皮带秤称重误差补偿方法

1.本发明涉及称重领域，具体涉及一种皮带秤称重误差补偿方法。


背景技术：

2.皮带秤作为连续累计称重的自动衡器，应用于输送散状物料的输送系统中，可以实现快速自动称重。由于皮带秤往往在恶劣的环境或复杂的环境里工作，会受到较为复杂的因素影响而产生误差。目前，为了保证保障电子皮带秤运行的称重准确度，主要采用周期检定的方法，如依据皮带秤运行频繁程度，每3个月或6个月为进行标定和校准。
3.校准方法主要有以下几种：
4.(1)挂码校准
5.厂家提供的校准皮带秤的实物为标有重量的铁饼，形状跟台秤上用的秤砣一样。用作挂码校准时，由于重量是直接加在称重传感器上，而定量给料机在实际使用时，输送的物料重量是通过皮带再传递到称重传感器，二者的效果是不完全一样的，即挂码校准没有考虑皮带的张力影响，而张力是随皮带的材质、厚度、环境温度及预紧力而千变万化的。此外，仪表的杠杆比不准确或铁饼放歪都会带来校准误差。
6.(2)链码校准
7.链码是由多个椭圆形链球连成一体，放在皮带秤的皮带上，当输送机运转时，能保持与皮带良好的接触，运转平稳，起到模拟负荷的作用。理论上链码校准是最接近实际使用情况的一种校准方法，校准误差相对较低。但在实际操作时还是会产生一些问题：链码在滚动过程中其中心线会偏离皮带的中心线带来误差。为提高校准精度，减小校准的线性误差，要针对皮带秤的不同流量，配备不同重量的链码，费用太高，难以做到。
8.(3)实物校准
9.实物校准使用实物来标定，将输送的物料在静态衡器(如汽车衡)上称重计量，再集中起来在皮带秤上通过并进行计量。以静态秤的称重计量值作为标准,与电子皮带秤的称重计量值比较，以其来确定电子皮带秤的计量准确度。实物校验的实质，就是化动态为静态的一种校验方法。实物校准的优点是：校准用的物料量大，又跟定量给料机实际计量的物料性质和单位长度重量完全一致，所以校准精度较高，是检测皮带秤准确度的最有效的方法。
10.实物校准的缺点是：一套标准实物校验系统的配备，必须要具有二个条件：一是需要投入资金(往往十多万或几十万元)配置静态衡器，二是在皮带秤输送流程中要有足够的空间安装静态衡器。因此，实物校准成本高，费时费力，往往只在停产期间才能实施。
11.可以看出，几种方法都有缺点和不足。而且，除通过实物校准周期检定的方法维护皮带秤准确度外，日常也需要维护校验(一天一次或一周一次)，而实物校准费时费力，不太适合生产期间日常维护，挂码校准、链码校准等校准方法又都有一定的缺点，如准确度较低等。寻求其它方法用于皮带秤生产期间日常维护，成为自动化皮带秤生产与管理中的重要问题。


技术实现要素：

12.本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种皮带秤称重误差补偿方法，它可以根据误差影响因素计算误差并进行误差补偿，成本低，省时省力。
13.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种皮带秤称重误差补偿方法，包括：
14.建立典型数据集，所述典型数据集包括n组典型皮带秤数据，第i组典型皮带秤数据包括皮带速度差δvi、皮带下垂量δhi、载荷重力托辊间距比pi和皮带秤计量误差gi；
15.获取皮带秤当前数据，所述皮带秤当前数据包括当前皮带速度差δvb、当前皮带下垂量δhb、当前载荷重力托辊间距比pb和皮带秤当前测量值gb；
16.基于计算当前皮带秤误差补偿值eb；
17.基于g
b-eb计算当前皮带秤补偿后的测量值；其中，
18.xi为第i组典型皮带秤数据的误差因子向量，xi＝(δvi,δhi,pi)；
19.xb为当前皮带秤的误差因子向量，xb＝(δvb,δhb,pb)；
20.w
*
为最优误差关系系数向量。
21.进一步，最优误差关系系数向量w
*
计算方法为：
22.令
23.令总误差目标函数为
24.利用梯度下降法求w，
25.当趋近0时,e(w)最小，此时迭代所得的误差关系系数向量w为最优误差关系系数向量w
*
，α表示步长。
26.进一步，皮带速度差为测量速度与皮带秤设定速度之间的差值；
27.皮带下垂量为称重时的下垂量与皮带秤完成校正、且空载时皮带下垂量之间的差值；
28.载荷重量托辊间距比是由皮带秤测量的载荷重量除以相应承载托辊间距得到的。
29.采用上述技术方案后，本发明根据在实物校准过程中模拟产生误差的主要因素(速度偏差、张紧力、载荷)以及得到的误差数据，得到误差与相应影响因素的关系。在实际生产期间日常维护过程中，根据测量得到的误差影响因素估算误差并进行误差补偿。本发明具有成本低，省时省力，所需要数据量较少等优点，适合皮带秤生产期间日常维护。
附图说明
30.图1为本发明的皮带秤称重误差补偿方法的流程图；
31.图2为本发明的皮带秤称重误差补偿装置的原理框图。
具体实施方式
32.为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
33.如图1所示，一种皮带秤称重误差补偿方法，包括：
34.s1，建立典型数据集，典型数据集包括n组典型皮带秤数据，第i组典型皮带秤数据包括皮带速度差δvi、皮带下垂量δhi、载荷重力托辊间距比pi和皮带秤计量误差gi；
35.s2，获取皮带秤当前数据，皮带秤当前数据包括当前皮带速度差δvb、当前皮带下垂量δhb、当前载荷重力托辊间距比pb和皮带秤当前测量值gb；
36.s3，基于计算当前皮带秤误差补偿值eb；
37.s4，基于g
b-eb计算当前皮带秤补偿后的测量值；
38.其中，xi为第i组典型皮带秤数据的误差因子向量，xi＝(δvi,δhi,pi)；
39.xb为当前皮带秤的误差因子向量，xb＝(δvb,δhb,pb)；
40.w
*
为最优误差关系系数向量。
41.n可以为30、40、50、55等等。
42.在一个实施例中，最优误差关系系数向量w
*
计算方法为：
43.令
44.令总误差目标函数为
45.利用梯度下降法求w，
46.当趋近0时,e(w)最小，此时迭代所得的误差关系系数向量w为最优误差关系系数向量w
*
，α表示步长。
47.其中，误差关系系数向量w为(w1,w2,w3)，误差关系系数向量w的初始值设定可以随机设定，如设定为(0.3，2，0.8)。
48.即表示e(w)的梯度。
49.需要注意的是，皮带速度差为测量速度与皮带秤设定速度之间的差值或测量速度与皮带秤自身的光电转速传感器所测得的速度之间的差值。
50.皮带下垂量为称重时的下垂量与皮带秤完成校正、且空载时皮带下垂量之间的差值；
51.载荷重量托辊间距比是由皮带秤测量的载荷重量除以相应承载托辊间距得到的；
52.皮带秤计量误差gi由皮带秤测量的物料重量与物料实际重量(静态称量获得)相减得到的。
53.如图2所示，一般通过测速模块测量皮带速度，测速模块可以选用视频测速模块。视频测速模块测量速度的原理是利用相邻两帧物体移动的距离/视频帧频对应的时间间
隔，因此，视频测速模块也可以用来测皮带下垂量，测速模块与皮带称的单片机相连，通过单片机进行当前皮带秤误差补偿值eb及当前皮带秤补偿后的测量值的计算，然后再通过与垫单片机相连的显示屏显示出来。
54.皮带的运行速度、秤架结构和安装角度、安装与调试、管理维护过程，都是影响皮带秤运行精度产生计量误差的客观因素。具体来说，皮带张力与皮带运行阻力对称重传感器的影响，称重托辊的准直度与托辊晃动，秤体与托辊摩擦，所用皮带的厚度、材料、形状、刚性，实际环境中温湿度影响产生的皮带与托辊之间漂移，设备老化产生的皮带跑偏等因素，都会引起皮带秤计量误差。以上因素要么无法直接测量，要么测量的难度大成本高；考虑与以上因素具有很强的相关性，本实施例选择皮带速度差、皮带下垂量变化、载荷重量托辊间距比这些相对容易测量计算得到的指标与计量误差的关系作为切入点，最终得到计量误差随皮带速度测量差、皮带下垂量变化、载荷重量托辊间距比变化的系数，根据所求得的系数进行皮带秤计量误差补偿，成本低，省时省力，具有较高的准确度。
55.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

技术特征：
1.一种皮带秤称重误差补偿方法，其特征在于，包括：建立典型数据集，所述典型数据集包括n组典型皮带秤数据，第i组典型皮带秤数据包括皮带速度差δv
i
、皮带下垂量δh
i
、载荷重力托辊间距比p
i
和皮带秤计量误差g
i
；获取皮带秤当前数据，所述皮带秤当前数据包括当前皮带速度差δv
b
、当前皮带下垂量δh
b
、当前载荷重力托辊间距比p
b
和皮带秤当前测量值g
b
；基于计算当前皮带秤误差补偿值e
b
；基于g
b-e
b
计算当前皮带秤补偿后的测量值；其中，x
i
为第i组典型皮带秤数据的误差因子向量，x
i
＝(δv
i
,δh
i
,p
i
)；x
b
为当前皮带秤的误差因子向量，x
b
＝(δv
b
,δh
b
,p
b
)；w
*
为最优误差关系系数向量。2.根据权利要求1所述的皮带秤称重误差补偿方法，其特征在于，最优误差关系系数向量w
*
计算方法为：令令总误差目标函数为利用梯度下降法求w，当趋近0时,e(w)最小，此时迭代所得的误差关系系数向量w为最优误差关系系数向量w
*
，α表示步长。3.根据权利要求1所述的皮带秤称重误差补偿方法，其特征在于，皮带速度差为测量速度与皮带秤设定速度之间的差值；皮带下垂量为称重时的下垂量与皮带秤完成校正、且空载时皮带下垂量之间的差值；载荷重量托辊间距比是由皮带秤测量的载荷重量除以相应承载托辊间距得到的。

技术总结
本发明涉及一种皮带秤称重误差补偿方法，包括：S1，建立典型数据集，所述典型数据集包括n组典型皮带秤数据，第i组典型皮带秤数据包括皮带速度差ΔV


技术研发人员：沈立君 乔宏哲 楼竞 杨保华 孙天佑 杨晴虹
受保护的技术使用者：常州机电职业技术学院
技术研发日：2023.07.05
技术公布日：2023/9/20