面向電子皮帶秤通用虛擬儀器測(cè)控平臺(tái)的研制開題報(bào)告-wenkub
2023-04-10 05:19:43 本頁(yè)面
【正文】 的研究由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境通常比較惡劣，電子皮帶秤測(cè)量準(zhǔn)確度的提高一直是人們關(guān)注但沒(méi)有良好解決的問(wèn)題。日本尤尼帕斯公司的F805BC皮帶秤也采用了觸摸屏做顯示終端，能夠顯示瞬時(shí)流量、累計(jì)流量、皮帶速度、參數(shù)趨勢(shì)曲線圖等[13]?？傮w概括有以下缺點(diǎn)：(1). 數(shù)據(jù)處理精度低；(2). 智能化程度低；(3). 不具備多通道、多變量采集和網(wǎng)絡(luò)傳輸能力；為符合現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展的需求，人們開發(fā)出了融合多傳感器技術(shù)和微處理器技術(shù)的新型電子皮帶秤測(cè)量系統(tǒng)，使得皮帶秤的發(fā)展進(jìn)入了模型化稱量時(shí)代[12]。比較式數(shù)字電壓表將輸入的被測(cè)電壓與儀器內(nèi)部由數(shù)字編碼控制的可變基準(zhǔn)電壓不斷進(jìn)行比較，直至兩者相等，這時(shí)儀器內(nèi)部的數(shù)字編碼即可作為被測(cè)電壓的數(shù)字量。最簡(jiǎn)單的是采用磁電式儀表(微安表)或附有放大電路的毫伏變送器，也有采用自動(dòng)平衡式指示儀(指示式或記錄式)[10]。 電子皮帶秤二次儀表傳統(tǒng)皮帶秤二次儀表一般分為模擬式和數(shù)字式兩種[9]。由于電橋平衡條件被破壞，當(dāng)在傳感器輸入端加上恒定激勵(lì)電壓時(shí)，則其輸出端產(chǎn)生比例于稱重的輸出電壓，該電壓信號(hào)即為瞬時(shí)載荷信號(hào)。以秤架結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行分類又可分為：?jiǎn)瓮休伿礁軛U皮帶秤、多托輥式杠桿皮帶秤、平行板簧式皮帶秤、懸臂式皮帶秤、全懸浮式皮帶秤等[5]。它可以起到減員增效、節(jié)支創(chuàng)收的作用，還可以提高管理、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度，大大提高了生產(chǎn)的自動(dòng)化程度?；谟?jì)算機(jī)硬件的虛擬儀器可以做到硬件非固化、軟件模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、升級(jí)便捷，從而可延長(zhǎng)皮帶秤設(shè)備的使用壽命。由于在皮帶秤上加裝了其他各種傳感器，這類電子皮帶秤設(shè)備實(shí)現(xiàn)了多變量同步測(cè)量和顯示。其信號(hào)的處理能力差，精度較低，而且易受電磁干擾。電子皮帶秤主要由測(cè)重傳感器，測(cè)速傳感器和二次儀表組成。論文類型理論研究應(yīng)用研究用于生產(chǎn)其它√測(cè)重傳感器輸出瞬時(shí)載荷信號(hào)，測(cè)速傳感器輸出瞬時(shí)輸料速度信號(hào)，兩路信號(hào)通過(guò)二次儀表內(nèi)部的乘法電路，得出瞬時(shí)流量值，繼續(xù)通過(guò)積分電路后，可計(jì)算出累計(jì)重量值。它的智能化程度低，只能給出測(cè)量結(jié)果而不能對(duì)自動(dòng)測(cè)重過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，不利于人們完全掌握稱重過(guò)程中的各種動(dòng)態(tài)、瞬態(tài)信息（包括偶發(fā)的稱重故障等）；不利于提供大量信息定位和補(bǔ)償電子皮帶秤的所有誤差源，提高測(cè)量準(zhǔn)確度，%或以下水平并難以提高[2]。它的數(shù)據(jù)處理能力有了很大的提升，可以對(duì)輸料故障作簡(jiǎn)單的警報(bào)和處理，但是仍然存在以下幾方面的不足之處：(1)硬件方面包括電路板、儀器面板固化，若需要使設(shè)備增加新的功能，則須對(duì)整體硬件進(jìn)行重新開發(fā)，成本很高；(2)軟件方面模塊化程度低，開發(fā)、更新不方便。它可以有效減小信號(hào)處理誤差，以良好自定義的人機(jī)界面智能監(jiān)控稱量過(guò)程，多通道采集、顯示人們關(guān)注的各種參數(shù)和警示信號(hào)的瞬時(shí)變化。皮帶秤及其相關(guān)稱重技術(shù)的研究一直受到世界各國(guó)的普遍關(guān)注，進(jìn)一步采用新技術(shù)，開發(fā)各種自動(dòng)稱重系統(tǒng)，提高動(dòng)態(tài)稱重的準(zhǔn)確度，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)功能是當(dāng)今各國(guó)發(fā)展的重點(diǎn)[3]。目前應(yīng)用最廣泛的是電阻應(yīng)變式多托輥杠桿皮帶秤[6]。 圖1 電阻應(yīng)變式傳感器結(jié)構(gòu)原理 旋轉(zhuǎn)編碼式測(cè)速傳感器測(cè)量原理物料輸送速度常采用旋轉(zhuǎn)編碼器來(lái)測(cè)量，運(yùn)行中的輸送帶通過(guò)和編碼器的摩擦轉(zhuǎn)輪之間的摩擦作用，使其摩擦旋轉(zhuǎn)，摩擦輪的旋轉(zhuǎn)又拖動(dòng)一個(gè)帶有小孔的圓盤同步轉(zhuǎn)動(dòng)。它們將稱重傳感器在外加重物作用下輸出的電信號(hào)以重量為單位給出重量示值。其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜、線路簡(jiǎn)單，但測(cè)量精度及分辨率低。積分式數(shù)字電壓表是通過(guò)對(duì)被測(cè)信號(hào)電壓和內(nèi)部基準(zhǔn)電壓的積分，進(jìn)行模數(shù)變換。這類新型稱重裝置一般在皮帶秤加裝了溫濕度傳感器、若干皮帶故障偵測(cè)傳感器；根據(jù)選擇的傳感器的數(shù)量設(shè)計(jì)硬件電路采集通道數(shù)；它可以根據(jù)預(yù)先編制的程序?qū)y(cè)量進(jìn)行控制，完成自校準(zhǔn)、自動(dòng)調(diào)零、自選量程、自動(dòng)邏輯判斷、自動(dòng)存取并更改調(diào)節(jié)值以及自動(dòng)完成重量的測(cè)試；初步的通信與數(shù)據(jù)傳輸能力，可以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)多臺(tái)電子皮帶秤的統(tǒng)一監(jiān)控與管理。一般來(lái)說(shuō)，這些設(shè)備的儀器面板都具備復(fù)位、標(biāo)定、自檢、校時(shí)、去皮、清除、查詢、設(shè)置、打印等功能按鍵。這使得誤差的分析和補(bǔ)償成為本課題研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一。(3). 此外，傳感器自身性質(zhì)以及傳感器與秤架聯(lián)接不合理也是導(dǎo)致誤差的重要因素[17]。%[18]。因而，在定期的適當(dāng)維護(hù)前提下，尋找提高測(cè)量準(zhǔn)確度的方法，成為國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。引入特征提取和兩層Artificial neural networks方法，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)噪聲下的稱量信號(hào)正確估計(jì)[22]。Hyer用應(yīng)變能法建立了皮帶秤稱重力測(cè)量的數(shù)學(xué)模型[24]。Hyer的研究基礎(chǔ)上，德國(guó)H武漢大學(xué)的孟新煥在假設(shè)皮帶張力起決定作用的前提下，將測(cè)量誤差構(gòu)建為[26]： (3)然而，這些建模的最大缺點(diǎn)是把皮帶張力看成獨(dú)立變量，忽略了皮帶的各類性質(zhì)與環(huán)境溫濕度的關(guān)系，從而造成建模結(jié)果與真實(shí)值存在很大偏差。對(duì)用于貿(mào)易結(jié)算的皮帶秤必須通過(guò)國(guó)家計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)的檢定才能使用，但對(duì)于企業(yè)內(nèi)部使用的皮帶秤一般由使用部門進(jìn)行標(biāo)定?；谔摂M儀器設(shè)計(jì)和開發(fā)的測(cè)控平臺(tái)已在汽油機(jī)缸壓采集分析系統(tǒng)、摩托車振動(dòng)優(yōu)化控制、轉(zhuǎn)矩自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、鍋爐監(jiān)控、水電機(jī)組振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)等等領(lǐng)域取得了極佳的應(yīng)用效果[31~35]長(zhǎng)春理工大學(xué)的王慧博針對(duì)輕武器動(dòng)態(tài)信號(hào)的特點(diǎn)，引入虛擬儀器技術(shù)對(duì)槍械在高溫、低溫和振動(dòng)、沖擊等實(shí)戰(zhàn)狀態(tài)下的部件的性能進(jìn)行了測(cè)試，突破了以往大數(shù)據(jù)量槍械參數(shù)動(dòng)態(tài)采集、分析、顯示難的瓶頸，對(duì)輕武器實(shí)戰(zhàn)維護(hù)提供了很好的數(shù)值依據(jù)[36]。主要研究?jī)?nèi)容本課題擬將虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用于電子皮帶秤的物料稱量系統(tǒng)，開發(fā)對(duì)稱重過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的虛擬儀器軟硬件平臺(tái)；在平臺(tái)搭建的基礎(chǔ)上，分析皮帶秤系統(tǒng)各影響因子對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響程度，尋找稱重系統(tǒng)誤差補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ岣呶锪纤矔r(shí)流量與累計(jì)重量的測(cè)量準(zhǔn)確度。測(cè)試柜需要做到可攜帶、可復(fù)
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