一种电动滚筒驱动的自适应张紧防跑偏输送装置的制作方法

本发明涉及输送机械，特别涉及一种电动滚筒驱动的自适应张紧防跑偏输送装置。

背景技术：

1、电动滚筒驱动的输送装置是散状物料连续运输系统的核心装备，其通过内置电机与减速机构带动输送带运行，实现物料的稳定转运。张紧防跑偏是保证输送带可靠运行的关键即适度张紧确保驱动滚筒具备足够牵引力，而防跑偏控制直接关系到输送带寿命与设备运行安全。然而，现有带式输送机在变载荷工况下面临严峻的跑偏治理难题：机械调心托辊响应滞后严重，面对高速运行的大惯性输送带时常导致振荡性跑偏无法收敛；单点液压纠偏装置缺乏对横向位移的精确测量手段，仅能定性判断极限位置而无法实现闭环精确控制；更为关键的是，传统纠偏系统普遍缺乏载荷感知与自适应能力，控制参数一经设定便固化不变，无法根据实时载荷动态调整响应系数，往往出现“重载纠不动、轻载纠过头”的局面，严重影响全工况运行稳定性。

2、针对上述现有技术中存在的不足，本发明提出一种电动滚筒驱动的自适应张紧防跑偏输送装置。该装置通过集成基于机器视觉的绝对位置感知技术对输送带横向位移进行高精度非接触式测量，通过重量监测组件实时获取载荷信息并导入前馈控制器实现扰动预判，同时借助三个独立电动推杆与伸缩式滑杆构成的空间多连杆机构驱动纠偏辊执行四自由度柔性纠偏动作，配合上位机纠偏调节系统的前馈-反馈复合控制算法，实现了输送带跑偏状态的实时感知、载荷自适应的控制参数调度以及纠偏力矩的精确输出，从而显著提升了变载荷工况下输送带跑偏治理的响应速度与稳态精度，有效解决了传统装置“响应滞后、感知粗放、无法载荷自适应”的技术难题。

技术实现思路

1、解决的技术问题：解决现有输送装置跑偏控制响应滞后、感知粗放及无法随载荷自适应调节的技术问题。

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种电动滚筒驱动的自适应张紧防跑偏输送装置，进而解决了背景技术中提及的技术问题。

3、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

4、一种电动滚筒驱动的自适应张紧防跑偏输送装置，包括下位机设备组件和上位机纠偏调节系统；

5、所述下位机设备组件包括输送设备本体的输送平台、纠偏组件、取像定位设备以及安装在输送平台输入端一侧的重量监测组件；

6、所述输送平台的下侧中部固定安装有两个相互平行的辅助辊，两个辅助辊之间的皮带段处于悬空状态；

7、所述纠偏组件安装在两个辅助辊之间，包括两个纠偏辊和调节组件，所述调节组件包括三个独立驱动的电动推杆和两组滑杆，三个电动推杆沿垂直于输送带运行方向等距排列，两组滑杆分别连接于相邻电动推杆的输出端之间，两个纠偏辊分别转动连接于两组滑杆上；

8、所述取像定位设备安装在输送带内圈所围成的中空区域，包括图像采集装置和设置于其两侧的两个激光投影装置，输送带内圈表面沿长度方向喷涂有定位条，两个激光投影装置射出平行于定位条延伸方向的两条定位光线；

9、所述重量监测组件安装在输送平台输入端一侧的承载段皮带下方；

10、所述上位机纠偏调节系统包括时序模块、信息采集模块、分析模块和纠偏模块，所述分析模块包含重量分析单元、偏移分析单元和纠偏量分析单元，所述纠偏量分析单元根据重量分析单元输出的前馈补偿系数与偏移分析单元输出的横向偏移量复合解算三个电动推杆的目标移动量。

11、在一种可能的实现方式中，三个所述电动推杆中，左侧电动推杆和右侧电动推杆分别位于两个纠偏辊的相背外侧，中间电动推杆位于两个纠偏辊的相对内侧正中位置；三个电动推杆的固定端刚性连接于输送平台的底部横梁，输出端呈垂直于水平面的上下直线运动。

12、在一种可能的实现方式中，两组所述滑杆均包括内滑柱和外套筒，两者之间滑动配合构成伸缩结构；两个滑杆的外套筒相对端均铰接于中间电动推杆的输出端，两个滑杆的内滑柱远离外套筒的一端分别铰接于左侧电动推杆和右侧电动推杆的输出端。

13、在一种可能的实现方式中，所述定位条的颜色区别于输送带本身颜色，两个激光投影装置为一字线激光器，其射出的两条定位光线位于定位条两侧且严格平行于定位条延伸方向，定位光线的颜色异于输送带底色和定位条颜色，构成三色梯度视觉环境。

14、在一种可能的实现方式中，所述重量监测组件采用双传感器结构的电子皮带秤或阵列式压力传感器组，其支撑托辊与皮带直接接触，实时采集瞬时载荷信号并转换为数字重量报文上传至上位机。

15、在一种可能的实现方式中，所述时序模块以物品在输送带上从一端移动到另一端定义时序节点t1、t2、…、tn，并将t1时刻三个电动推杆输出端端点位置记为a1、b1、c1作为空间坐标参考原点；相邻时序节点的时间间隔为50ms至200ms。

16、在一种可能的实现方式中，述偏移分析单元依据定位条中心线与两条定位光线的图像坐标计算横向偏移量，其计算公式为：

17、，其中，为左定位光线像素坐标，为定位条中心线像素坐标，为右定位光线像素坐标，为输送皮带的标准宽度；所述偏移分析单元还对连续多个时序节点的进行数值微分得到跑偏速度。

18、在一种可能的实现方式中，所述纠偏量分析单元执行的控制律为：

19、，其中，为比例增益系数，为微分增益系数，为积分增益系数，为重量分析单元输出的前馈补偿系数，为目标高度差；

20、所述纠偏量分析单元将目标高度差分配为三个电动推杆的目标位置：

21、左侧电动推杆目标位置；

22、中间电动推杆目标位置；

23、右侧电动推杆目标位置；

24、其中，为整体压紧力调节量，、、为当前位置。

25、与现有技术相比的有益效果：

26、本发明通过集成机器视觉绝对定位与重量前馈预测，构建了“感知-决策-执行”一体化智能纠偏体系，显著提升了变载荷工况下输送带跑偏治理的响应速度与稳态精度。具体而言，通过取像定位设备配合高对比度定位条与双激光标尺，实现了输送带横向位移的非接触式高精度测量，消除了传统机械接触检测的磨损与滞后问题；通过重量监测组件实时采集载荷信号并导入前馈控制器，使系统能够在跑偏趋势形成前即主动预调纠偏力矩，有效抑制了大载荷突变引发的突发性跑偏。同时，通过三个独立电动推杆与伸缩式滑杆构成的空间多连杆机构，实现了两个纠偏辊整体升降与横向倾斜的解耦调节，配合滑杆被动伸缩补偿，既保证了四自由度柔性纠偏能力，又避免了多约束运动下的机械卡滞与过定位应力，大幅提升了纠偏动作的平滑性与机构使用寿命。最终，上位机纠偏调节系统以时序模块为节拍基准，结合前馈-反馈复合控制算法，使输送带在重载、偏载及变工况条件下均能快速收敛至预定中心位置，有效降低了输送带边缘磨损与物料撒落风险，显著提高了输送系统的运行安全性与经济性。

1.一种电动滚筒驱动的自适应张紧防跑偏输送装置，包括下位机设备组件和上位机纠偏调节系统，其特征在于：

2.如权利要求1所述的一种电动滚筒驱动的自适应张紧防跑偏输送装置，其特征在于，三个所述电动推杆（4）中，左侧电动推杆和右侧电动推杆分别位于两个纠偏辊（3）的相背外侧，中间电动推杆位于两个纠偏辊（3）的相对内侧正中位置；三个电动推杆（4）的固定端刚性连接于输送平台（1）的底部横梁，输出端呈垂直于水平面的上下直线运动。

3.如权利要求2所述的一种电动滚筒驱动的自适应张紧防跑偏输送装置，其特征在于，两组所述滑杆（5）均包括内滑柱和外套筒，两者之间滑动配合构成伸缩结构；两个滑杆（5）的外套筒相对端均铰接于中间电动推杆（4）的输出端，两个滑杆（5）的内滑柱远离外套筒的一端分别铰接于左侧电动推杆（4）和右侧电动推杆（4）的输出端。

4.如权利要求1所述的一种电动滚筒驱动的自适应张紧防跑偏输送装置，其特征在于，所述定位条的颜色区别于输送带本身颜色，两个激光投影装置为一字线激光器，其射出的两条定位光线位于定位条两侧且严格平行于定位条延伸方向，定位光线的颜色异于输送带底色和定位条颜色，构成三色梯度视觉环境。

5.如权利要求1所述的一种电动滚筒驱动的自适应张紧防跑偏输送装置，其特征在于，所述重量监测组件（2）采用双传感器结构的电子皮带秤或阵列式压力传感器组，重量监测组件（2）的支撑托辊与皮带直接接触，实时采集瞬时载荷信号并转换为数字重量报文上传至上位机。

6.如权利要求1所述的一种电动滚筒驱动的自适应张紧防跑偏输送装置，其特征在于，所述时序模块以物品在输送带上从一端移动到另一端定义时序节点t1、t2、…、tn，并将t1时刻三个电动推杆（4）输出端端点位置记为a1、b1、c1作为空间坐标参考原点；相邻时序节点的时间间隔为50ms至200ms。

7.如权利要求1所述的一种电动滚筒驱动的自适应张紧防跑偏输送装置，其特征在于，所述偏移分析单元依据定位条中心线与两条定位光线的图像坐标计算横向偏移量，其计算公式为：

8.如权利要求7所述的一种电动滚筒驱动的自适应张紧防跑偏输送装置，其特征在于，所述纠偏量分析单元执行的控制律为：