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新一代输送带纵向撕裂在线检测技术与装备


胶带输送机依靠连续大量运输特性得到广泛的应用,带面的纵向撕裂可能导致重大的经济损失,及时检测发现并进行处理是胶带输送机安全高效运行的重要保障。本期转化果推荐的《新一代输送带纵向撕裂在线检测技术与装备》,运用激光技术、图像识别技术和输送带机动力学技术,实现全天候在线高效检测,实际应用表明,该套技术与装备安全可靠,应用效果良好!


一、研究背景

输送带纵向撕裂事故时有发生,一条输送带在其生命周期中发生一次常规巡检后的纵向撕裂的可能性约为20%。价值数百万元甚至更多的输送带,一旦发生纵向撕裂事故,在很短时间内可能全部毁坏,造成巨大的经济损失。即使能够修补,也需要相当的人力和时间,对正常生产产生极大的影响。近几年中国输送带输送机的使用量越来越大,其应用的范围越来越广,发生纵向撕裂的事故也越来越频繁。

研制一种可靠实用的输送带纵向撕裂监控装置变的十分必要和紧迫,实现对输送带纵向撕裂故障的及时发现、及时停机,将损失降低到最小。国内外开发的输送带纵向撕裂监测装置形式和种类繁多,归纳起来有六大类型:嵌入法、接触法、探露法、带宽检测法、超声波检测法和激光检测法。

其中激光检测法是使用线性激光束连续扫描皮带表面,利用激光束在纵向撕裂时产生的裂缝处会发生严重变形的特性,判断皮带是否发生纵向撕裂。激光器向皮带底部投射连续的直线激光条纹,高速摄像机获取到包含线激光条纹的皮带表面图像后经计算机对条纹中心进行提取,对条纹中心中心线进行断点检测,当激光条纹综合变化特征超出设定的阈值时,认为皮带发生纵向撕裂。适应于恶劣环境,24小时不间断自动检测、自动判断。该方法代表了目前最新的纵向撕裂检测技术。

二、检测装置原理

激光3D扫描式输送带纵向撕裂检测装置(以下简称“装置”)运用激光技术、图像识别技术和创新的输送带机动力学技术,克服了目前纵撕检测方法的缺陷,可以在输送带运输机正常运行的情况下对上输送带底部状况进行全天候实时在线检测,一旦输送带发生纵向撕裂,将在第一时间发出报警(检测出纵撕发生1秒钟)并停止输送带运行,以免事故进一步扩大。

该装置采用光学三角测距原理和回波分析原理成像,使用非接触测量输送带撕裂裂缝宽度和深度的精密传感器。半导体激光器发出的激光经镜片聚焦到被测物体上,反射光线被镜片收集后投射到CCD上。信号处理器通过三角函数计算CCD上的光点位置得到被测物的距离信息。


激光器和摄像头分别装置在上输送带的左右下侧,激光器向输送带底部发射一条带状激光,在输送带表面反射后由摄像头采集,并自动提取激光条纹中心,根据三角测距法分析输送带断面的高度和深度参数,实时输出到控制计算机。经计算机软件分析和数据还原,得到输送带底面3D图像。可以直观判断是否发生撕裂现象。

根据每一个异常点高度、宽度、和其它异常点之间的间隙、截面积、角度(坐标值)、轮廓等,区分输送带表面已有的表皮破损和纵向撕裂产生的裂缝。详尽的群组特征准确决定了裂缝的深度、宽度、方向性、连续性、分布规律性、延长性等,从而判断纵向撕裂是否发生。

三、检测装置组成


1. 装置组成

装置主要由检测主机、控制主机、传输接口、计算机、清洁装置、报警器等组成。其中检测主机主要由摄像仪、激光器、清洁装置等组成。


摄像仪——实时扫描、实时成像、实时处理、实时传输图像。

激光器——为检测提供高质量, 高准直、稳定的“一”字型线性激光束。

控制主机——为摄像仪、激光器、清洁装置提供电源,协调控制清洁装置的运行,实现摄像仪数据的远距离传输,控制报警及停机。

计算机——图像智能识别软件,完成对纵向撕裂裂缝的自动识别,发出报警、停机命令。

清洁装置——对摄像仪和激光器进行清洁,保证其能正常工作。

报警器——发出声光报警信号,提醒用户设备故障或发生纵向撕裂。

停机信号——向用户联锁开关或PLC控制系统,发送有别于正常状态的高低电平信号,用于停止输送带。


2. 装置功能

(1) 输送带纵向撕裂检测装置对输送带上输送带底面用线性激光束全断面扫描,24小时全天候检测输送带是否有纵向撕裂发生;

(2)进口原装定制彩色相机和激光测量技术使用多种参数和算法来检测激光条纹的曲率和断点,并对所有异常进行详细的计算,详尽群组特征分析,如裂缝的深度、宽度、方向连续性、分布规律性等,以区分输送带表面的表皮破损、印记、划痕和真实纵向撕裂所产生的裂缝,从而确定纵向撕裂的真实发生。

(3) 具备自动检测、自动识别、自动报警、自动停车功能。一旦输送带发生纵向撕裂,将在第一时间声光报警并给输送带主机发出控制信号,停止输送带运行,以免事故进一步扩大;

(4)在报警同时,将输送带撕裂情况的图像抓拍保存到固定文件夹内,方便用户查看、分析具体问题以及修补;

(5)输送带纵向撕裂检测装置上位机软件操作简便,操作人员经过简单培训即可独立操作完成对输送带的检测,软件将自动检测输送带是否发生纵向撕裂。


3. 装置安装

该装置一般安装在每一个物料装载点下游附近(尽可能靠近装载点)

将检测主机安装于上下输送带之间。

四、检测装置参数


1.适应输送带宽度:≤2400mm;

2.输送带运行速度:0~9 m/s;

3.输送带类型:任意厚度的钢丝绳芯输送带以及其它类型输送带;

4.摄像机图像分辨率:1600*1200dpi;

5.防护等级:IP67;

6.可识别最小撕裂宽度:1mm;

7.纵向撕裂识别准确率:99%;

8.工作电压:AC 127V/220V,可承受波动范围75%~110%;

9.工作电流:≤2A;

10.通讯方式:以太网/光纤,通讯距离≤80km;

11.最大传输速度:1000Mbps;

12.软件运行环境:Windows XP、Windows 7。

五、应用案例

安装于某选煤厂201输送带落煤点处的纵撕装置于2017年11月21日5时56分,成功检测到输送带撕裂并停机,避免了更大的经济损失。







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