【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及物料运输，具体涉及一种传送带料流偏料检测及纠偏自动化系统。
技术介绍
1、基于传送带的物料运输在工业生产中占据着重要地位，传送带运输已经被广泛应用于港口、矿山、电厂中。在传送带运输作业过程中，极易发生皮带跑偏事故，可能导致皮带撕裂、物料撒料等问题。其中，皮带跑偏的一个重要因素是物料的落料点未能落到皮带的正中心，发生偏料，即物料在皮带的一边，导致受力不均，最终发生皮带跑偏。因此，确保物料落到皮带正中心，不发生偏料是保证皮带输送安全的关键因素。但是，在实践中，这个过程非常困难。由于物料流量大小变化，不同流量的物料会落到不同皮带位置。因此，部分皮带输送落料点会采用增加挡板，通过调节挡板来调整落料点。
2、现有的通过调节挡板的方式，主要采用手工调节，如通过人工控制电机推杆调节挡板位置。这种系统在纠正物料位置方面存在一定的局限性，没办法实时调节料流位置，并且受到当前时刻料流大小的限制不能适用于全时刻。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种传送带料流偏料检测及纠偏自动化系统，该系统自动化程度高，可自动、高效、准确地检测出料流偏料并进行纠偏。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种传送带料流偏料检测及纠偏自动化系统，包括：
3、激光线发射器，设置于落料口下游的传送带上方，用于发射激光线并照射在料流及传送带上，形成随料流变化的料流及传送带上表面轮廓激光线；
4、摄像装置，设置于激光线发射器下游的传送带上方，用于
5、控制单元，用于从激光线图像中提取料流及传送带轮廓数据，进而提取料流端点和重心并进行料流偏料检测；还用于在料流发生偏料时，控制相应电动推杆的电机工作；
6、两个由电机驱动的电动推杆，分别设置于两个挡板外侧，所述电动推杆驱动端与相应挡板连接，以驱动挡板运动；以及
7、两个挡板，分别设置于落料口下端的左右两侧，以在相应电动推杆驱动下左右摆动，进而调整物料在传送带上的落料位置，实现料流偏料纠偏。
8、进一步地，所述摄像装置前端设置滤光片，所述滤光片仅允许激光线频率光谱通过，过滤掉其他无用的干扰光谱，从而获得稳定的激光线图像。
9、进一步地，所述控制单元从激光线图像中提取料流轮廓数据的具体方法为：
10、从激光线图像中选择感兴趣区域，再通过图像阈值分割从感兴趣区域中提取出激光线区域；然后利用灰度重心法计算出激光线区域中每个纵向截面的中心点，连接所有纵向截面的中心点即得到一条每个纵向截面仅包含一个像素点的轮廓激光线。
11、进一步地，所述控制单元提取料流端点和重心并进行料流偏料检测的具体方法为：
12、在得到轮廓激光线的基础上，进一步提取料流的重心和两个端点坐标，建立料流位置的数学模型；
13、根据料流突起的特点提取轮廓激光线中的料流部分：找到轮廓激光线中向下突出幅度最大的两个峰即为料流左右端点，记为pl、pr，料流部分为料流左右端点pl、pr之间包含的部分；通过图像一阶矩提取料流重心，图像空间矩定义为：
14、mji＝σx,yarray(x,y)·xj·yi (1)
15、其中，mji表示图像(i+j)阶空间矩，(x,y)表示料流上点的坐标，j表示x的阶数，i表示y的阶数，σx,y表示在图像范围内对所有x、y累计加权像素值，array(x,y)表示图像灰度值；料流重心pc＝(xcyc)通过矩计算，其中m10,m01为图像一阶矩，m10表示图像区域的x方向上的一阶矩即x轴平均位置，m01表示图像区域的y方向上的一阶矩即y轴平均位置；m00为图像原点矩即为像素值总和；
16、若料流重心的x坐标与定义的传送带中心点的偏差超过设定阈值tc，则判定为料流偏料，即：
17、
18、若检测到料流发生偏料，则需进行料流偏料纠偏。
19、进一步地，当检测到料流发生偏料时，进行料流偏料纠偏；所述控制单元通过控制电动推杆调整挡板的位置，进而调整物料在传送带上的落料位置；
20、考虑料流左右端点位置，同时考虑左右两侧挡板对料流的影响；料流偏料模型表示为左右端点x坐标与理想位置x坐标之间的偏差，定义理想位置为将料流部分的重心移动到定义的传送带中心点时料流左右端点的x坐标位置，计算如下：
21、
22、其中，xl,xr为料流左右端点x坐标；为左右理想位置x坐标；定义偏差为料流左端点位置-左理想位置和料流右端点位置-右理想位置：
23、
24、其中，t为时间变量，即el(t)、er(t)分别为t时刻的左、右偏差。
25、进一步地，所述控制单元设置有两个pid控制器，分别用于控制左、右两侧的电机，通过左、右两侧的电机控制左、右两侧的电动推杆，驱动相应的挡板推出或缩回，使得料流左右端点到达理想位置；左侧电机的控制信号ul(t)和右侧电机的控制信号ur(t)通过以下公式计算：
26、
27、其中，el(t),er(t)分别是料流左、右端点位置与左、右理想位置之间的差异；kpl,kil,kdl是左侧的pid增益，kpr,kir,kdr是右侧的pid增益；kcr,kcl是交叉项，表示左侧电动推杆对右侧端点的影响以及右侧电动推杆对左侧端点的影响；
28、电机控制有正转、反转和停止，因此，将连续的电机控制信号转为阶梯信号-1，0，+1控制电机；ul(t)和ur(t)映射到电机的离散输入信号，通过设置阈值进行映射：
29、
30、
31、其中，t为映射的阈值；
32、根据映射后的电机输入信号，分别控制左侧和右侧的电机控制相应的电动推杆运动，以纠正物料的落料位置；在系统运行过程中，实时监测物料的位置，通过两个pid控制器分别调整左侧和右侧电机的输入，保持料流的左右端点距离不变，并使料流重心保持在传送带中心。
33、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供了一种传送带料流偏料检测及纠偏自动化系统，该系统通过激光线投射和图像采集技术获取料流及传送带轮廓数据，进而提取料流端点和重心来进行料流偏料检测，当检测到料流中心不处于传送带中心时即判断料流发生偏料，然后根据偏移程度作为反馈信号控制电机驱动电动推杆调整落料口挡板位置，从而调整物料在传送带上的落料位置，实现料流偏料纠偏效果。本专利技术实现了整个料流偏料检测及纠偏的全自动化，检测及纠偏过程高效、准确，具有很强的实用性和广阔的应用前景。
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1.一种传送带料流偏料检测及纠偏自动化系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的传送带料流偏料检测及纠偏自动化系统，其特征在于，所述摄像装置前端设置滤光片，所述滤光片仅允许激光线频率光谱通过，过滤掉其他无用的干扰光谱，从而获得稳定的激光线图像。
3.根据权利要求1所述的传送带料流偏料检测及纠偏自动化系统，其特征在于，所述控制单元从激光线图像中提取料流轮廓数据的具体方法为：
4.根据权利要求3所述的传送带料流偏料检测及纠偏自动化系统，其特征在于，所述控制单元提取料流端点和重心并进行料流偏料检测的具体方法为：
5.根据权利要求4所述的传送带料流偏料检测及纠偏自动化系统，其特征在于，当检测到料流发生偏料时，进行料流偏料纠偏；所述控制单元通过控制电动推杆调整挡板的位置，进而调整物料在传送带上的落料位置；
6.根据权利要求1所述的传送带料流偏料检测及纠偏自动化系统，其特征在于，所述控制单元设置有两个PID控制器，分别用于控制左、右两侧的电机，通过左、右两侧的电机控制左、右两侧的电动推杆，驱动相应的挡板推出或缩回，使得料流左
...【技术特征摘要】
1.一种传送带料流偏料检测及纠偏自动化系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的传送带料流偏料检测及纠偏自动化系统，其特征在于，所述摄像装置前端设置滤光片，所述滤光片仅允许激光线频率光谱通过，过滤掉其他无用的干扰光谱，从而获得稳定的激光线图像。
3.根据权利要求1所述的传送带料流偏料检测及纠偏自动化系统，其特征在于，所述控制单元从激光线图像中提取料流轮廓数据的具体方法为：
4.根据权利要求3所述的传送带料流偏料检测及纠偏自动化系统，其特征在于，所述控制单元提取料流端点和重心并进行料流偏料检测的具体...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭恩特，陈锋，
申请(专利权)人：福建蔚视科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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