CN118067228B - 一种基于双称重数据自匹配求速的皮带秤称重方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于双称重数据自匹配求速的皮带秤称重方法，包括：响应于传送带以预设速度开始传送物料，分别控制设置在前后两个称重托辊的在前称重传感器和在后称重传感器对称重数据进行实时采集，并分别获得在前称重数据集以及在后称重数据集；实时根据在前称重数据集编码，获得传送带上的物料在第一时间戳途径在前称重传感器而产生的第一在前称重特征；在在后称重传感器端，实时从在后称重数据中匹配出第二在后称重特征及其第二时间戳；根据第二时间戳、第一时间戳，求解传送带实时速率；根据实时速率以及后称重数据集获得物料重量。本发明提高了采用恒定速度运输物料的皮带秤的称重精度。

Description

一种基于双称重数据自匹配求速的皮带秤称重方法

技术领域

本发明涉及皮带秤领域，特别是涉及一种基于双称重数据自匹配求速的皮带秤称重方法。

背景技术

皮带秤是指无需对质量细分或者中断输送带的运动，而对输送带上的散装物料进行连续称量的自动衡器，皮带秤的称重托辊是对皮带进行导向的关键部件，且安装在托辊下方的称重传感器对经过这一托辊的物料进行瞬时测量，是皮带秤最为关键的部分。皮带秤可以用来对煤炭、沙泥等进行称重。

现有的皮带秤是利用电机将皮带在托辊上传动，将物料倒入到皮带的上表面，当运载物料的传输带经过托辊时，托辊对传输的传输带起支撑导向的作用，同时安装在固定板内部的称重传感器对经过托辊称量长度范围内的物料进行瞬时测重，称重传感器将每一段的压力信号传送给仪表，速度传感器测量托辊的转动速度，称重仪表将压力信号与速度信号计算处理，得出物料重量。

在采用恒定速度运输物料的皮带秤中，由于速度恒定不变，所以不需要采用速度传感器，只需要采用称重传感器就可以获得传送的物料重量。但是由于皮带秤自身老化或者物料残留会引起秤体震动或者传送带跳动，这样会导致原本恒定的速度出现偏差，使得最后称重结果不够精准。

发明内容

有鉴于现有技术的上述的一部分缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于双称重数据自匹配求速的皮带秤称重方法，旨在提高采用恒定速度运输物料的皮带秤的称重精度。

为实现上述目的，本发明开了一种基于双称重数据自匹配求速的皮带秤称重方法，所述方法包括：

步骤S1、响应于传送带以预设速度开始传送物料，分别控制设置在前后两个称重托辊的在前称重传感器和在后称重传感器对称重数据进行实时采集，并分别获得在前称重数据集以及在后称重数据集；所述在前称重数据集和所述在后称重数据集包括时间戳以及相应的称重数据；

步骤S2、实时根据所述在前称重数据集编码，获得所述传送带上的物料在第一时间戳途径所述在前称重传感器而产生的第一在前称重特征；

步骤S3、在所述在后称重传感器端，实时从所述在后称重数据中匹配出与所述第一在前称重特征相匹配的第二在后称重特征及其第二时间戳；

步骤S4、取相邻的两对所述第二时间戳和所述第一时间戳，两个所述第一时间戳分别为和，对应两个所述第二时间戳分别为和；其中，所述第二时间戳和之间的时间间隔小于预设间隔；

步骤S5、根据，求解所述传送带在所述的实时速率；其中，所述为所述传送带在所述至所述时间段的平均速度，同时视为所述传送带在所述的实时速率，且当所述为采集起始时间点时，所述为预设的皮带秤初始标准速度，所述为所述传送带在所述至所述时间段的平均速度，同时视为所述传送带在所述的实时速率；所述为所述传送带在所述至所述时间段内的平均速度，所述为所述传送带在所述至所述时间段内的平均速度，所述为所述传送带在所述至所述时间段内的平均速度；在不为采集起始时间点时，利用前面求解的对应的充当后续式子的对应的，最初的为已知的所述皮带秤初始标准速度；

步骤S6、根据所述后称重数据集以及所述后称重数据集中各个时间戳对应的所述实时速率，进行积分计算，获得所述皮带秤上所述物料的瞬时流量值和累积重量值。可选的，所述步骤S3包括：

步骤S301、在所述在后称重传感器端，实时根据所述在前称重传感器与所述在后称重传感器之间的距离和所述预设速度，从所述在后称重数据中确定出匹配区间；

步骤S302：实时从所述匹配区间中匹配出与所述第一在前称重特征相匹配的第二在后称重特征及其第二时间戳。

可选的，所述第一在前称重特征包括第一在前特征变化序列，所述第二在后称重特征包括第二在后特征变化序列，所述步骤S2和所述步骤S3，具体包括：

实时根据所述在前称重数据集编码，获得所述传送带上的物料在第一时间戳途径所述在前称重传感器而产生的所述第一在前特征变化序列；其中，所述第一在前特征变化序列为称重数据在各个预设时间段内的变化趋势，所述变化趋势包括上升、下降以及持平；

在所述在后称重传感器端，实时从所述在后称重数据中匹配出与所述第一在前特征变化序列相匹配的所述第二在后特征变化序列及其第二时间戳；其中，所述第二在后特征变化序列为称重数据在各个预设时间段内的变化趋势。

可选的，所述步骤S1包括：

响应于传送带以预设速度开始传送物料，分别控制设置在前后两个称重托辊的在前称重传感器和在后称重传感器对称重数据以第一周期时长进行实时采集，记录每个称重数据以及对应的时间戳，并分别获得在前称重数据集以及在后称重数据集。

可选的，在所述步骤S6之后，所述方法还包括：

根据所述实时速率和所述预设速度，判断所述实时速率和所述预设速度之间的差值是否大于预设速度差，若是，则发出故障预警；若否，则进行正常工作。

可选的，在所述步骤S6之后，所述方法还包括：

响应于所述累积重量值达到需求重量值，控制所述皮带秤停止传送所述物料。

本发明的有益效果：1、本发明对应的皮带秤设置多个称重托辊，响应于传送带以预设速度开始传送物料，分别控制设置在前后两个称重托辊的在前称重传感器和在后称重传感器对称重数据进行实时采集，并分别获得在前称重数据集以及在后称重数据集；实时根据在前称重数据集编码，获得传送带上的物料在第一时间戳途径在前称重传感器而产生的第一在前称重特征；在在后称重传感器端，实时从在后称重数据中匹配出与第一在前称重特征相匹配的第二在后称重特征及其第二时间戳；根据第二时间戳、第一时间戳，求解传送带的实时速率；根据实时速率以及后称重数据集，进行积分计算，获得皮带秤上物料的瞬时流量值和累积重量值。本发明根据物料的同一部分经过在前称重传感器和在后称重传感器时，产生的称重数据变化会相匹配，获得物料的同一部分经过在前称重传感器和在后称重传感器的时间戳差值，进而可以精确获得传送带在各个时间戳下的实时速率。本发明在不借助速度传感器的情况下，可以精准获得实时速率，避免了由于皮带秤秤体震动或者传送带跳动导致原本恒定的速度出现偏差无法精准称重的问题，提高了称重精度。

2、本发明通过称重特征匹配从另一面来说，即使在不是恒定速率的皮带秤中，也可以不借助速度传感器获得实时速度，进而获得物料重量。

3、本发明在在后称重传感器端，实时根据在前称重传感器与在后称重传感器之间的距离和预设速度，从在后称重数据中确定出匹配区间；实时从匹配区间中匹配出与第一在前称重特征相匹配的第二在后称重特征及其第二时间戳。本发明可以进一步缩小第二在后称重特征的匹配范围，从而提高匹配效率。

4、本发明实时根据在前称重数据集编码，获得传送带上的物料在第一时间戳途径在前称重传感器而产生的第一在前特征变化序列；其中，第一在前特征变化序列为称重数据在各个预设时间段内的变化趋势，变化趋势包括上升、下降以及持平；在在后称重传感器端，实时从在后称重数据中匹配出与第一在前特征变化序列相匹配的第二在后特征变化序列及其第二时间戳；其中，第二在后特征变化序列为称重数据在各个预设时间段内的变化趋势。本发明可以具体根据称重变化趋势来判断物料同一部分经过两个称重传感器的先后时间差，精确获得物料在在后称重传感器的点位位置在各个时间戳下的实时速率，提高称重精度。

综上，本发明提高了采用恒定速度运输物料的皮带秤的称重精度。

附图说明

图1是本发明一具体实施例提供的一种基于双称重数据自匹配求速的皮带秤称重方法的流程示意图；

图2是本发明一具体实施例提供的一种多称重托辊皮带秤的结构示意图；

图3是本发明一具体实施例提供的特征匹配关系示意图；

图4是本发明一具体实施例提供的一种实时速率求解关系图。

具体实施方式

本发明公开了一种基于双称重数据自匹配求速的皮带秤称重方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进技术细节实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

经申请人研究发现：在采用恒定速度运输物料的皮带秤中，由于速度恒定不变，所以不需要采用速度传感器，只需要采用称重传感器就可以获得传送的物料重量。但是由于皮带秤自身老化或者物料残留会引起秤体震动或者传送带跳动，这样会导致原本恒定的速度出现偏差，使得最后称重结果不够精准。

因此，本发明提供了一种基于双称重数据自匹配求速的皮带秤称重方法，如图1所示，该方法包括：

步骤S1、响应于传送带以预设速度开始传送物料，分别控制设置在前后两个称重托辊的在前称重传感器和在后称重传感器对称重数据进行实时采集，并分别获得在前称重数据集以及在后称重数据集。

其中，在前称重数据集和在后称重数据集包括时间戳以及相应的称重数据。

需要说明的是，本发明实施例的皮带秤对应有对个称重托辊，称重托辊对传送带起支撑称重作用。本发明实施例中可以任取两个称重托辊对应的称重传感器采集数据。在前称重传感器为顺着传送带运动方向在前对称重数据进行采集的称重传感器，在后称重传感器为顺着传送带运动方向在后对称重数据进行采集的称重传感器。

在一具体实施例中，本发明实施例的多称重托辊皮带秤如图2所示，图2中，21为传送带，22为称重托辊，23为称重传感器。

在一具体实施例中，步骤S1包括：

响应于传送带以预设速度开始传送物料，分别控制设置在前后两个称重托辊的在前称重传感器和在后称重传感器对称重数据以第一周期时长进行实时采集，记录每个称重数据以及对应的时间戳，并分别获得在前称重数据集以及在后称重数据集。

需要说明的是，采用周期性采集方便且高效，无需使用复杂程序对采集间隔进行控制。本发明实施例中第一周期时长间隔根据应用情况进行调整，但是不能过大，以保证称重精度。在其它实施例中也可以不采用同等时长周期性采集，这一点仅作为一个实施例进行阐述，不对本发明进行限定。

步骤S2、实时根据在前称重数据集编码，获得传送带上的物料在第一时间戳途径在前称重传感器而产生的第一在前称重特征。

需要说明的是，根据称重数据集编码是对称重数据进行特征提取，以使称重数据表现出某个易于观察的特征。

步骤S3、在在后称重传感器端，实时从在后称重数据中匹配出与第一在前称重特征相匹配的第二在后称重特征及其第二时间戳。

需要说明的是，从在后称重数据中匹配出与第一在前称重特征相匹配的第二在后称重特征，说明第一在前称重特征对应的物料部分经过在后称重传感器所在点位位置。

在一具体实施例中，述步骤S3包括：

步骤S301、在在后称重传感器端，实时根据在前称重传感器与在后称重传感器之间的距离和预设速度，从在后称重数据中确定出匹配区间；

步骤S302：实时从匹配区间中匹配出与第一在前称重特征相匹配的第二在后称重特征及其第二时间戳。

需要说明的是，可以根据实时根据在前称重传感器与在后称重传感器之间的距离和预设速度，获得第一在前称重特征对应物料部分到达在后称重传感器所在点位位置的大概时间，进而获得匹配区间，缩小匹配范围，提高匹配效率。另一方面也避免匹配区间外有些特征相似度过高，造成错误匹配的问题。举个例子，如物料同一部分10s到达在前称重传感器，按照预设速度应该在20s到达在后称重传感器，此时，可以将匹配区间缩小至19s-21s，不用从10s起就开始匹配，大大提高匹配效率。

在一具体实施例中，第一在前称重特征包括第一在前特征变化序列，第二在后称重特征包括第二在后特征变化序列，步骤S2和步骤S3，具体包括：

实时根据在前称重数据集编码，获得传送带上的物料在第一时间戳途径在前称重传感器而产生的第一在前特征变化序列；其中，第一在前特征变化序列为称重数据在各个预设时间段内的变化趋势，变化趋势包括上升、下降以及持平；

在在后称重传感器端，实时从在后称重数据中匹配出与第一在前特征变化序列相匹配的第二在后特征变化序列及其第二时间戳；其中，第二在后特征变化序列为称重数据在各个预设时间段内的变化趋势。

举个例子，变化趋势上升表现为1、下降表现为-1以及持平表现为0，第一在前特征变化序列为10-1110-10，第二在后特征变化序列为10-1110-00，第一在前特征变化序列和第二在后特征变化序列由于现实因素，不必完全表现一致，只要符合匹配规则，就可以认为其匹配。

在另一具体实施例中，第一在前称重特征和第二在后称重特征可以从图像中表现出来，如图3所示，当图像中部分曲线连续相似度超过阈值，则可以认为第一在前称重特征和第二在后称重特征匹配。图3中虚线框为匹配部分，二者虽然大小有点差距，但是结构和走势基本一致，所以可以认为是二者匹配。

步骤S4、取相邻的两对第二时间戳和第一时间戳，两个第一时间戳分别为和，对应两个第二时间戳分别为和；其中，第二时间戳和之间的时间间隔小于预设间隔。

需要说明的是，预设间隔用于保证和之间足够小，使得皮带秤在至对应的平均速率可以视为的实时速率。同时，由于皮带秤是恒定速度运输所以即使受影响速度变化也不会太大，和之间也足够小，可以使得皮带秤至时间段的平均速度可以视为在的实时速率。

步骤S5、根据，求解传送带在的实时速率；其中，为传送带在至时间段的平均速度，同时视为传送带在的实时速率，且当为采集起始时间点时，为预设的皮带秤初始标准速度，为传送带在至时间段的平均速度，同时视为传送带在的实时速率；为传送带在至时间段内的平均速度，为传送带在至时间段内的平均速度，为传送带在至时间段内的平均速度；在不为采集起始时间点时，利用前面求解的对应的充当后续式子的对应的，最初的为已知的皮带秤初始标准速度。

需要说明的是，最初式子为已知的皮带秤初始标准速度，第二个式子可以用于最初式子的充当，第三个式子可以用第二个式子的充当，以此类推可以获得各个时间戳下的实时速率。

步骤S6、根据后称重数据集以及后称重数据集中各个时间戳对应的实时速率，进行积分计算，获得皮带秤上物料的瞬时流量值和累积重量值。需要说明的是，根据实时速率以及后称重数据集，进行积分计算，获得皮带秤上物料的瞬时流量值和累积重量值和普通的皮带秤一致。

如图4所示，取相邻的两对第二时间戳和第一时间戳，两个第一时间戳分别为和，对应两个第二时间戳分别为和；其中，和之间的时间间隔小于预设间隔，物料在在后称重传感器的点位位置在和之间的平均速率视为物料在的实时速率；

根据，求解传送带在的实时速率；其中，为传送带在至时间段的平均速度，同时视为传送带在的实时速率，且当为采集起始时间点时，为预设的皮带秤初始标准速度，为传送带在至时间段的平均速度，同时视为传送带在的实时速率；为传送带在至时间段内的平均速度，为传送带在至时间段内的平均速度，为传送带在至时间段内的平均速度；在不为采集起始时间点时，利用前面求解的对应的充当后续式子的对应的，最初的为已知的皮带秤初始标准速度。

需要说明的是，上述式子中和均表示所述在前称重传感器与所述在后称重传感器之间的距离是已知的。因此，当为采集起始时间点时，中只有和是未知的，两个未知数恰好可以用两个方程进行求解。因为皮带秤速度不均匀所以很难有。在不为采集起始时间点时，可以利用前面求解的对应的充当后续式子的对应的。以此迭代，可以求解出各个时间戳下的实时速率。

该实施例通过上述计算，可以将实时速率的精度进一步提升，从而保证称重结果的精准。该实施例仅作为实时速率求解的一种方法，在现实应用中还有更多方法可以实现实时速率求解，所以该实施例不对本发明进行限定。

在一具体实施例中，在步骤S6之后，方法还包括：

根据实时速率和预设速度，判断实时速率和预设速度之间的差值是否大于预设速度差，若是，则发出故障预警；若否，则进行正常工作。

需要说明的是，当本发明实施例求解获得的实时速率和预设速度相差过大，说明皮带秤本身可能出现重大故障，需要检修。不然可能会大大影响称重效率和称重精度。

在一具体实施例中，在步骤S6之后，方法还包括：

响应于累积重量值达到需求重量值，控制皮带秤停止传送物料。

需要说明的是，物料一般是分批次，比如分车、分箱进行装运，所以重量达到需求需要更换批次进行重新装运，这样可以保证不超重。

本发明实施例对应的皮带秤设置多个称重托辊，响应于传送带以预设速度开始传送物料，分别控制设置在前后两个称重托辊的在前称重传感器和在后称重传感器对称重数据进行实时采集，并分别获得在前称重数据集以及在后称重数据集；实时根据在前称重数据集编码，获得传送带上的物料在第一时间戳途径在前称重传感器而产生的第一在前称重特征；在在后称重传感器端，实时从在后称重数据中匹配出与第一在前称重特征相匹配的第二在后称重特征及其第二时间戳；根据第二时间戳、第一时间戳，求解传送带的实时速率；根据实时速率以及后称重数据集，进行积分计算，获得皮带秤上物料的瞬时流量值和累积重量值。本发明根据物料的同一部分经过在前称重传感器和在后称重传感器时，产生的称重数据变化会相匹配，获得物料的同一部分经过在前称重传感器和在后称重传感器的时间戳差值，进而可以精确获得传送带在各个时间戳下的实时速率。本发明在不借助速度传感器的情况下，可以精准获得实时速率，避免了由于皮带秤秤体震动或者传送带跳动导致原本恒定的速度出现偏差无法精准称重的问题，提高了称重精度。

本发明实施例通过称重特征匹配从另一面来说，即使在不是恒定速率的皮带秤中，也可以不借助速度传感器获得实时速度，进而获得物料重量。

本发明实施例在在后称重传感器端，实时根据在前称重传感器与在后称重传感器之间的距离和预设速度，从在后称重数据中确定出匹配区间；实时从匹配区间中匹配出与第一在前称重特征相匹配的第二在后称重特征及其第二时间戳。本发明实施例可以进一步缩小第二在后称重特征的匹配范围，从而提高匹配效率。

本发明实施例实时根据在前称重数据集编码，获得传送带上的物料在第一时间戳途径在前称重传感器而产生的第一在前特征变化序列；其中，第一在前特征变化序列为称重数据在各个预设时间段内的变化趋势，变化趋势包括上升、下降以及持平；在在后称重传感器端，实时从在后称重数据中匹配出与第一在前特征变化序列相匹配的第二在后特征变化序列及其第二时间戳；其中，第二在后特征变化序列为称重数据在各个预设时间段内的变化趋势。本发明实施例可以具体根据称重变化趋势来判断物料同一部分经过两个称重传感器的先后时间差，精确获得物料在在后称重传感器的点位位置在各个时间戳下的实时速率，提高称重精度。

综上，本发明实施例提高了采用恒定速度运输物料的皮带秤的称重精度。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于双称重数据自匹配求速的皮带秤称重方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S1、响应于传送带以预设速度开始传送物料，分别控制设置在前后两个称重托辊的在前称重传感器和在后称重传感器对称重数据进行实时采集，并分别获得在前称重数据集以及在后称重数据集；其中，所述在前称重数据集和所述在后称重数据集包括时间戳以及相应的称重数据；

步骤S2、实时根据所述在前称重数据集编码，获得所述传送带上的物料在第一时间戳途径所述在前称重传感器而产生的第一在前称重特征；其中，所述第一在前称重特征包括第一在前特征变化序列，所述第一在前特征变化序列为称重数据在各个预设时间段内的变化趋势，所述变化趋势包括上升、下降以及持平；

步骤S3、在所述在后称重传感器端，实时从所述在后称重数据中匹配出与所述第一在前称重特征相匹配的第二在后称重特征及其第二时间戳；其中，所述第二在后称重特征包括第二在后特征变化序列，所述第二在后特征变化序列为称重数据在各个所述预设时间段内的变化趋势；

步骤S4、取相邻的两对所述第二时间戳和所述第一时间戳，两个所述第一时间戳分别为和，对应两个所述第二时间戳分别为和；其中，所述第二时间戳和之间的时间间隔小于预设间隔；

步骤S5、根据，求解所述传送带在所述的实时速率；其中，所述为所述传送带在所述至所述时间段的平均速度，同时视为所述传送带在所述的实时速率，且当所述为采集起始时间点时，所述为预设的皮带秤初始标准速度，所述为所述传送带在所述至所述时间段的平均速度，同时视为所述传送带在所述的实时速率；所述为所述传送带在所述至所述时间段内的平均速度，所述为所述传送带在所述至所述时间段内的平均速度，所述为所述传送带在所述至所述时间段内的平均速度；在不为采集起始时间点时，利用前面求解的对应的充当后续式子的对应的，最初的为已知的所述皮带秤初始标准速度；

步骤S6、根据所述后称重数据集以及所述后称重数据集中各个时间戳对应的所述实时速率，进行积分计算，获得所述皮带秤上所述物料的瞬时流量值和累积重量值。

2.根据权利要求1所述基于双称重数据自匹配求速的皮带秤称重方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

步骤S301、在所述在后称重传感器端，实时根据所述在前称重传感器与所述在后称重传感器之间的距离和所述预设速度，从所述在后称重数据中确定出匹配区间；

步骤S302：实时从所述匹配区间中匹配出与所述第一在前称重特征相匹配的第二在后称重特征及其第二时间戳。

3.根据权利要求1所述基于双称重数据自匹配求速的皮带秤称重方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

响应于传送带以预设速度开始传送物料，分别控制设置在前后两个称重托辊的在前称重传感器和在后称重传感器对称重数据以第一周期时长进行实时采集，记录每个称重数据以及对应的时间戳，并分别获得在前称重数据集以及在后称重数据集。

4.根据权利要求1所述基于双称重数据自匹配求速的皮带秤称重方法，其特征在于，在所述步骤S6之后，所述方法还包括：

根据所述实时速率和所述预设速度，判断所述实时速率和所述预设速度之间的差值是否大于预设速度差，若是，则发出故障预警；若否，则进行正常工作。

5.根据权利要求1所述基于双称重数据自匹配求速的皮带秤称重方法，其特征在于，在所述步骤S6之后，所述方法还包括：

响应于所述累积重量值达到需求重量值，控制所述皮带秤停止传送所述物料。