新型皮带输运散料重量计算方法

赵文龙++于剑锋++毛嘉++鲁方林

摘 要：本文针对矿山企业应用传统皮带秤无法解决的皮带张力、天气、托辊磨损等造成计量误差的实际问题，通过设置轮廓测绘仪来采集皮带输送的散料的轮廓数据，结合散料密度的测算，来计算获取皮带输运的散料的重量。可以避免传统皮带秤称重机械机构损耗、雨天和附带泥沙、皮带张力等所造成的传统皮带秤误差，解决定期、频繁校正的问题。

关键词：皮带秤；轮廓测绘别；散料重量；滤波

中图分类号：TB305 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）19-0073-02

1 引言

在矿山生产中会应用大量皮带秤，皮带秤是矿山和水泥生产中计量和配料的最常用设备。皮带秤的精度和日常频繁的校准工作是一直困扰用户的最大问题，影响皮带秤计量精度的因素是多方面的，就其产品本身的质量而言，影响其精度分机械部分和电气部分。本文以从提高皮带秤精度减少皮带校准频率的角度，探讨一种新型皮带输运散料的重量计算方法。

2 背景介绍

2.1 皮带秤

皮带秤，是指对放置在皮带上并随皮带连续通过的松散物料进行自动称量的衡器。主要分类有ICS皮带秤、配料皮带秤、ICS-ST矿用皮带秤、高精度矩阵式皮带秤。

2.2 轮廓测绘仪

轮廓测量仪是测量各种机械零件素线形状和截面轮廓形状的精密设备。该仪器工作台采用高精度的横向气浮道轨和滚动垂直道轨，移动精度高、稳定性好、寿命长；测量效率高、操作简单、适用于车间检测站或计量室使用。

2.3 传统皮带秤无法解决的问题

皮带秤应用在矿山等恶劣环境下，皮带秤测量误差受环境影响较大，传统皮带秤都是通过安装在皮带以下的称重传感器来获得重量计量数据，而皮带的张力变化会非常影响计量准确性，如皮带受物料水分影响皮重增加，皮带粘料清理不净皮重增加，秤架间隙卡料重量改变，秤架托辊粘料皮重增加等等一些因素都会影响皮带秤的准确度，从而加大误差值。这些都严重影响皮带秤的准确性，且需要经常进行重复校准才能继续皮带秤计量工作。

3 新型皮带输运散料的计算方法

本方法的目的是克服现有技术的不足，通过设置轮廓测绘仪来采集皮带输送的散料的轮廓数据，结合散料密度的测算，来计算获取皮带输运的散料的重量。可以避免传统皮带秤称重机械机构损耗、雨天和附带泥沙、皮带张力等所造成的传统皮带秤误差；避免传统皮带机定期、频繁校正的问题。

3.1 新型皮带输运散料重量计算设备

3.1.1 散料轮廓测绘

在传输皮带上方设置轮廓测绘仪，轮廓测绘仪的信号端连接散料重量计算设备（数据处理服务器），图一中2为固定在皮带传输机上的门型支架，3为固定于支架中部的轮廓测绘仪，用来测量经过测绘仪的散料外部轮廓。如图1所示。

3.1.2 散料重量計算设备（数据处理服务器）

散料重量计算设备主要就是一台数据处理服务器，从轮廓测绘仪接收测绘数据，根据空载和散料输运时的轮廓比较，获取散料输运时的单位时间体积，结合预先测算的散料密度，获取最终单位时间输运的散料重量。

3.2 新型皮带输运散料计算方法

轮廓测绘仪的信号端连接数据处理服务器，然后采用如下处理步骤：

（1）获取传输皮带空载时的外轮廓数据Di：传输皮带空载时，数据处理服务器通过轮廓测绘仪获取传输皮带上底层的外轮廓数据；

（2）获取传输散料的外轮廓数据：通过轮廓测绘仪获取抽样采集每经过t时间，此时刻通过传输皮带上所传输散料的外轮廓数据；所述的t时间≤100ms，将采集数据传输到数据处理服务器；

（3）图像滤波处理：由于传输皮带上散料的固有连续性，所以数据处理服务器对传输散料的外轮廓数据进行基于突变限制的三维中值滤波处理或三维均值滤波处理，并且由于散料料型的限制，在滤波处理前根据料型过滤掉变化超过1.5-2倍料型直径的数据点，可判定此数据点为噪点，使滤波结果更逼近真实值的传输散料的外轮廓数据Fi；

（4）横截面积计算：数据处理服务器根据滤波处理后的传输散料的外轮廓数据Fi及传输皮带底层的外轮廓数据Di，计算每个t时刻通过传输皮带的散料的横截面积，其中i为在轮廓测绘仪中设定的横向测量的数据点数目；

（5）计算散料体积：获取单位时间通过传输皮带的散料的体积，根据上面获得的散料的瞬时截面积Sn，则T时间内的散料体积为；T为需要计重的散料在传输皮带上运行的时间；

（6）测算散料密度ρ：选取固定重量的散料作为样本，在传输皮带上进行实际运输，记录该样本经过轮廓测绘仪所花费的时间和截面积，根据上述方法来计算样本的体积V1，再对该样本称重得样本重量G1，通过公式G1=ρgV1，计算散料密度ρ，其中g=9.8m/s2；以此散料密度ρ作为后续实际测量的散料密度的标准参数；

（7）实际输运时，获取任意输运时间内通过传输皮带的散料重量：在实际测量中，根据步骤（6）中获取的散料密度ρ获取的实际输运时间T内的散料体积，再通过公式G1=ρgV，即可获取此输运时间内通过传输皮带的散料重量。

4 结语

本方法通过2D激光轮廓测绘，获取皮带机上传输散料高度，通过运算获取散料体积，进而结合散料密度的测算得到散料的重量。该方法解决了以往通过皮带秤的称重传感器受皮带张力等因素影响的准确度不高的问题，也可以解决由于环境和皮带变化造成的经常校准的问题。

参考文献

[1]刘亚龙，周亮，姚奇.二维表面轮廓测量仪测试系统的开发[J]机械工程师，2009，（03）.

[2]方原柏.电子皮带秤[M].北京：冶金工业出版社，2007：184—185.

[3]方原柏.高准确度皮带秤的实现方法[J].世界仪表与自动化，2007，（8）：68-70.endprint