帶式輸送機廣泛應用于煙草、物流、化工等工業領域，它的穩定性和可靠性十分關鍵。但由于在其加工制造、安裝及運行中帶寬方向物料分布不均等原因難免會出現皮帶跑偏現象，跑偏嚴重時可直接導致皮帶損壞而使生產線癱瘓。普通低速帶式輸送機一般設有手動張緊裝置，該裝置兼具糾偏作用，但調整困難，實時性差，效果欠佳。而高速皮帶機通常都需設置皮帶自動糾偏裝置，常見的有機械式、伺服式等。
異物剔除機是一種基于機器視覺和圖像處理技術來去除煙草異物的一種光機電一體化設備，用它來替代傳統的人工異物分揀，目前在煙草企業得到了廣泛應用。它主要由高速皮帶機和識別剔除系統組成。本文就是針對其中的高速皮帶機，設計了一種簡單、可靠的自動糾偏系統，它實時跟蹤皮帶的位置，自動進行回糾，保證皮帶機能長期穩定運行。
2、高速皮帶機簡介
2.1結構組成
高速皮帶機主要由機架、進料斗、驅動組件、輔助風壓系統、主動輥支撐、被動輥組件等組成。它的主要功能是輸送物料并對其進行單層化處理，使攤薄后的物料貼著皮帶高速向出料口方向運行，在被動輥處離開皮帶作水平拋物狀下落，以便后續的攝像檢測和異物剔除處理。皮帶的張緊或放松依靠兩端的氣缸的伸縮來完成。其結構圖如圖1所示。
2.2糾偏機理
糾偏裝置結構圖如圖2所示，將皮帶的手動糾偏與氣動張緊融合在一起：在皮帶機上靠近主動輥1這端沿皮帶2橫向設置有支撐輥3和推桿4，兩側推桿的一端與皮帶機主動輥中心軸的軸承座5通過銷軸6鉸接，兩個推桿均套接在皮帶機兩邊側板之間橫梁7的套孔內，而推桿的另一端與支撐輥的連接方式在兩側是有區別的，見圖2的C-C和B-B剖視圖。傳動電機一側是通過連桿8聯接，而操作面一側是通過連接塊9、螺紋桿10、關節軸承11聯接，螺紋桿兩端的螺紋是反向的。氣缸12則通過推塊13與支撐輥相連，這樣就可將氣缸的推力最終傳至主動輥。氣缸的活塞桿伸出或縮回時推桿也隨之來回運動，皮帶的張緊、放松過程為：先將被動輥氣缸伸出到位并將被動輥支架鎖定在機架上，然后將主動輥氣缸伸出到位，此時皮帶處于張緊狀態即工作狀態；而皮帶放松時只要將兩組氣缸都縮回即可。皮帶張緊后，傳動電機側的推桿是無法移動的，而在操作面一側，通過轉動螺紋桿，與其聯接的推桿便可移動，從而使主動輥繞著剛性推桿與主動輥的鉸接點（銷軸6）偏擺。皮帶的糾偏便是通過調整皮帶機主動輥1與被動輥14之間的相互位置來實現的。工作時，由于被動輥位置是固定的，而主動輥在釙力作用下可實現微小角度的偏擺。當皮帶跑偏時，轉動螺紋桿，使兩端帶相反螺紋的螺紋桿在軸向作小距離的移動，再帶動與推桿相連的主動輥輕微偏擺，從而達到糾偏的目的。
我們模擬人工手動糾偏的過程，設計了一種自動糾偏系統，下面就設計方案進行詳細討論。
3、自動糾偏系統設計
自動糾偏系統由皮帶位置檢測傳感器、控制器和執行機構組成。檢測傳感器選用OMRON公司的帶信號放大器的光纖傳感器，該傳感器輸出的是1～5VDC模擬量，經過與之配套的信號放大器轉換后輸出為0-4000的數字量。執行機構由SEW微型減速機和同步帶傳動裝置組成。控制器選用Siemens的S7-300。
3.1機械設計(Design of Mechanical Part)
該自動糾偏系統的結構圖如圖3所示。在皮帶機操作面一側的側板上安裝一套皮帶位置檢測裝置，檢測裝置包括有支架l、安裝于支架上的光纖傳感器2以及與光纖傳感器配套使用的信號放大器3，對皮帶4的邊緣實施區域檢測。光纖傳感器是一組實行區域檢測的對射式光纖單元，信號放大器是一個數字光纖放大器。初始安裝狀態（即皮帶最佳位置）為皮帶的邊緣位于光纖傳感器檢測區域的中心位置。執行機構中的被動同步帶輪是安裝在圖2中的螺紋桿10上，以驅動其按控制要求轉動。減速機的選型和傳動裝置的設計要綜合考慮轉速、扭矩、安裝空間等因素。
3.2控制設計（Design of Control Part）
為了更好動說明皮帶的位置和討論控制的方法，選取了四個點來確定皮帶的位置，如圖4所示。皮帶正常平穩運行都有一個范圍，即皮帶邊緣處于A~A1之間，當皮帶邊緣沒有遮住A點為左跑偏，沒有遮住B點為左跑偏嚴重；當皮帶邊緣遮住Al．點為右跑偏。遮住Bl點為右跑偏嚴重。
當皮帶處于中間位置A~A1時，糾偏不動作。當皮帶處于左跑偏或者是右跑偏位置時，糾偏開始動作，在這兩個區域，糾偏程序等待時間Ti較長，糾偏電機動作時間f．較短，是微量糾偏階段；當皮帶處于左跑偏嚴重或者是右跑偏嚴重位置時，在這兩個區域，糾偏程序等待時間T2較短，糾偏電機動作時間t2較長，是大動作糾偏階段。程序在開始糾偏運行后就適時取點，檢測皮帶位置是繼續跑偏還是已經在往中間位置跑，如果已經糾回，皮帶在往中間位置跑，則停止糾偏，否則繼續糾偏。自動糾偏程序的流程圖如圖5所示。
在具體應用中，針對現場實際情況，還采取了以下的措施：
(1)軟件濾波。由于皮帶邊緣不是完全整齊和光滑的，光纖傳感器的輸出會在一定范圍為有規律地波動，因此每次從每段最小值到最大值之間的數據取平均值作為皮帶當前位置的檢測值；
(2)為了避免系統振蕩造成皮帶頻繁跑偏，糾偏的過程不能太快，一般來說，當發現偏差的時候，啟動一次糾偏，等待一段時間以后看目前的跑偏趨勢，根據跑偏的趨勢再確定下次的糾偏方式，如果跑偏的幅度較大，在相同時間里糾偏的次數多一些，如果幅度較小，則糾偏的次數少一些，直到皮帶不再跑偏。
所以，時間參數T1、T2、t1、t2是調試的關鍵，需要技術人員根據設備的實際情況予以調整。
4、結論
該高速皮帶機自動糾偏系統已經在多臺設備應用，使用效果良好，運行穩定，很好地保證了高速皮帶機的平穩可靠運行。該系統的最大優點是結構簡單、價格低廉、調整方便、運行穩定、免維護。較好地解決了大流量高速皮帶輸送機的皮帶跑偏難題，具有很好的推廣應用價值。
