基于激光測(cè)距的皮帶檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于激光測(cè)距的皮帶檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)涉及激光測(cè)距和通信等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]運(yùn)輸皮帶是物料短途運(yùn)輸?shù)闹匾O(shè)備，廣泛應(yīng)用于礦山、農(nóng)業(yè)、食品、煙草等生產(chǎn)行業(yè)。皮帶跑偏是運(yùn)輸皮帶作業(yè)過(guò)程中最為常見(jiàn)的故障，其危害性極大，主要影響有以下幾個(gè)方面:皮帶跑偏引起系統(tǒng)故障停機(jī)影響生產(chǎn)作業(yè)效率；易造成設(shè)備主要部件的非正常損壞；皮帶跑偏造成的物料遺灑容易形成安全隱患。所以及時(shí)、準(zhǔn)確地檢測(cè)皮帶跑偏具有非常重要的意義。目前皮帶跑偏檢測(cè)主要的方法是使用跑偏檢測(cè)開(kāi)關(guān)，即行程開(kāi)關(guān)。使用時(shí)將行程開(kāi)關(guān)成對(duì)安裝于輸送機(jī)頭部或尾部，當(dāng)皮帶跑偏時(shí)皮帶邊緣接觸壓迫行程開(kāi)關(guān)觸頭產(chǎn)生移動(dòng)觸發(fā)報(bào)警。跑偏檢測(cè)開(kāi)關(guān)是機(jī)械式開(kāi)關(guān)，采用接觸式檢測(cè)方式，當(dāng)其應(yīng)用于如煤礦井下等較為惡劣的生產(chǎn)環(huán)境時(shí)，極易被煤塵、泥污、油泥等影響，易發(fā)生誤報(bào)、漏報(bào)等故障。因此，跑偏檢測(cè)開(kāi)關(guān)的故障率較高。為保障跑偏檢測(cè)開(kāi)關(guān)正常工作，需專(zhuān)職人員人工對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行定期維護(hù)，使用的人力成本較高。
[0003]因此，目前需要一種采用非接觸式檢測(cè)原理的、運(yùn)行可靠、便于實(shí)施、維護(hù)成本低的檢測(cè)運(yùn)輸皮帶跑偏的新方法與系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于提供一種基于激光測(cè)距的皮帶檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，采用非接觸式檢測(cè)原理，運(yùn)行可靠且維護(hù)成本低。所述檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)采用集中式系統(tǒng)架構(gòu)，可同時(shí)處理系統(tǒng)內(nèi)對(duì)多個(gè)運(yùn)輸皮帶的采集數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)運(yùn)輸皮帶進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控。所述檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)主要包括:激光掃描測(cè)距設(shè)備、皮帶測(cè)速設(shè)備、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控服務(wù)器和顯示終端；每個(gè)皮帶的前端設(shè)備的具體安裝方法如下:在每條運(yùn)輸皮帶的正上方安裝激光掃描測(cè)距設(shè)備，激光掃描測(cè)距設(shè)備的掃描面應(yīng)垂直于皮帶對(duì)稱(chēng)軸線(xiàn)和皮帶底部切面，掃描范圍大于皮帶寬度，激光掃描測(cè)距設(shè)備掃描皮帶及物料表面，每個(gè)掃描周期可獲得一組數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)表示激光頭到物料表面的距離值，通過(guò)這組數(shù)據(jù)可還原出皮帶及物料的截面上部形狀；在運(yùn)輸皮帶的滾筒上安裝皮帶速度傳感器；激光掃描測(cè)距設(shè)備和皮帶速度傳感器均連接數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控服務(wù)器的實(shí)時(shí)通信。監(jiān)控服務(wù)器是所述檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理設(shè)備，可同時(shí)處理系統(tǒng)內(nèi)對(duì)多個(gè)運(yùn)輸皮帶的采集數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)運(yùn)輸皮帶運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控；監(jiān)控服務(wù)器控制顯示終端顯示各皮帶運(yùn)行情況，并具有聲光報(bào)警功能；監(jiān)控服務(wù)器通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接皮帶控制設(shè)備。
[0005]檢測(cè)報(bào)警的具體步驟包括:
[0006]1.監(jiān)控服務(wù)器采集激光掃描測(cè)距儀輸出的數(shù)據(jù)，從序列指定的位置開(kāi)始依次求相鄰兩個(gè)數(shù)據(jù)的差，當(dāng)發(fā)現(xiàn)差值超過(guò)閾值時(shí)，則停止比較，并記錄下當(dāng)前數(shù)據(jù)在序列中的位置；用以上方法雙向檢測(cè)，可獲得皮帶的邊緣位置。
[0007]2.使用前監(jiān)控服務(wù)器預(yù)先存儲(chǔ)皮帶位置正常時(shí)的皮帶邊緣位置數(shù)據(jù)。
[0008]3.將掃描數(shù)據(jù)與預(yù)先記錄的皮帶空載掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行相減運(yùn)算，獲得物料截面輪廓數(shù)據(jù)。
[0009]4.監(jiān)控服務(wù)器將皮帶邊緣位置與預(yù)存的邊緣位置數(shù)據(jù)進(jìn)行差值比較，當(dāng)差值超過(guò)閾值，則聲光報(bào)警，并在顯示終端上做相關(guān)顯示。
[0010]5.當(dāng)監(jiān)控服務(wù)器檢測(cè)到某條運(yùn)輸皮帶跑偏時(shí)，監(jiān)控服務(wù)器向該皮帶的控制設(shè)備發(fā)送控制信號(hào)停止皮帶運(yùn)行。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1基于激光測(cè)距的皮帶檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)示意圖。
[0012]圖2激光掃描測(cè)距設(shè)備與皮帶測(cè)速設(shè)備安裝示意圖。
[0013]圖3檢測(cè)報(bào)警實(shí)施過(guò)程示意圖。
[0014]圖4標(biāo)定時(shí)激光掃描測(cè)距所采集的截面數(shù)據(jù)示意圖。
[0015]圖5皮帶跑偏時(shí)激光掃描測(cè)距所采集的瞬時(shí)截面數(shù)據(jù)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示實(shí)施示例中，所述檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)組成包括:
[0017]1.監(jiān)控服務(wù)器(101)，負(fù)責(zé)接收系統(tǒng)內(nèi)所有激光掃描測(cè)距設(shè)備和皮帶測(cè)速設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)，并處理數(shù)據(jù)得到各皮帶運(yùn)行速度和運(yùn)行狀態(tài)，連接皮帶的控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶的控制。
[0018]2.顯示終端(102)，負(fù)責(zé)顯示顯示各皮帶速度和運(yùn)行狀態(tài)。
[0019]3.核心交換設(shè)備(103)，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的核心管理和交換設(shè)備，負(fù)責(zé)所有接入有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備的管理和數(shù)據(jù)交換，如網(wǎng)絡(luò)范圍較大，選用以太網(wǎng)組網(wǎng)，如網(wǎng)絡(luò)在一定范圍內(nèi)，也可選用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)方式組建網(wǎng)絡(luò)。
[0020]4.接入交換設(shè)備(104)，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的接入設(shè)備，負(fù)責(zé)將設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)交換。
[0021]5.激光掃描測(cè)距設(shè)備(105)，測(cè)距距離應(yīng)大于4米，采用具有網(wǎng)絡(luò)接口的激光掃描測(cè)距儀，連接接入交換機(jī)；如所選用的激光掃描測(cè)距儀沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)接口，需增加通信轉(zhuǎn)換裝置將激光掃描測(cè)距儀接入網(wǎng)絡(luò)。
[0022]6.皮帶測(cè)速設(shè)備(106)，包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理通信兩部分，采用光電編碼轉(zhuǎn)速傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，與皮帶測(cè)速滾筒的軸直接或間接相連，實(shí)時(shí)測(cè)量滾筒的轉(zhuǎn)速，可產(chǎn)生與托滾筒轉(zhuǎn)速成正比的脈沖信號(hào)；數(shù)據(jù)處理通信部分負(fù)責(zé)將脈沖信號(hào)結(jié)合滾筒直徑運(yùn)算得到皮帶速度，并將皮帶速度通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送給監(jiān)控服務(wù)器，。
[0023]如圖2所示的示例中，激光掃描測(cè)距設(shè)備和皮帶測(cè)速設(shè)備的安裝位置如下:
[0024]1.激光掃描測(cè)距儀(105)每條運(yùn)輸皮帶的對(duì)稱(chēng)軸線(xiàn)的正上方，安裝高度應(yīng)高于物料高度；同時(shí)激光掃描測(cè)距設(shè)備的掃描面應(yīng)垂直于皮帶運(yùn)行軸線(xiàn)(201)和皮帶底部切面(202)，并且需保證掃描測(cè)距范圍大于皮帶寬度。
[0025]2.皮帶測(cè)速設(shè)備(106)的數(shù)據(jù)采集部分連接滾筒(203)的軸。
[0026]檢測(cè)報(bào)警的具體實(shí)施步驟如下:
[0027]1.判斷系統(tǒng)是否已經(jīng)標(biāo)定(301)，如未標(biāo)定，則進(jìn)行位置標(biāo)定(302)，如已標(biāo)定可直接檢測(cè)。
[0028]2.位置標(biāo)定(302)，標(biāo)定時(shí)需對(duì)位置正常的皮帶使用激光掃描測(cè)距設(shè)備進(jìn)行掃描，獲得皮帶的邊緣位置\和八，，如圖4所示，記錄在監(jiān)控服務(wù)器中。過(guò)程如下:
[0029]a)監(jiān)控服務(wù)器接收激光掃描測(cè)距設(shè)備掃描獲得皮帶上物料的截面上部形狀數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)為一組激光頭到目標(biāo)的距離值，大多激光掃描測(cè)距儀的掃描角度較大，一般都達(dá)到180度以上，最大可達(dá)到360度，為防止干擾，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況只截取皮帶檢測(cè)角度區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)組成數(shù)組X (η)進(jìn)行處理；
[0030]b)從X(O)開(kāi)始向后逐個(gè)求相鄰兩數(shù)的差X(i)-X(1-1)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某個(gè)差大于閾值G時(shí)x(i)-xa-l) > G，則結(jié)束比較并記錄當(dāng)前值在數(shù)組中的位置i，左邊界位置\= i ;
[0031]c)同理從X(n-l)開(kāi)始向前重復(fù)以上過(guò)程，得到右邊界位置Ακ。
[0032]3.(303)監(jiān)控服務(wù)器接收皮帶測(cè)速設(shè)備上傳的實(shí)時(shí)皮帶移動(dòng)速度Vi,皮帶測(cè)速設(shè)備可通過(guò)公式Vi= S.P.L.31得到皮帶移動(dòng)速度V i，式中S為脈沖間隔時(shí)間，P為傳感器分辨率即轉(zhuǎn)一周的脈沖總數(shù)，L為滾筒直徑。
[0033]4.(304)監(jiān)控服務(wù)器接收激光掃描測(cè)距儀掃描獲得皮帶上物料的截面上部形狀實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，使用以上提到的邊緣檢測(cè)方法得到實(shí)時(shí)皮帶的邊緣位置BjP B κ，如圖5所示。
[0034]5.(305)比較實(shí)時(shí)皮帶的邊緣位置Bk與已記錄的皮帶的邊緣位置A p Ak，如Be-Ae I > F，且I I > F，同時(shí)B 正負(fù)號(hào)相同；如符合以上條件則觸發(fā)皮帶跑偏報(bào)警(306)，聲光報(bào)警并在顯示終端顯示相關(guān)信息，并向皮帶控制設(shè)備發(fā)送控制信號(hào)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于激光測(cè)距的皮帶檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于:系統(tǒng)主要包括激光掃描測(cè)距設(shè)備、皮帶速度測(cè)量設(shè)備、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控服務(wù)器和顯示終端；在每條運(yùn)輸皮帶上方安裝激光掃描測(cè)距設(shè)備，并在運(yùn)輸皮帶的滾筒上安裝皮帶速度測(cè)量設(shè)備；監(jiān)控服務(wù)器接收各條運(yùn)輸皮帶上設(shè)備通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包括激光掃描測(cè)距設(shè)備掃描得到數(shù)據(jù)和皮帶速度數(shù)據(jù)；監(jiān)控服務(wù)器處理并檢測(cè)數(shù)據(jù)，控制顯示終端顯示各皮帶速度和運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)到皮帶跑偏時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警；監(jiān)控服務(wù)器通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接皮帶的控制設(shè)備，當(dāng)檢測(cè)到某條運(yùn)輸皮帶跑偏時(shí)，發(fā)送控制信號(hào)停止皮帶運(yùn)行。
2.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于:激光掃描測(cè)距設(shè)備安裝在每條運(yùn)輸皮帶的對(duì)稱(chēng)軸線(xiàn)的正上方，安裝高度應(yīng)高于物料高度；同時(shí)激光掃描測(cè)距設(shè)備的掃描面應(yīng)垂直于皮帶對(duì)稱(chēng)軸線(xiàn)和皮帶底部切面，并且需保證掃描測(cè)距范圍大于皮帶寬度。
3.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于:監(jiān)控服務(wù)器采集激光掃描測(cè)距儀輸出的數(shù)據(jù)，從序列指定的位置開(kāi)始依次求相鄰兩個(gè)數(shù)據(jù)的差，當(dāng)發(fā)現(xiàn)差值超過(guò)閾值時(shí)，則停止比較，并記錄下當(dāng)前數(shù)據(jù)在序列中的位置；用以上方法雙向檢測(cè)，可獲得皮帶的邊緣位置。
4.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于:測(cè)量前監(jiān)控服務(wù)器預(yù)先存儲(chǔ)皮帶位置正常時(shí)的皮帶邊緣位置數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于:監(jiān)控服務(wù)器將皮帶邊緣位置與預(yù)存的邊緣位置數(shù)據(jù)進(jìn)行差值比較，當(dāng)差值超過(guò)閾值，則發(fā)出皮帶跑偏警報(bào)。
6.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于:當(dāng)監(jiān)控服務(wù)器檢測(cè)到某條運(yùn)輸皮帶跑偏時(shí)，監(jiān)控服務(wù)器向該皮帶的控制設(shè)備發(fā)送控制信號(hào)停止皮帶運(yùn)行。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于激光測(cè)距的皮帶檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，采用非接觸式測(cè)量原理，有效避免行程開(kāi)關(guān)測(cè)量受接觸環(huán)境影響產(chǎn)生的漏報(bào)誤報(bào)等故障。所述系統(tǒng)采用集中式的數(shù)據(jù)處理方式，實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)多個(gè)皮帶的準(zhǔn)確測(cè)量與監(jiān)控，通過(guò)激光掃描測(cè)距設(shè)備掃描物料表面，獲得激光頭到物料表面的距離值，再通過(guò)距離值獲得皮帶的邊緣位置，通過(guò)與裝置標(biāo)定時(shí)記錄的皮帶邊緣位置進(jìn)行比較處理，判定皮帶是否跑偏，當(dāng)發(fā)現(xiàn)皮帶跑偏，通過(guò)發(fā)送脈沖控制信號(hào)通知皮帶控制設(shè)備做出相應(yīng)的動(dòng)作，保護(hù)皮帶設(shè)備不受損壞。本系統(tǒng)所用設(shè)備及原件極少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，檢測(cè)可靠高，系統(tǒng)維護(hù)成本低、便于在各運(yùn)輸皮帶使用行業(yè)中推廣應(yīng)用。
【IPC分類(lèi)】B65G43-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104590852
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510014030
【發(fā)明人】孫繼平, 劉毅
【申請(qǐng)人】中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)
【公開(kāi)日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2015年1月13日