一種提高皮帶運輸系統中物料外形檢測精度的方法與流程
2023-06-23 03:47:41 1
本發明涉及了一種外形檢測的方法，尤其是涉及了一種提高皮帶運輸系統中物料外形檢測精度的方法。
背景技術：
在以皮帶為載體的物料運輸系統中，為了檢測所運輸的物料的輪廓，通常在物料運輸系統之上安裝雷射傳感器，用於掃描物料的斷面及外形。
雷射傳感器所檢測的為雷射傳感器到皮帶和物料的外輪廓的距離，要想準確的檢測當前的物料的外形，還需要去除皮帶的外形，才能得到實際的物料的外形，這樣就需要對皮帶的外形做一個校準。
通常而言，校準的方法為在靜態下對空載的皮帶進行掃描，以確定空載情況下的皮帶外形。但在實際的運行中的皮帶，這樣的方法下的測量精度還是會有一定的誤差，因為皮帶在運行中通常伴隨著振動，這將在運行中引入一個的偏差，從而對物料的掃描精度造成一定的影響。
技術實現要素：
為了解決背景技術中存在的皮帶振動引起偏差的技術問題，本發明提出了一種提高皮帶運輸系統中物料外形檢測精度的方法，用以動態方式對皮帶運輸系統中物料外形的檢測結果進行校準。
本發明方法被提出用於更準確地進行校準，相對於靜態下的測量和補償，被稱為靜態校準，這種新加入的方法被稱為動態校準，會實時地對皮帶的振動情況進行動態地檢測和校準。
本發明採用的技術方案包括如下步驟：
第一步，雷射掃描儀置於物料傳送的皮帶的正上方，並朝向皮帶進行掃描，獲取物料和皮帶的外形；
第二步，在皮帶處於靜止且未放置物料情況下，用雷射掃描儀對靜止的空皮帶進行掃描獲得皮帶的外形，並同時獲得皮帶的兩側邊緣位置；
第三步，在皮帶正常運行且放置物料情況下，用雷射掃描儀對皮帶進行掃描獲得皮帶和物料的外形，並同時獲得皮帶的兩側邊緣位置；
第四步，通過第二步獲得的皮帶靜止下的兩側邊緣位置和第三步獲得的皮帶運行下的兩側邊緣位置獲得皮帶的偏移，以該皮帶的偏移對實時檢測下皮帶振動引起的物料外形檢測進行校準，從而實現提高物料外形檢測精度。
所述的雷射掃描儀通過設置合適掃描範圍使其掃描範圍覆蓋到皮帶之外的區域，使得其探頭通過到的掃描範圍內的物距變化獲得皮帶兩側邊緣的位置。皮帶所在的整個裝置是放在地面上，由於在皮帶兩側邊緣處，雷射掃描儀檢測獲得的物距是突變的，即雷射掃描儀掃描到皮帶邊緣的物距與雷射掃描儀掃描到地面的物距兩者之間的存在比較的差異，通過這個差異判斷是否是皮帶兩側邊緣，並獲得皮帶兩側邊緣的位置。
所述皮帶的偏移是將在靜止和正常運行兩種狀態下的兩側邊緣位置以y＝kx+m線性關係進行擬合計算後獲得。k、m分別標書第一、第二參數。
由於物料是放置在皮帶上且並未覆蓋到兩側邊緣區域，因此本發明方法在設計時針對皮帶認為其兩側邊緣之間的表面不發生變化，靜止和運行兩種狀態下的皮帶表面形態相同，因此只做兩側邊緣位置的檢測來獲得運輸過程中皮帶位置的偏移，進一步對物料外形進行修正。
通過所述雷射掃描儀獲得其自身到皮帶兩側邊緣之間的物距和對應掃描角度後，通過轉換換算獲得皮帶兩側邊緣的絕對位置。
本發明所針對的物料為通過皮帶運輸系統進行運輸的物料，一般可以是煤炭，金屬礦石，糧食等等。
本發明的有益效果是：
本發明通過檢測邊緣點的動態變化，擬合出整條皮帶的變化，並以此作為校準，提高皮帶運輸系統中物料檢測的精度。
與現有方案相比，對皮帶在動態情況下的振動也進行了檢測和補償，在皮帶發生振動的狀態下，也可精確地計算物料的外形。並且本發明並沒有新增硬體，利用物料分布於中間，而邊緣通常沒有物料的特徵，在原有裝置基礎之上僅增加了雷射掃描儀即解決了上述問題。
本發明能夠實時動態地進行，通過對皮帶的振動情況檢測，實現了皮帶外形的動態補償，實現了對物料外形的更精確地檢測。
附圖說明
圖1為皮帶靜止狀態下的檢測示意圖。
圖2為皮帶運行狀態下的檢測示意圖。
圖3為實施例的雷射掃描儀採集獲得皮帶和物料外形數據的圖形圖。
圖4為實施例的雷射掃描儀採集獲得皮帶和物料外形數據的圖形圖。
圖中：1、雷射掃描儀，2、皮帶。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
本發明的具體實施原理是：
第一步，在皮帶2處於靜止和其上也沒有物料的情況下，雷射掃描儀1放置於皮帶2的正上方，設置合適的掃描範圍，使其可以掃描範圍覆蓋到皮帶2之外的區域，採用以下方式判斷獲得左右側的邊緣位置，如圖1中的a和b：
在皮帶2的範圍內，其掃描儀獲得的物體距離會在一定的範圍之內，而皮帶之外掃描儀1獲得的物體距離就會有明顯的偏差差異，以此確定其邊緣a和b，而a～b之間的數據，即形成一條曲線，這條曲線就是皮帶2在靜態下截面的外形曲線，並作為後續皮帶運行下截面的外形曲線。
第二步，一般而言，在皮帶機的物料運輸中，在動態的情況下，物料多集中於中部，而邊緣通常沒有物料。因此在皮帶動態運行之下，依然以上述同樣的方法去檢測左右兩側的邊緣點，如圖2中的a1和b1。
皮帶2在動態和靜態下截面的外形曲線是一個固定的形狀。a1～b1曲線以a1和b1為邊界，a1～b1曲線是a～b曲線的偏移，並對於曲線上每一點而言，其偏移均為y＝kx+m，k和m對於每一個點均是一致的。通過點a和點a1之間、點b和點b1之間進行擬合的偏移計算，由此在a1和b1之間擬合獲得了一條新的曲線a1～b1作為偏移後的皮帶外形曲線。
曲線a1～b1就是實際實時運行狀態下的已將皮帶振動考慮在內的皮帶動態校準曲線，比純粹的靜態校準曲線(a～b)有著更高的測量精度。進一步能通過該曲線a1～b1作為物料底面的外形曲線，對物料底面的外形進行校準。
本發明的實施例如下：
雷射掃描儀的安裝位置為X軸的0.0mm處，掃描儀的懸掛高度約為1800mm。
在皮帶2靜止且放置物料的狀態下，採集獲得外形和邊緣位置數據圖如圖3所示。圖3中的X軸和Y軸均為mm單位。整個圖形與實際情況相比，為一個倒置的圖。左側和右側的斜線為掃描儀1的掃描範圍；a、b兩點為皮帶的兩個邊緣，中間的曲線為掃描到的實際的靜止空載的皮帶的輪廓；a和b的邊緣之外，掃描範圍之內為地面或者其它裝置。
在皮帶正常運行且放置物料的狀態下，採集獲得外形和邊緣位置數據圖如圖4所示。圖中實際運行中的皮帶和物料的總的外形為a』～b』，要計算物料的外形，就需要去除皮帶的外形。
對於圖3和圖4獲得曲線，先以皮帶的中央為起始點，向兩端開始搜索，一直找到雷射掃描儀的輸出值數組(角度，距離)，在連續兩個角度點上，距離存在著明顯的落差，即為皮帶的邊緣點(如圖中的點a，b，a』，b』)。
以點a到點b做一條直線，以點a』到點b』做一條直線，以這兩條直線計算出動態的偏差為y＝kx+m，並以此偏差值以及靜態情況下的皮帶外形，擬合出一條動態的皮帶外形曲線，以此為動態的補償值。
實施例按照靜態補償，對上述皮帶範圍內物料的平均高度進行計算，所得到的數值為32mm。在本發明加入動態補償之後，對上圖的皮帶範圍內物料的平均高度進行計算，數值為27mm，這其中抵消皮帶的振動所引起的偏差約為5mm。
由上述實施可見，本發明對皮帶在動態情況下的振動進行了檢測和補償，擬合出整條皮帶的變化，在皮帶發生振動的狀態下能精確地計算物料的外形，提高皮帶運輸系統中物料檢測的精度。