一种光机电式料位计及使用方法技术

本发明专利技术公开了一种光机电式料位计及使用方法，包括粉料罐，粉料罐顶部设置主控芯片；无线通讯模块与主控芯片电性连接；设备箱内一侧的底座上连接有卷线筒，卷线筒与电机输出端连接；卷线筒通过钢索与机械检测机构连接；机械检测机构包括定滑轮组，钢索一端绕过定滑轮组与实心球连接，实心球通过粉料罐顶部的开口伸入粉料罐内；粉料罐顶部的敲击与拾音装置，敲击与拾音装置与钢索配合；本发明专利技术通过机械结构的钢索和实心球进行料位的探位，通过声学进行辅助料位判断，通过光学检测辅助进行料位计算，通过多种检测机构联动，实现数据对比与修正，从而获取精度较高的物料料位数据，可以在粉尘和噪音影响较大的作业现场依然保持高效率和高精度作业。率和高精度作业。率和高精度作业。

【技术实现步骤摘要】
一种光机电式料位计及使用方法


[0001]本专利技术属于物位检测自动化仪表领域，特别涉及到一种光机电式料位计及使用方法。

技术介绍

[0002]目前，市面上常常采用光学和声学的检测装置来对罐体内的物料进行料位检测；但在粉料类的物料进行检测时，由于罐体内部粉尘较多，造成的漫反射会导致光学检测装置例如激光测距等装置失效或误差较大；一些物料罐体设置在噪音较大的地方，且罐体与加工装置对接，罐身存在振动；现有的声学检测装置，往往采用贴覆在罐体上进行检测的方式进行检测，容易受到噪音以及罐体振动的影响，导致检测结果误差较大；且罐体内部的物料表面平整度较差，直接在罐体表面进行声学检测，只能分辨物料与罐体内壁接触的边缘位置的料位线的高度，难以有效准确地检测出内部物料平面的高位和低位，精度较差；因此现有技术不适用于在粉尘和噪音大的地方进行高精度的检测；机械测量装置则往往价格昂贵，且容易受到粉尘阻塞导致机械部件失灵；很多地方采用传统的人工测量，不仅效率较低，需要开罐进行多点位检测，还会造成粉尘逸散污染作业环境的问题；因此，需要设计一种光机电式料位计及使用方法来解决上述问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种光机电式料位计及使用方法，该装置及方法成本较低，可以有效在现有的多种粉料罐表面进行装载使用，可以通过多种检测机构联动，实现数据对比与修正，从而获取精度较高的物料料位数据，可以在粉尘和噪音影响较大的作业现场依然保持高效率和高精度作业。
[0004]为实现上述设计，本专利技术所采用的技术方案是：一种光机电式料位计，包括粉料罐，粉料罐顶部设置有设备箱，设备箱内安装有主控芯片；设备箱顶部连接有无线通讯模块与主控芯片电性连接；设备箱内一侧的底座上连接有卷线筒，卷线筒与电机输出端连接；卷线筒通过钢索与机械检测机构连接。
[0005]进一步地，主控芯片优选型号为GX701
‑
L的工控机或西门子S7
‑
200PLC控制器。
[0006]进一步地，无线通讯模块优选蓝牙收发模块。
[0007]优选地，主控芯片一侧连接有测距装置，测距装置朝向卷线筒。
[0008]进一步地，测距装置优选激光距离传感器，测距装置的光点朝向卷线筒的卷线槽中心位置，正对钢索表面的最高凸出点。
[0009]优选地，机械检测机构包括定滑轮组，钢索一端绕过定滑轮组与实心球连接，实心球通过粉料罐顶部的开口伸入粉料罐内。
[0010]进一步地，设备箱以及机械检测机构通过磁吸式连接与罐体进行对接。
[0011]优选地，机械检测机构包括连接在粉料罐顶部的敲击与拾音装置，敲击与拾音装置与钢索配合。
[0012]进一步地，敲击与拾音装置包括马达驱动的钢条，钢条匀速转动周期性敲击钢索；拾音装置优选型号为SK
‑
450X的拾音器。
[0013]优选地，机械检测机构包括行程开关，行程开关与实心球穿过的粉料罐开口处的内壁连接，行程开关和敲击与拾音装置均与主控芯片电性连接。
[0014]优选地，定滑轮组下方的粉料罐表面连接有毛刷，钢索从毛刷穿过伸入粉料罐内。
[0015]进一步地，毛刷用于在检测动作完成后，刷除钢索表面粘连的粉尘，保持装置清洁，避免粉尘造成后续检测时机械动作的迟滞。
[0016]优选地，卷线筒为柱状结构，卷线筒表面设置有环形的卷线槽，卷线槽的宽度与钢索的直径相同。
[0017]进一步地，卷线槽的宽度与钢索直径相同，确保钢索卷起后在同一平面内，确保钢索的厚度准确对应钢索的圈数。
[0018]优选地，上述一种光机电式料位计的使用方法包括以下步骤：
[0019]S1，将设备安装在待测的粉料罐顶部，在电机处设置编码器和霍尔元件电流传感器；上拉钢索，使实心球触碰行程开关，记录此时编码器角度为初始值，记录此时测距装置的距离数据为初始距离；然后下放钢索，此时实心球提供的负载大，检测的电机电流较大；
[0020]S2，持续下放钢索使得实心球接触粉料罐内料顶部最高点，获得支撑，电机失去实心球的负载，此时电机电流突然减小，霍尔元件电流传感器将电流大小信号送主控芯片，主控芯片检测到电流突然急剧减小时，发出实心球到达粉料罐内物料顶部的触发信号，并记录此时编码器圈数和角度为高料位值，记录此时测距装置的距离数据为高料位距离；
[0021]S3，继续下放钢索，实心球沿着粉料顶部的斜面自动滑落到物料顶部的最低点，此过程中电流信号可能持续震荡，继续下放钢索至电流信号稳定，此时表明实心球已经接触物料表面的最低点，停留时间t后，启动电机反转，将钢索上升，起初电流稳定为一较小值，当钢索的完全绷直，实心球脱离物料顶部最低处时，电机获得实心球的部分或全部负载，电流突然加大，霍尔元件电流传感器将电流大小信号送主控芯片，主控芯片发出下放钢索到达物料顶部最低处的信号，并记录此时编码器的圈数和角度为低料位值，记录此时测距装置的距离数据为低料位距离；
[0022]S4，在S1～S3过程中，敲击与拾音装置以周期T持续敲击钢索，并通过主控芯片获取声音频率数据；钢索带有实心球负载时，钢索紧绷，敲击后响应频率高；下放钢索使得实心球到达粉料罐内部物料顶部获得支撑时，钢索松弛，敲击后响应频率低，此时主控芯片将声音频率突然变低判定为下放钢索到达物料顶部的信号；当将钢索上升时，等到实心球脱离物料顶部最低处时，钢索再次紧绷，敲击后频率突变增高，主控芯片将声音频率突然变高判定为下放钢索到达物料顶部最低处的信号；
[0023]S5，在实心球达到物料表面最高处以及最低处时，主控芯片需要同时获取电流信号和声音频率信号，当同时获取两种判定信号时，判定检测动作合格，运行计算程序；否则判定检测动作失效并报错，重复上述S～S，进行重新检测；
[0024]S6，计算程序如下：
[0025]a.通过编码器反馈转过的角度统计卷线筒转过的圈数及角度；通过测距装置测定到卷线筒上钢索的距离变化，从而获取卷线筒上钢索厚度变化，通过距离与钢索的直径的比值计算钢索减少的圈数；判定编码器转动的圈数是否与测距装置测量计算的圈数一致，
若不一致，则钢绳位置归零后重新测量；若一致，执行下述步骤b；
[0026]b.设定卷线筒上所盘钢索的圈数为n，卷线筒半径为r，钢索直径为d，电机转过角度为α，粉料罐内部总高度为H；则整圈钢绳第i圈的长度＝2π*r+i*d；
[0027]第n圈钢绳未转满完整一圈，长度＝2π*(α/360
‑
(n
‑
1))*(r+n*d)；
[0028]c.
[0029]d.将钢索到达料仓料位最高点的钢索长度和钢索到达料仓料位最低点的钢索长度取平均值，得到物料高度，从而避免物料堆积不平整产生的误差。
[0030]进一步地，通过无线通讯模块将料位数据传输至用户端。
[0031]本专利技术的有益效果如下：
[0032]本专利技术通过设置机械结构的钢索与实心球来对料位高度进行判本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光机电式料位计，其特征在于：包括粉料罐(1)，粉料罐(1)顶部设置有设备箱，设备箱内安装有主控芯片(2)；设备箱顶部连接有无线通讯模块(3)与主控芯片(2)电性连接；设备箱内一侧的底座上连接有卷线筒(5)，卷线筒(5)与电机(4)输出端连接；卷线筒(5)通过钢索(9)与机械检测机构连接。2.根据权利要求1所述的一种光机电式料位计，其特征在于：所述主控芯片(2)一侧连接有测距装置(6)，测距装置(6)朝向卷线筒(5)。3.根据权利要求1所述的一种光机电式料位计，其特征在于：所述机械检测机构包括定滑轮组(12)，钢索(9)一端绕过定滑轮组(12)与实心球(11)连接，实心球(11)通过粉料罐(1)顶部的开口伸入粉料罐(1)内。4.根据权利要求1所述的一种光机电式料位计，其特征在于：所述机械检测机构包括连接在粉料罐(1)顶部的敲击与拾音装置(7)，敲击与拾音装置(7)与钢索(9)配合。5.根据权利要求1所述的一种光机电式料位计，其特征在于：所述机械检测机构包括行程开关(8)，行程开关(8)与实心球(11)穿过的粉料罐(1)开口处的内壁连接，行程开关(8)和敲击与拾音装置(7)均与主控芯片(2)电性连接。6.根据权利要求3所述的一种光机电式料位计，其特征在于：所述定滑轮组(12)下方的粉料罐(1)表面连接有毛刷(10)，钢索(9)从毛刷(10)穿过伸入粉料罐(1)内。7.根据权利要求1所述的一种光机电式料位计，其特征在于：所述卷线筒(5)为柱状结构，卷线筒(5)表面设置有环形的卷线槽，卷线槽的宽度与钢索(9)的直径相同。8.根据权利要求1～7任意一项所述的一种光机电式料位计的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：S1，将设备安装在待测的粉料罐(1)顶部，在电机(4)处设置编码器和霍尔元件电流传感器；上拉钢索(9)，使实心球(11)触碰行程开关(8)，记录此时编码器角度为初始值，记录此时测距装置(6)的距离数据为初始距离；然后下放钢索(9)，此时实心球(11)提供的负载大，检测的电机(4)电流较大；S2，持续下放钢索(9)使得实心球(11)接触粉料罐(1)内料顶部最高点，获得支撑，电机(4)失去实心球(11)的负载，此时电机(4)电流突然减小，霍尔元件电流传感器将电流大小信号送主控芯片(2)，主控芯片(2)检测到电流突然急剧减小时，发出实心球(11)到达粉料罐(1)内物料顶部的触发信号，并记录此时编码器圈数和角度为高料位值，记录此时测距装置(6)的距离数据为高料位距离；S3，继续下放钢索(9)，实心球(11)沿着粉料顶部的...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙长江，郝玉鹏，唐从奇，谭鹤群，万鹏，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：