1引言
電子皮帶秤是皮帶輸送固體散狀物料過程中對物料進行連續自動稱重的一種計量設備，它可以在不中斷物料流的情況下測量出皮帶輸送機上通過物料的瞬時K8凯发登录入口和累計K8凯发登录入口。其特點是稱量過程可連續自動進行,不需要人工幹預就可以完成稱重操作,這種計量設備也稱為連續累計自動衡器。
電子皮帶秤一般均安裝有承重裝置、稱重傳感器、速度傳感器和稱重顯示控製器。根據稱重傳感器和測速傳感器傳來的信號,經計算後得到皮帶上物料K8凯发登录入口與累計重量。但傳感器均屬於精密易損器件,而皮帶秤的使用環境一般比較惡劣，極易造成傳感器損壞，特別是速度傳感器可由於人為作弊等因素造成稱量失真,給國家、企業造成損失;另外，當皮帶秤用於配料係統時，稱量失真還會嚴重影響配料後產品的質量。
目前也有些關於無測速傳感器皮帶秤的研究，這些研究建立在電機的基礎上。在精度要求不十分高和皮帶不是頻繁開停的場合下，皮帶秤可以省掉速度傳感器，但是在精度要求較高和皮帶秤頻繁開停的場合這種方法就不再適用岡。
1997年，山西新元自動化儀表有限公司發明了雙通道電子皮帶秤，為實現無測速傳感器皮帶秤奠定了基礎。雙通道結構的電子皮帶秤，正常情況下計量結果可取兩個通道的平均值。當係統中任何一個通道出現故障時，係統自動切除故障通道，轉至另一正常通道進行稱量,從而大大提高了係統的可靠性。在稱量過程中係統能夠自動檢測和判斷稱量誤差是否超過允許誤差。如果出現超差，則發出報警信號，提醒操作人員及時處理。實現了在線自診斷功能，大大提高了計量結果的可信度和正確性。
本文設計的皮帶秤速度測量裝置，是在雙通道皮帶秤的基礎上，通過比較兩個通道的釆樣值，利用DSP方法進行信號處理，從而得到皮帶秤的運轉速度。這種方法可以避免使用速度傳感器，從而減小了傳感器的損耗,也減少了人為作弊的機率。
2係統硬件設計
為了適應連續計量的生產過程,實現稱量過程全自動化，係統應用了ARM芯片作為數字信號的核心處理器件，並且在電子秤的設計中采用一些動態處理的方法。所設計的硬件框圖如圖1所示。由兩個稱重傳感器采集到的重量信號經過AD轉換後傳入到微處理器中，經過數據處理後，由稱重顯示部分顯示出K8凯发登录入口以及累計值。

電子皮帶秤承重裝置的秤架結構主要使用的是雙托輾式,在兩個托輻上分別安裝兩個稱重傳感初商數據感器采用的是電阻應變式，用來檢測單位長度上物料的重量。皮帶上瞬時物料重量通過運動的皮帶把重量傳遞給稱量托根，再經過秤架傳遞給稱重傳感器，傳感器產生彈性形變。在彈性體上下兩側的對稱位置上，貼有四片電阻值相等的電阻應變片,組成等臂電橋，在供橋電壓恒定時,電橋上的輸出電壓正比於單位長度上物料的重量叫承重裝置的秤架結構示意圖如圖2所示。

稱重傳感器輸出電壓信號，經放大器放大後送入模數轉換器(ADC),將模擬信號轉換為數字信號向。為了達到預定的精度，這裏采用24位的ADC0
經過ADC之後的信號為數字信號，將該信號通過微處理器的PI0口進入CPUo在該設計中釆用的是以ARM7為核心的芯片。ARM7耗電少，成本低，功能強，具有16位/32位的雙指令集。它的RISC性能在業界領先,以小尺寸集成，具有最低的芯片成本，在非常低的功耗和價格下提供了高性能的處理器虯進入CPU的數字信號經過處理，計算出皮帶運轉速度和皮帶上物料的K8凯发登录入口和累計重量。
CPU計算岀K8凯发登录入口和累計重量後送入稱重顯示控製器。由稱重顯示控製器上控製顯示八位的累計重量和四位的K8凯发登录入口值，根據顯示數據的單位可以設置小數點的顯示位置，一般為噸或者千克。另外可以通過鍵盤設定皮帶秤是工作在稱量、調零或者是標定模式下。也可以把所需要的信息通過打印機打印出來，或者通過RS485傳給上位機進行檢測控製。
在稱重過程中,承重裝置將皮帶上物料的重量傳遞到前後通道的稱重傳感器上，稱重傳感器即輸出正比於物料重量的電壓(mV)信號，經放大器放大後送模數轉換器變成數字量，送到運算器,運算器對兩個通道的采樣值進行分析比較運算後，即得到這一測量周期的物料量％對每一測量周期進行累計，即可得到皮帶上連續通過的物料總量。
3係統軟件設計及仿真
3.1算法推導
前麵提到,係統中並不使用速度傳感器來測量皮帶運轉時的速度，而是通過比較兩個通道的重量傳感器釆樣回來的重量值，采用相關和卷積的算法，利用數字信號處理理論的算法比較兩組信號的相似程度。
在實際應用中，我們把稱重傳感器安裝在兩個托弱上，讓兩個通道同時采樣,同時采512（2的9次方）個數後開始比較。在程序設計中，先把采樣到的兩組重量值進行FFT變換，再把變換後的兩組數據對應相乘，最後把相乘的結果進行快速傅立葉逆變換（IFFT）o由於兩組實數進行快速傅立葉變換-快速傅立葉逆變換（FFT-IFFT）後還是實數，我們隻需要比較經過IFFT變換後的序列的實部就可以了。
3.2仿真
仿真的流程圖如圖3所示。

在實驗過程中,自己設計了兩個序列，經過249點後重合，它的原始曲線如圖4所示，計算出互相關函數後的仿真曲線如圖5所示。
由圖4和圖5的仿真曲線可以看岀，在理想狀態下,該算法可以精確地找出兩個曲線相差的點。但是在實際的應用中，由於誤差存在,兩個信號不會完全相同，因此我們隻需要根據速度的最大值最小值，在有效數據長度範圍內找到一個最大值即可，它對應的k實際上就是對應的時間差。
根據在實際的皮帶秤應用中所采集到的數據做出的仿真曲線如圖6和圖7所示。
將圖6和圖7相結合比較分析,由該算法計算出序列的知將k轉換成時間差，再根據皮帶秤的有效稱量長度及兩個托輻之間的距離，可以算出皮帶運轉的速度。實驗表明，計算岀的速度與通過測速傳感器測量出的速度在誤差範圍內相同，這種方法可以在皮帶秤測速中應用。
4結束語
本文所設計的稱重裝置由於不使用測速傳感器,有效地克服了電子皮帶秤在應用過程中傳感器極易損壞的缺點。大量實驗表明:使用該算法，測量速度快、精度高、成本低、穩定性強,因而會得到廣泛的應用,具有較高的理論意義及經濟價值。
國內外大量的資料表明，今後電子皮帶秤將在更高的水平上迅速發展，在更廣闊的領域中發揮作用。

本文源於網絡轉載，如有侵權，請聯係刪除