一種解決電子皮帶秤皮重跳變的新技術(shù).doc

1、請下載支持！羈羂螃肇膀蒂蚅 一種解決電子皮帶秤皮重跳變的新技術(shù)螁芄裊蟻莁膅膈 本文針對計(jì)量皮帶秤的皮重跳變對于電子皮帶秤的計(jì)量精度的影響，提出一種以分段去皮和基準(zhǔn)點(diǎn)檢測為核心的新方法解決由此帶來的計(jì)量誤差。螅肈袈蒄蚆羇莂 傳統(tǒng)的電子皮帶秤皮重計(jì)算方式普遍采用運(yùn)行一定周期后計(jì)算皮帶每圈通過計(jì)量區(qū)域后的平均皮重。該方式獲得的皮重值比較準(zhǔn)確，但是對皮帶均勻性的要求較高，不但對皮帶在縱橫兩個(gè)方向的尺寸有一定的要求，而且對皮帶厚度的均勻性要求尤高。隨著今年來國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)線的多樣化、特殊化發(fā)展，電子皮帶秤計(jì)量皮帶的選用在需求上也越來越多樣化。這些皮帶由于本身固有的特性，無法保證其均勻性，存在很多皮重與平均

2、值差異較大的“跳變點(diǎn)”，當(dāng)這些跳變點(diǎn)進(jìn)入計(jì)量區(qū)時(shí)，極易發(fā)生計(jì)量誤差問題。為了解決這一難題，筆者從電子皮帶秤的計(jì)量原理入手，經(jīng)過分析研究及實(shí)踐的檢驗(yàn)，采用了分段去皮和基準(zhǔn)點(diǎn)檢測的性能調(diào)整技術(shù)，有效的解決了這種皮帶均勻性差異帶來的計(jì)量袇荿莃袃裊蚈袃稱量區(qū)誤差。計(jì)量托輥衿膁莄羈腿螂芅螈蒁襖薆莂肂螆 分段去皮的原理螇薀薁蚆螆從動(dòng)滾芄襖主動(dòng)滾薄蒞蠆薈袀肅蚇 如圖 1 所示，當(dāng)皮帶接頭芅蚆肁螄羃袈莀袆薇聿羃蒃蒆艿 計(jì)量區(qū)上有物料流過圖 1計(jì)量示意圖螈薁薂蒄螇袁膃莆薀袂羄蕿螀蒃 時(shí)，在稱重裝置上的羈蟻蒅蕆芀芁莇 的重量傳感器就受到袃羆芆螁莄薃蕿 正比于負(fù)荷重量的力Fg， 經(jīng)放大器信號(hào)放大，輸出電壓信號(hào)P，再

3、經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換成重量碼 M p，送入 PC 機(jī)運(yùn)算；同時(shí)裝于輸送機(jī)交流電動(dòng)機(jī)的速度編碼器發(fā)送出代表皮帶速度的脈沖電壓信號(hào)，經(jīng)計(jì)數(shù)器變?yōu)樗俣让}沖M p（對于某些計(jì)請下載支持！量稱沒有安裝速度傳感器，速度值M c 為“參數(shù)設(shè)置”中的一個(gè)定值） 。M p 和M c 信號(hào)經(jīng)流量運(yùn)算得即時(shí)流量：q=KnM pM c （式一）蒆葿羈芃肄莈蒁Kn 為流量系數(shù)，再經(jīng)積分運(yùn)算得到累計(jì)流量W=qdt（式二）羋蒈肂薅芆螈螞 電子皮帶秤計(jì)算M p 時(shí)是以采樣到的重量信號(hào)值減去皮重值，這個(gè)皮重值在軟件算法中采用的為平均皮重，即計(jì)算出皮帶跑一圈或兩圈時(shí)所采樣到的重量值，然后取平均值。罿羀肆荿腿薁蚃CPU 采樣到的重量碼

4、M p 的計(jì)算公式：肅薆膈蝕蚄膄膆 M p=K P/(M g-M 0)（ Mp,-M 0）（式三）螃肇膀蒂蚅羅蒀式中 KP 為重量系數(shù)；M g 為標(biāo)定砝碼折算到計(jì)量托輥上的等效重量碼+皮重嗎之和； Mp,為毛重碼； M 0 為皮重碼。裊蟻莁膅膈羈羂 當(dāng)皮帶的均勻性比較差是， 皮帶厚處的采樣值較大， 減去皮重為平均皮重，而皮帶薄處的采樣值較小，減去平均皮重后很明顯就與皮帶厚處的計(jì)量值存在差異了。袈蒄蚆羇莂螁芄 如果將環(huán)形皮帶進(jìn)行均勻等分，依次劃分為第 1 段至第 n 段，各段的長度很小，可以近似認(rèn)為很均勻，這些各段處的皮重值全部被 CPU 采集到，并在程序中進(jìn)行記錄保存。電子皮帶秤進(jìn)行動(dòng)態(tài)計(jì)量時(shí)

5、，按照環(huán)形皮帶的運(yùn)行速度，程序自動(dòng)進(jìn)行時(shí)間累加，并尋找到實(shí)際經(jīng)過物料時(shí)的分段 i ，當(dāng)?shù)?i 段經(jīng)過計(jì)量托輥時(shí)，采集到的重量信號(hào)值減去該對應(yīng)分段 i 處的實(shí)際皮重值從而得到實(shí)際物重，這樣得到的物重會(huì)非常接近真實(shí)值。這就是分段去皮的思想，即利用傳感器采樣到的重量值減去剛好經(jīng)過計(jì)量托輥時(shí)的這一小段皮重值，只要這一段皮帶劃分的小段很小，可以認(rèn)為在這樣一小段上皮帶的厚度相差不大。莃袃裊蚈袃螅肈 如圖 2，假設(shè)采用的皮帶長度約為6000 毫米，在滿足 CPU 采樣時(shí)間的請下載支持！要求下，我們將皮帶分為150 段，大概每段的長度在40 毫米左右，在此長度范圍內(nèi)，皮帶的均勻性差異很小，可以認(rèn)為是同樣的厚度

6、，采樣出每一個(gè)小段的皮重，過實(shí)物時(shí)，將CPU 的采樣重量碼值減去該段處的皮重碼值，再計(jì)算累計(jì)值，如式（ 4）莄羈腿螂芅袇荿 MPPg0i)（,-M0i ）（式四）P=K/(M -MM螇薀薁蚆螆衿膁 基準(zhǔn)點(diǎn)檢測肁螄羃袈莀芄襖 由式一、式二可知，電子皮帶秤所計(jì)算的流量是一個(gè)速度和重量的積分，因此采用上述的分段去皮技術(shù)對速度和環(huán)形皮帶長度的準(zhǔn)確度要求極高。但是由于存在皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的皮帶打滑和皮帶受熱后的長度變化，因此運(yùn)行一段時(shí)間后隨著誤差的積累難免出現(xiàn)尋段不準(zhǔn)確的問題。實(shí)際測試也證明，剛進(jìn)行去皮操作的電子皮帶秤具有較高的精度，但是隨著時(shí)間的推移（0.5-1 小時(shí)后），精度會(huì)急劇下滑。薂蒄螇袁膃芅蚆

7、 為了解決這一問題，通過多方試驗(yàn)和探索， 筆者總結(jié)出在皮帶內(nèi)植入金屬檢測片作為皮帶周長起始基準(zhǔn)點(diǎn)并采用高性能接近開關(guān)感應(yīng)此基點(diǎn)的方法較為適宜。當(dāng)皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，有金屬片處的皮帶經(jīng)過接近開關(guān)下方，CPU 采集到一個(gè)開關(guān)量信號(hào)，并對皮帶的起始點(diǎn)進(jìn)行修正。襖薆莂肂螆?bào)⑹?在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，為了防止電氣元器件損壞造成無法檢測到皮帶基準(zhǔn)點(diǎn)造成的去皮重失敗，我們在程序中設(shè)置了原點(diǎn)檢測報(bào)警，并在去皮時(shí)同時(shí)記錄各段皮重，計(jì)算平均皮重，如果原點(diǎn)無法檢測到，則在生產(chǎn)時(shí)應(yīng)用平均皮重的方法計(jì)算物重，做到了雙重保障，確保生產(chǎn)的順利進(jìn)行，如圖3、圖 4 所示。蠆薈袀肅蚇螈蒁 應(yīng)用實(shí)踐聿羃蒃蒆艿薄蒞 分段去皮和基準(zhǔn)點(diǎn)檢測的方法通過

8、實(shí)際測試表明，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。袂羄蕿螀蒃袆薇 我們選用了一組 PE（聚烯烴）材質(zhì)的皮帶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，該皮帶質(zhì)地輕、請下載支持！柔軟、易造型、透光性好、無毒，燃燒后所產(chǎn)生的廢物主要為水和二氧化碳，在食品行業(yè)應(yīng)用廣泛，但其缺點(diǎn)是：耐候性差、保溫性差、不易粘接。首先檢測了該皮帶的厚度差，如表一。蒅蕆芀芁莇莆薀PE 帶檢測結(jié)果表表一肂薅芆螈螞肆荿腿薁蚃羋蒈厚度差 /mm羈芃肄莈蒁袃羆厚膈蝕蚄膄膆罿羀芆螁莄薃蕿蒆葿周周長差度 0.15羈蟻序長號(hào)膀蒂蚅羅蒀莁膅膈羈羂螃肇 蚆羇莂螁芄裊蚈袃螅肈袈蒄腿螂芅袇荿莃袃 接頭處 1.67-1.69 橫 1.80-1.84 縱1肅薆裊蟻1.81-1.84薁蚆螆衿膁螇袁膃

9、芅蚆接頭處 1.65-1.67 橫 1.80-1.84 縱羃袈莀芄襖螇薀袀肅蚇螈蒁襖薆莄羈 2肁螄 莂肂螆?bào)⑹犓@蒄1.79-1.84蒃蒆艿薄蒞蕿螀蒃袆薇聿羃 芀芁莇莆薀莄薃蕿羈蟻蒅蕆肄莈蒁袃羆芆螁 接頭處 1.67-1.69 橫 1.82-1.86 縱3蠆薈袂羄1.81-1.854接頭處 1.65-1.68 橫 1.81-1.86 縱 1.81-1.855接頭處 1.65-1.68 橫 1.81-1.85 縱 1.82-1.86從表一中可以看出，該皮帶在橫向、縱向上的厚度誤差很小，而與街頭處相比卻有 0.16 的差值，實(shí)際過碼我們首先使用的是未進(jìn)行分段去皮的程序，測量精度差強(qiáng)人意，如表二。表二

10、PE 帶首次檢驗(yàn)數(shù)據(jù)表次序精度 /%次序精度 /%第一次0.16第四次0.16第二次0.17第五次0.25請下載支持！第三次0.23對程序進(jìn)行修改，采用了分段去皮和基準(zhǔn)點(diǎn)檢測后，再次進(jìn)行過碼檢驗(yàn)，精度明顯提高，如表三。表三PE 分段去皮后檢驗(yàn)數(shù)據(jù)表次序精度 /%次序精度 /%第一次0.06第四次0.02第二次0.04第五次0.13第三次0.08可見使用分段去皮的方法對于電子皮帶秤的計(jì)量精度的提高有很大的幫助，基本能達(dá)到0.2%左右的精度，圖五為采用新方法前后的精度對比圖。0.30圖五分段去皮后前后精度對比圖0.25除了對 PE 皮帶進(jìn)行的多項(xiàng)測驗(yàn)， 在后續(xù)的實(shí)際生產(chǎn)中， 我們有分別對其它0.200.15類型的皮帶進(jìn)行了現(xiàn)場測試，一些厚度較大、硬度較高的皮帶運(yùn)用分段去皮方0.10法后精度也得到了提高。特別是我公司的超長異形秤所使用的大圓臺(tái)皮帶，長0.05度達(dá)到 22 米，總厚度有 6 毫米左右，使用分段去