬时流量；

步骤S206、上报所述瞬时流量。

进一步地，所述阈值为20％。

实施例，

请参阅图1、图2和图3，本发明的一个较佳实施例的一种高精度多点计量智能皮带秤，包含皮带300、秤台100、测速器200、信号处理模块400和上位集散式控制系统500。秤台100支撑皮带300，测量出所述皮带300上的物料重量数据，传递给信号处理模块400。测速器200位于皮带秤的一端，测量皮带300的实时运行速度，传递给信号处理模块400。信号处理模块400收集并处理来自秤台100的重量数据和测速器200的速度数据，得到传输物料的瞬时流量，然后上报给上位集散式控制系统500。

一个皮带秤包含至少四个并列布置的秤台100，本实施例中，布置有四个并列布置的秤台100，并且中间两组秤台100完全处于计量区域内。

请参阅图4、图5和图6，本发明的一个较佳实施例的一种高精度多点计量智能皮带秤的秤台100由托辊101、秤架和高精度数字传感器104组成。其中，秤架是采用精密轴承102的杠杆式结构秤架，在杠杆的一端有一个精密轴承102作为杠杆的支点，在杠杆上的连接机构103向上连接托辊101，传递物料的垂直重量，在杠杆的另一端设有一个高精度数字传感器104。每个秤台100只对应一个高精度数字传感器104。高精度数字传感器104位于秤台的中间，与精密轴承102的第一支点1021和第二支点1022形成等腰三角形结构。

高精度数字式传感器104是在模拟传感器的基础上内置了放大与A/D转换电路，通过数字补偿电路和工艺，进行线性、滞后、蠕变等补偿，内装的温度传感器，配合增加的补偿软件可进行实时温度补偿，地址可调，便于应用与互换，远程诊断与校正。除此之外，还配置了智能化自控软件，具有敏感功能，能够完成称重信号检测和处理、逻辑判断、闭环控制、双向通信、循环自检和自诊断、自动校正和补偿、自动计算等全部或大部分功能。传感器的毫伏信号从应变计到放大器前段只配置几毫米专用电缆，最大限度地保证导线不会引入误差和电磁信号干扰。而后，因为在A/D转换部分采用高精度24位A/D转换器，保证模拟段的信号几乎没有任何损耗和引入任何干扰，确保信号转换无误差。同时通过高精度数字式传感器104的核心处理器CPU对A/D转换器输出的数据由于各种环境参数变化而引起的弱小误差进行计算和修正。相比模拟传感器，高精度数字式传感器104具有高抗干扰能力和高信噪比，减小称量信号的损耗，提高计量准确度，提高传输速度。最后，CPU将处理完成的数据通过RS485接口输出。RS485信号能实现工业级通讯，最远距离可达1.2km，又可在恶劣的电磁干扰背景环境下可靠工作，解决了模拟传感器传输距离短和对环境要求高的弱点。本实施例采用的高精度数字传感器104是DUB2系列的数字传感器。

测速器200为非固定式的宽轮面结构，通过重力与皮带300的下皮带面保持稳定接触，当皮带300松紧有所变化的时候，依然可以自动的保持下压在皮带300上，准确的得到皮带300的实时速度。本实施例采用的测速器200的具体型号是LE626型测速器。

请参阅图7，本发明的一个较佳实施例的一种高精度多点计量智能皮带秤中，从秤台100得到的重量数据和从测速器200得到的速度数据汇总到信号处理模块400，统一处理并得到瞬时流量后，再通过TB1接口上报到上位集散式控制系统500。本实施例采用的信号处理模块400的具体型号是计量仪表CFC系列。

请参阅图8，信号处理模块接收到由高精度数字传感器采集到的重量数据和测试器的速度数据后，处理步骤包含：

步骤S101、对在一个采样周期T内得到的全部所述重量数据求平均数，得到重量均值。本实施例中，采样周期T是1秒一次。

步骤S102、利用测速器采集的速度数据，对重量均值进行积分，得到瞬时流量。

步骤S103、向上位集散式控制系统上报所述瞬时流量。

请参阅图9，信号处理模块接收到由高精度数字传感器采集到的重量数据和测试器的速度数据后，处理步骤还可以是：

步骤S201、从一个采样周期T内得到的全部重量数据中，消除最大重量值和最小重量值。本实施例中，采样周期T是1秒一次。

步骤S202、对消除了最大重量值和所述最小重量值后的重量数据求平均数，得到标准参考值。

在这个过程用于消除偶发的偏差数据，以避免瞬时干扰导致的极端偏差数据对测量的影响。

步骤S203、将一个采样周期T内得到的全部重量数据与标准参考值对比，消除不在标准参考值正负阈值内的重量数据，得到优化重量数据集合。

这个过程中，利用以标准参考值为标尺，消除分布偏差过大的数据，进一步平滑重量数据。本实施例中，采样周期T是1秒一次，阈值是20％，即在标准参考值正负20％之外的重量数据，都会被消除，不参与后续步骤的计算。

步骤S204、对所述优化重量数据集合求平均数，得到重量均值；

步骤S205、利用所述测速器采集的速度信号，对所述重量均值进行积分，得到瞬时流量；

步骤S206、上报所述瞬时流量。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。