用于制丝车间电子皮带秤的多点在线期间核查系统及方法

1.本发明涉及卷烟制造领域，尤其涉及一种用于制丝车间电子皮带秤的多点在线期间核查系统及方法。


背景技术：

2.随着卷烟生产的自动化水平和信息化水平不断提升，对生产流程中的质量控制要求也越来越高。作为卷烟生产中的重要环节，制丝工艺的优劣对产品质量具有重要影响。在制丝控制模型中配置了大量的在线检查仪器，电子皮带秤作为制丝车间中烟叶重量的检测装置，在卷烟生产的整体质量控制中起着重要作用。由于电子皮带秤在生产过程中长期不间断运行，其性能随着时间的推移发生退化的概率逐渐增大，而现有的定期校准或核查的方式难以保证电子皮带秤检测数据的长期可靠性和准确性，因此需要设计专门的在线核查装置用于电子皮带秤生产条件下的性能核查。
3.目前，对于电子皮带秤的校准核查，主要包括实物校准、链码校准和挂码校准三种方式。其中实物校准方式的精度最高，但其缺点是校准所需物料量巨大，耗费人力物力；链码校准的精度略低于实物校准，区别是采用一定质量的链码代替物料，省去了物料称重的步骤，但由于链码本身体积质量较大，普通加载方式同样需要大量人力物力；挂码校准的试验简单易行，但本身加载过程没有动态模拟物料加载，因此校准结果可信度难以和上述方式相比，且应用时一般还需要与物料试验对照。
4.由此可见，目前相对可靠的对于电子皮带秤的校准核查方式，主要还是以人工操作为主，行业内缺乏可以实现在线自动核查、操作简便且拥有较高精度的相关方案。


技术实现要素：

5.鉴于上述，本发明旨在提供一种用于制丝车间电子皮带秤的多点在线期间核查系统及方法，以解决在生产条件下对电子皮带秤进行性能核查依赖人工、耗费物力的问题。
6.本发明采用的技术方案如下：
7.第一方面、本发明提供了一种用于制丝车间电子皮带秤的多点在线期间核查系统，其中包括：两套结构相同的在线期间核查装置、架设在电子皮带秤的输送带上方的支撑板以及上位机；
8.其中，各所述在线期间核查装置包括：链码、驱动模块、光电计数模块以及传动模块；
9.所述传动模块与所述支撑板连接，用于支撑并传动所述链码；
10.所述驱动模块安装在所述支撑板处，并与所述传动模块连接，用于通过所述传动模块驱动所述链码的局部在输送带上升降，使所述链码降至所述输送带上并由所述输送带带动运转；
11.所述链码由多个具有预设质量的标准链码子件依次相连为封闭链状结构，用于降至所述输送带上以模拟物料通过电子皮带秤的状态；
12.所述光电计数模块安装在所述支撑板的上方，用于对所述标准链码子件计数；
13.两套所述在线期间核查装置的链码质量不同，且二者相互平行设置；
14.所述上位机分别与所述驱动模块、所述光电计数模块以及电子皮带秤电信号连接，用于控制所述驱动模块且接收所述光电计数模块的计数数据以及电子皮带秤的测量数据，并基于计数数据和测量数据获得期间核查结果。
15.在其中至少一种可能的实现方式中，所述传动模块包括：第一链码输送主轮、第二链码输送主轮、若干个输送副轮以及副轮支架；
16.所述第一链码输送主轮通过对应的主轮夹具与安装于所述支撑板一端的所述驱动模块连接；
17.所述第二链码输送主轮通过对应的主轮夹具直接安装在所述支撑板远离所述第一链码输送主轮的一端；
18.所述输送副轮通过所述副轮支架安装在所述支撑板的上方；
19.所述链码搭设在所述第一链码输送主轮、所述第二链码输送主轮以及所述输送副轮上。
20.在其中至少一种可能的实现方式中，所述第一链码输送主轮、所述第二链码输送主轮以及所述输送副轮的表面均设有带状纹路。
21.在其中至少一种可能的实现方式中，在所述第一链码输送主轮以及所述第二链码输送主轮上套设连接有轴向限位环，所述轴向限位环用于限制所述链码的横向位移。
22.在其中至少一种可能的实现方式中，所述驱动模块包括：伺服电机、齿轮减速机构、滚珠丝杠以及伸缩杆；
23.其中，所述伺服电机与所述滚珠丝杠分别对应连接在所述齿轮减速机构的输入端与输出端；
24.所述滚珠丝杠与所述伸缩杆的一端连接，所述伸缩杆的另一端与所述主轮夹具连接。
25.在其中至少一种可能的实现方式中，所述驱动模块还包括两个导轨以及滑块，所述导轨安装在所述支撑板上且分别位于所述第一链码输送主轮的两侧，所述滑块设于所述主轮夹具的两侧并与所述导轨滑动连接。
26.在其中至少一种可能的实现方式中，所述标准链码子件包括两个所述主链码块、一个所述副链码块以及两根连接件，其中，两根连接件分别连接两个所述主链码块的端部，所述副链码块的一端穿设在一根所述连接件上，所述副链码块的另一端用于与其他标准链码子件的连接件相连。
27.在其中至少一种可能的实现方式中，所述光电计数模块包括：数据传输线路、槽型光电门、激光光源以及感光元件；
28.其中，所述数据传输线路与所述上位机连接；
29.所述激光光源以及所述感光元件相对安装在所述槽型光电门的内侧，且位于所述链码的两侧。
30.第二方面、本发明还提供了一种用于制丝车间电子皮带秤的多点在线期间核查方法，其中包括：
31.步骤s1、触发一套核查装置的驱动模块运行，使一条链码降至电子皮带秤的输送
带上并随输送带运行；
32.步骤s2、获取电子皮带秤检测的输送带上的链码标准子件产生的流量，同时获取链码标准子件的计数数量；
33.步骤s3、在预设的期间核查时段内，根据电子皮带秤记录的初始流量值以及最终流量值得到对应本套核查装置的测量流量值；以及，根据计数数量、预设的链码规格以及预设的核查时长，得到标准流量值；
34.步骤s4、比对所述测量流量值和所述标准流量值，得到第一个校验点核查结果；
35.步骤s5、在触发本套核查装置的链码从输送带上提升后，触发另一套核查装置的链码降至输送带上，并执行步骤s1～步骤s4的核查过程，得到第二个校验点核查结果；
36.步骤s6、触发两套核查装置的链码均落至输送带上，并执行步骤s1～步骤s4的核查过程，得到第三个校验点核查结果；
37.步骤s7、存储多点核查结果并上传核查数据，完成电子皮带秤多点在线期间核查。
38.在其中至少一种可能的实现方式中，所述根据计数数量、预设的链码规格以及预设的核查时长，得到标准流量值包括：
39.根据在设定的单次核查时长内获取的计数数量、整条链码的标准链码子件数量以及整条链码的总质量，求取第一流量值；
40.根据链码单位长度质量、预设的输送带运行速度以及所述单次核查时长内无法获取计数数量的若干对应时段，进行积分求和计算，获取第二流量值；
41.结合所述第一流量值以及所述第二流量值，得到所述标准流量值。
42.本发明的主要设计构思在于，通过两条平行的链码，组合使用可以实现电子皮带秤量程范围内至少三个测量点的多点核查校验，提高期间核查的可信度。具体地，由驱动模块控制链码升降，使落在输送带上的链码局部随输送带同步运转，以模拟物料经过电子皮带秤的过程并获取皮带秤的测量流量；同时，利用光电检测对随输送带运转的链码进行计数，结合链码规格及核查时长等参数，可以得到单次期间核查的标准链码等效流量，将标准流量与测量流量进行比对从而实现期间核查。本发明在满足核查精度要求的前提下，通过在线自动加载链码进行测量，大大节省了人力与时间成本，而且基于光电计数方式测量核查期间链码通过的等效流量，相比于整圈链码校验，在提升自由度的同时也提高了测量精度；此外，调整不同规格的链码便可以适用于不同规格的电子皮带秤的核查要求，有效增强了核查通用性。
附图说明
43.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：
44.图1为本发明实施例提供的用于制丝车间电子皮带秤的多点在线期间核查系统的示意图；
45.图2为本发明实施例提供的驱动模块的示意图；
46.图3为本发明实施例提供的链码的局部示意图；
47.图4为本发明实施例提供的光电计数模块的示意图；
48.图5为本发明实施例提供的用于制丝车间电子皮带秤的多点在线期间核查方法的
流程图；
49.图6为本发明实施例提供的链码计数脉冲时序示意图。
具体实施方式
50.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
51.本发明提出了一种用于制丝车间电子皮带秤的多点在线期间核查系统的实施例，具体来说，如图1示意，其中包括：两套结构相同的在线期间核查装置、架设在电子皮带秤的输送带100上方的支撑板5以及上位机6；
52.其中，各所述在线期间核查装置包括：链码1、驱动模块2、光电计数模块3以及传动模块；所述传动模块与所述支撑板5连接，用于支撑并传动所述链码1，所述驱动模块2安装在所述支撑板5处，并与所述传动模块连接，用于通过所述传动模块驱动所述链码1的局部在输送带100上升降，使所述链码1降至所述输送带100上并由所述输送带100带动运转；
53.所述链码1由多个具有预设质量的标准链码子件依次相连为封闭链状结构，用于降至所述输送带100上以模拟物料通过电子皮带秤的状态；两套所述在线期间核查装置的链码质量不同，且二者相互平行设置；
54.所述光电计数模块3安装在所述支撑板5的上方，用于对所述标准链码子件计数；
55.所述上位机6分别与所述驱动模块2、所述光电计数模块3以及电子皮带秤电信号连接，用于控制所述驱动模块2且接收所述光电计数模块3的计数数据以及电子皮带秤的测量数据，并利用计数数据和测量数据获得期间核查结果。
56.具体地，所述传动模块包括：第一链码输送主轮41、第二链码输送主轮42、若干个输送副轮43以及副轮支架44；
57.所述第一链码输送主轮41通过对应的主轮夹具40与安装于所述支撑板5一端的所述驱动模块2连接；
58.所述第二链码输送主轮42通过对应的主轮夹具直接安装在所述支撑板5远离所述第一链码输送主轮41的一端；
59.所述输送副轮43通过所述副轮支架44安装在所述支撑板5的上方；
60.所述链码1搭设在所述第一链码输送主轮41、所述第二链码输送主轮42以及所述输送副轮43上。
61.由第一、第二链码输送主轮构成链码传动时左右方向(或前后方向，可以理解地，此为相对表述)的支撑点；输送副轮构成链码传动时上方的支撑点，由此三轮配合支撑整条链码，并同时可以减少传动时的摩擦力，确保电子皮带秤的输送带在带动链码运动时不会产生相对滑动。
62.在此构思基础上，所述第一链码输送主轮41、所述第二链码输送主轮42以及所述输送副轮43表面均设有带状纹路，以避免输送轮本体与链码发生滑动进而导致链码磨损。
63.结合图2进一步地，在所述第一链码输送主轮41以及所述第二链码输送主轮42上套设连接有轴向限位环45，用于限制所述链码1的横向位移，从而保证链码传动时不会产生轴向偏移，以此可以提高期间核查的稳定性，尤其是确保链码模拟出的“物料”流量值(电子
皮带秤测得)的精准度。
64.接着以图2所示，关于所述驱动模块2，具体可以包括：伺服电机21、齿轮减速机构22、滚珠丝杠23以及伸缩杆24；其中，所述伺服电机21与所述滚珠丝杠23分别对应连接在所述齿轮减速机构22的输入端与输出端；所述滚珠丝杠23与所述伸缩杆24的一端连接，所述伸缩杆24的另一端与所述主轮夹具40连接。
65.可以理解地，伺服电机作为提供链码升降的动力源，齿轮减速机构则用于放大扭矩，而滚珠丝杠的作用是将伺服电机的旋转运动转换为直线运动，从而可以带动伸缩杆进行伸缩运动。
66.再结合图1，为了提升驱动平稳性，所述驱动模块2还包括两个导轨25以及滑块26，所述导轨25安装在所述支撑板5上且分别位于所述第一链码输送主轮41的两侧，所述滑块26设于所述主轮夹具40的两侧并与所述导轨25滑动连接。
67.再结合图3，前述标准链码子件包括两个所述主链码块11、一个所述副链码块12以及两根连接件13，其中，两根连接件13分别连接两个所述主链码块11的端部，所述副链码块12的一端穿设在一根所述连接件13上，所述副链码块12的另一端用于与其他标准链码子件的连接件相连。这里需要说明的是，单个标准链码子件的质量规格可预先设定并符合相应标准(如m2级)，标准链码子件的质量参数是作为期间核查时标准流量数值的计算依据。
68.最后可以说明的是，关于所述光电计数模块3，结合图4来说可以包括：数据传输线路30、槽型光电门31、激光光源32以及感光元件33。其中，数据传输线路30与所述上位机6连接；所述激光光源32以及所述感光元件33相对安装在所述槽型光电门31的内侧，这样，当链码在槽型光电门31中通过时，所述激光光源32被链码间歇性隔挡，从而配合所述感光元件33形成非周期性的脉冲信号(一个标准链码子件一个脉冲上升)，以此实现计数功能。
69.相应于上述系统各个实施例，本发明还提供了下述多点在线期间核查方法的实施例，如图5所示，可以包括：
70.步骤s1、触发一套核查装置的驱动模块运行，使一条链码降至电子皮带秤的输送带上并随输送带运行；
71.步骤s2、获取电子皮带秤检测的输送带上的链码标准子件产生的流量，同时获取链码标准子件的计数数量；
72.步骤s3、在预设的期间核查时段内，根据电子皮带秤记录的初始流量值以及最终流量值得到对应本套核查装置的测量流量值；以及，根据计数数量、预设的链码规格以及预设的核查时长，得到标准流量值；
73.步骤s4、比对所述测量流量值和所述标准流量值，得到第一个校验点核查结果；
74.步骤s5、在触发本套核查装置的链码从输送带上提升后，触发另一套核查装置的链码降至输送带上，并执行步骤s1～步骤s4的核查过程，得到第二个校验点核查结果；
75.步骤s6、触发两套核查装置的链码均落至输送带上，并执行步骤s1～步骤s4的核查过程，得到第三个校验点核查结果；
76.步骤s7、存储多点核查结果并上传核查数据，完成电子皮带秤多点在线期间核查。
77.由于前述核查方法中在求取标准流量(也可以理解为等效流量)时，采用的条件之一是计数数量，因此需要获得完整的若干个计数信号，但是在实际操作中，由于核查时段的约束，有时无法获得足够完整的计数数量(以脉冲举例，在核查时段刚开始及马上结束时，
90.标准流量值为测量中由标准链码在核查时段内通过电子皮带秤称量段的等效重量，该等效重量实际时由光电计数模块结合链码的转动速度及链码的重量等规格参数计算得到，具体如图6所示：δt为设定单次核查时长，其中t1和t4分别为核查开始时与核查结束时的两个时间戳，t2和t3表示核查时间范围内包含的n个完整脉冲周期的首尾时间(一个完整周期由一个低电平周期和一个高电平周期组成)，在链码平稳转动的过程中，单个标准链码子件通过光电计数模块会对应产生一个完整脉冲周期。由于本发明中安装有两条平行链码，因此对于单次核查期间的标准流量，优选进行分条分段计算，即，对于期间核查过程中任意一条被放下的链码，其对应等效流量(标准流量值)的计算方法如下：
91.其一是t2至t3时间段包含在内的n个完整脉冲，对单次核查标准流量进行初步计算，可以通过下式直接计算出其等效流量z
11
。
92.z
11
＝(n/n)
×m93.上式中n表示一整条链码包含的标准链码子件数量，m为整条链码的质量。
94.其二是[t1，t2]和[t3，t4]时间段对应的等效流量z
12
，由于标准链码子件存在局部不均匀性，难以利用完整脉冲周期转换为子件质量的方式。根据电子皮带秤的计量特性，此段优选采用时间积分法进行两端微小量补偿计算：
[0095][0096]
上式中，m为链码单位长度质量kg/m；v为链码速度m/s(输送带运行速度)；分段相加可以得到一条完整链码在单次核查期间的实际等效流量为：
[0097]
z1＝z
11
z
12
[0098]
同理地，若核查时另一条链码垂下，可得到其单次核查的实际等效流量为：
[0099]
z2＝z
21
z
22
[0100]
则在最终计算时，根据两条链码的垂落情况，将各自等效流量相加即得到总标准流量值。
[0101]
za＝z1 z2[0102]
为了便于实施本发明，最后可以补充的是，电子皮带秤各工位的常用流量变化范围为1400kg/h～3600kg/h，核查的准确度等级要求可设为0.5级；根据常用流量变化范围和准确度等级要求，选用的链码质量规格可包括2kg/m～5kg/m，且精度等级可均为m2级。
[0103]
综上所述，本发明的主要设计构思在于，通过两条平行的链码，组合使用可以实现电子皮带秤量程范围内至少三个测量点的多点核查校验，提高期间核查的可信度。具体地，由驱动模块控制链码升降，使落在输送带上的链码局部随输送带同步运转，以模拟物料经过电子皮带秤的过程并获取皮带秤的测量流量；同时，利用光电检测对随输送带运转的链码进行计数，结合链码规格及核查时长等参数，可以得到单次期间核查的标准链码等效流量，将标准流量与测量流量进行比对从而实现期间核查。本发明在满足核查精度要求的前提下，通过在线自动加载链码进行测量，大大节省了人力与时间成本，而且基于光电计数方式测量核查期间链码通过的等效流量，相比于整圈链码校验，在提升自由度的同时也提高了测量精度；此外，调整不同规格的链码便可以适用于不同规格的电子皮带秤的核查要求，有效增强了核查通用性。
[0104]
本发明实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示单独存在a、同时存在a和b、单独存在b的情况。其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
[0105]
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。