CN102004266B - 钢丝芯运输带金属检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及运输皮带金属检测领域，尤其涉及一种钢丝芯运输皮带金属检测装置。一种钢丝芯运输带金属检测装置，所述的金属检测线圈固定布置，金属检测线圈与钢丝芯皮带配合安装，钢丝芯皮带的运行路线通过金属检测线圈形成的交变磁场，顺着钢丝芯皮带的运行方向，在金属检测线圈的前方钢丝芯皮带的下方固定布置一个磁敏霍尔检测装置，并在钢丝芯皮带各个皮带接头连接处前方，靠磁敏霍尔检测装置的一侧皮带夹层内埋入恒磁铁，金属检测线圈和磁敏霍尔检测装置都连接到金属检测信号处理控制器。本发明皮带接头到达信号更加稳定准确，并且能够检测出皮带接头上的金属，不会发生漏检。

Description

钢丝芯运输带金属检测装置

技术领域

本发明涉及运输皮带金属检测领域，尤其涉及一种钢丝芯运输皮带金属检测装置。

背景技术

运输皮带金属检测技术是采用在运输皮带上装置一个检测线圈，在检测线圈中通过交变振荡电流，当检测线圈中有钢铁件穿过时在钢铁件中产生涡流，从而造成检测线圈中的交变振荡电流损耗，检测电路通过对电流损耗量突变的检测结果，进行运输皮带工作面上有无钢铁件存在的判断。现有的运输皮带金属检测技术是一种采用突变量检测的技术，这种检测技术在一定程度上只能作有无钢铁件存在的定性判断。而钢丝芯运输皮带本身内部有大量的金属钢丝绳，这些钢丝绳本身就具有金属特性，要在钢丝芯运输皮带上检测额外的铁件，利用现有技术存在很大困难。特别是钢丝芯运输皮带都使用在大负荷、高速度、长运距的皮带输送机场合，单机工作长度都比较长，这样钢丝芯运输皮带一般都有很多的接头，这些皮带接头也给钢丝芯运输皮带的金属检测带来了很大困难。

现在有一种采用非钢丝芯运输皮带金属检测技术加以改造后用于钢丝芯运输皮带的技术，这种金属检测装置虽然对使用于钢丝芯皮带场合做了特殊的改进，但这种金属检测装置在钢丝芯皮带上使用仍然存在着很多的问题。其装置结构布置示意如图1所示，其基本工作原理是：在钢丝芯皮带1上布置一个金属检测线圈2，顺着钢丝芯皮带1的运行方向，在金属检测线圈2的前方，钢丝芯皮带1的下方布置一个工作原理类似金属检测线圈2的带头检测线圈4。在金属检测线圈2及带头检测线圈4中通过交变振荡电流，当检测线圈中有钢铁件穿过时在钢铁件中产生涡流，从而造成检测线圈中的交变振荡电流损耗，其将皮带的钢丝芯近似看作是一个不变的连续量，检测电路通过灵敏度的调节来过滤线圈中的其它因素所造成的电流损耗变化。当钢丝芯皮带1上带有钢铁异物通过线圈时，线圈中的交变振荡电流损耗会突然增大，此时在后面信号处理电路中会产生一个电压突变，如果这个突变信号大于灵敏度调节设定的范围时就认为钢丝芯皮带1上有钢铁异物存在，输出电路立即输出有铁混入信号。当有皮带接头3经过时，皮带接头3处的重叠钢丝部分会先到达带头检测线圈4，带头检测线圈4中的交变振荡电流损耗会突然增大，此时输出一个皮带接头3经过信号，控制器就将输出电路闭锁一段时间，使有铁混入信号不能输出，等待皮带接头3完全通过金属检测线圈2时，再重新开启输出电路，这时有铁混入信号才能正常输出。

上述这种检测装置在实际工作中要么检测灵敏度极低，不能检测到需要检测尺度大小的钢铁异物。要么检测误动作极多，影响正常生产的进行。如果混入的钢铁异物正好处于运输皮带接头处，因为其输出闭锁不能正常检出而造成漏检，将对运输皮带的正常运行造成极大的威胁。而且皮带接头检测采用的带头检测线圈工作原理类似于普通金属检测装置，也是利用铁件经过产生涡流的检测原理，它与普通金属检测装置不同处仅仅是在运输皮带上的安装位置和方法不同，安装于皮带的一侧下部，如果运输皮带上的铁件和皮带接头信号类似的话，还会把铁件当作皮带接头被漏检，使用效果不好。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种钢丝芯运输带金属检测装置，皮带接头通过时无需关闭金属检测线圈，确保皮带接头上的金属不被漏检。

本发明是这样实现的：一种钢丝芯运输带金属检测装置，包括金属检测线圈、恒磁铁、磁敏霍尔检测装置和金属检测信号处理控制器，所述的金属检测线圈固定布置，金属检测线圈与钢丝芯皮带配合安装，钢丝芯皮带的运行路线通过金属检测线圈形成的交变磁场，顺着钢丝芯皮带的运行方向，在金属检测线圈的前方钢丝芯皮带的下方固定布置一个磁敏霍尔检测装置，并在钢丝芯皮带各个皮带接头连接处前方，靠磁敏霍尔检测装置的一侧皮带夹层内埋入恒磁铁，金属检测线圈和磁敏霍尔检测装置都连接到金属检测信号处理控制器。

所述的钢丝芯皮带穿过金属检测线圈。

所述的金属检测信号处理控制器包括信号输入模块、信号处理控制模块、金属检测信号控制输出电路和电源电路；信号输入模块中的磁敏霍尔检测信号处理接收电路的输入端连接磁敏霍尔检测装置，输出端经信号接口电路连接信号处理控制模块；信号输入模块中的金属检测信号处理接收电路输入端连接金属检测线圈，输出端依次连接金属检测信号控制输出电路和A/D转换电路连接信号处理控制模块；所述的信号处理控制模块的输入端接有运行参数置入装置，输出端接有金属信号输出电路。

所述的信号处理控制模块包括PC微处理器、存储器和计时器。

所述的运行参数置入装置为人机接口键盘。

所述的金属检测信号处理控制器还连接有LED显示屏。

本发明在皮带接头前端埋设恒磁铁后，用磁敏霍尔检测装置检测皮带接头的到达信号，使信号更加稳定准确；并且当皮带接头通过金属检测线圈时，用金属检测信号处理控制器选取相应的参数做为对比信号，无需关闭金属检测线圈，这样就能够检测出皮带接头上的金属，不会发生漏检。

附图说明

图1为现有的钢丝芯运输带金属检测装置示意图；

图2为本发明实施例1中钢丝芯运输带金属检测装置示意图；

图3为本发明实施例2中钢丝芯运输带金属检测装置示意图；

图4为本发明实施例3中钢丝芯运输带金属检测装置示意图。

图5为本发明工作原理框图。

图中：1钢丝芯皮带、2金属检测线圈、3皮带接头、4带头检测线圈、5恒磁铁、6磁敏霍尔检测装置、7金属检测信号处理控制器。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1

如图2所示，一种钢丝芯运输带金属检测装置，包括金属检测线圈2、恒磁铁5、磁敏霍尔检测装置6和金属检测信号处理控制器7，所述的金属检测线圈2固定布置，钢丝芯皮带1穿过金属检测线圈2，钢丝芯皮带1的运行路线通过金属检测线圈2形成的交变磁场，顺着钢丝芯皮带1的运行方向，在金属检测线圈2的前方钢丝芯皮带1的下方固定布置一个磁敏霍尔检测装置6，并在钢丝芯皮带1各个皮带接头3连接处前方，靠磁敏霍尔检测装置6的一侧皮带夹层内埋入恒磁铁5，金属检测线圈2和磁敏霍尔检测装置6都连接到金属检测信号处理控制器7。

如图5所示，所述的金属检测信号处理控制器7包括信号输入模块、信号处理控制模块、运行参数置入装置、LED显示屏、金属检测信号控制输出电路、金属信号输出电路和电源电路；信号输入模块中的磁敏霍尔检测信号处理接收电路的输入端连接磁敏霍尔检测装置6，输出端连接信号处理控制模块；信号输入模块中的金属检测信号处理接收电路包括振荡电路、振荡电流检测模块和振荡电源三个部分，金属检测信号处理接收电路的输入端连接金属检测线圈2，输出端通过金属检测信号控制输出电路调理信号后由A/D转换电路连接信号处理控制模块；信号处理控制模块包括PC微处理器、存储器和计时器；信号处理控制模块的输入端连接运行参数置入装置，输出端连接LED显示屏和金属信号输出电路；所述的运行参数置入装置为人机接口键盘。

钢丝芯皮带1上的金属检测线圈2与金属检测信号处理控制器中的电容构成LC振荡回路，通过交变振荡电流后，使金属检测线圈2周边产生一个交变磁场。当金属铁件从交变磁场中穿过时，交变磁场在铁件中会产生涡流，从而造成金属检测线圈2中的交变振荡电流损耗，涡流损耗的大小引起金属检测线圈的震荡工作电流l_sa发生相应变化，通过振荡电流检测电路将检测到的振荡电流值送A/D转换电路，A/D转换电路转换后产生一个与振荡电流值相对应的数字量值，数字量值送入PC微处理器进行运算处理。

长运距的皮带输送机都是由数段或数十段皮带连接而成，一般每隔数百米就有一个皮带接头3，为了保证皮带具有一定的抗拉力，皮带胶结工艺规定皮带连接处的内芯钢丝绳必须重叠或改变内部布置，皮带连接部分即皮带接头3一般有数米长。在运输皮带运行时，运输皮带顺着图2中的皮带运行方向从右向左行进，恒磁铁5在皮带接头3前方，依恒磁铁5先经过磁敏霍尔检测装置6，皮带接头3后经过金属检测线圈2的交变磁场顺序前行；当恒磁铁5通过磁敏霍尔检测装置6上方时，恒磁铁5的磁场被磁敏霍尔检测装置6中的磁敏元件所检测到，磁敏霍尔检测装置6中的检测电路输出一个信号，这个信号经信号接口电路送入PC微处理器。PC微处理器将这些送入的信号和通过人机接口键盘事先送入的控制参数，用预先编制的运算控制程序对这些信号和参数进行运算控制，最后将运算控制的结果送LED显示屏显示和经金属信号输出电路进行输出，用于控制皮带运输系统。

在钢丝运输皮带金属检测装置开始工作前必须先取得如下几个参数：

1.金属检测线圈内没有金属时的振荡工作电流参数l_KD。金属检测线圈内没有金属时的振荡工作电流l_ka，经A/D数字量转换后得到参数l_KD，即金属检测线圈的空载振荡工作电流参数，这个参数是一个内在参数，在装置制造调试时就已经确定，是一个定值。这个参数通过人机接口键盘置入。

2.检测可靠系数k的确定。使用检测可靠系数k，是为了使钢丝芯运输皮带检测装置工作更稳定。钢丝芯皮带1在运行时，虽然其内部钢丝绳的结构、数量、位置基本都是处于恒定状态，但由于受皮带制造工艺、接头胶接工艺、皮带运行稳定性等因素影响，实际上还是会存在一定的差异，以致造成钢丝芯皮带1运行时在金属检测线圈2磁场中产生的涡流有微量波动，设置检测可靠系数k的作用就是为了避免这些微量涡流波动影响钢丝运输皮带金属检测装置的正常工作，检测可靠系数k的取值范围(1.0～2.0)，具体取值根据使用中的实际情况确定，这个参数确定后通过人机接口键盘置入。

3.皮带接头3到达时间T_CK的确定。当磁敏霍尔检测装置6检测到皮带上恒磁铁5磁场时，表示皮带接头3即将到达金属检测线圈2的交变磁场范围，具体皮带接头3在磁敏霍尔检测装置6发出信号后多少时间到达金属检测线圈2的交变磁场范围，这个时间就是皮带接头3到达时间T_CK。T_CK＝(L1+L3)/V；式中，L1＝恒磁铁5埋设位置到皮带接头3开始段的垂直距离；L3＝磁敏霍尔检测装置6到金属检测线圈2的距离；V＝钢丝芯皮带1的运行速度；这个时间参数确定后，通过人机接口键盘置入。

4.皮带接头3通过时间T_CJ的确定。T_CJ是皮带接头3前端开始进入金属检测线圈2的交变磁场范围到皮带接头3末端离开金属检测线圈2的交变磁场范围的时间，时间T_CJ与钢丝芯皮带1的运行速度以及皮带接头3的长度有关，T_CJ＝L2/V；式中，L2＝皮带接头3的长度；V＝钢丝芯皮带1的运行速度；这个时间参数确定后，通过人机接口键盘置入。

5.钢丝芯皮带1正常段金属检测线圈振荡工作电流参数l_nD的获取。将钢丝芯皮带1正常段金属检测线圈振荡工作电流l_na，经A/D转换成数字量后即得到l_nD参数。该参数采用在皮带运行中动态获取的方法，参数l_nD具体的采集方法是：运行运输皮带，当钢丝芯皮带1正常段经过金属检测线圈的交变磁场时，即磁敏霍尔检测装置6没有发出皮带接头3到达信号时，金属检测信号控制输出电路将此时由金属检测信号处理接收电路送到的金属检测线圈的振荡工作电流l_ns，经A/D转换电路转换成数字量后由PC微处理器进行采集，每隔一定的时间间隔采集一次，将采集到的若干数组，经PC微处理器进行最大值选取处理后，得到的数值即l_nD参数值，将其保存在l_nD数值存储器中。

6.皮带接头段金属检测线圈振荡工作电流参数l_ntD的获取。将皮带接头段金属检测线圈振荡工作电流l_nta，经A/D转换成数字量后即得到l_ntD参数。该参数采用在皮带运行中动态获取的方法，参数l_ntD具体的采集方法是：当磁敏霍尔检测装置6发出皮带接头3信号即将到达信号，开始进行T_CK时间计时，T_CK计时时间到，PC微处理器开始对此时由金属检测信号处理接收电路送到的金属检测线圈振荡工作电流l_sa经A/D转换后的值进行采集，并开始T_CJ时间计时，直到T_CJ计时时间到结束采集，将采集到的一组数值取最大值，这个数值即l_ntD参数值，PC微处理器将其保存在l_ntD数值存储器中。

以上参数获取好了以后，即可以开始检测运行：

皮带运输机开始运行，金属检测线圈振荡工作电流l_sa送到金属检测信号控制输出电路，经A/D转换电路转换成数字量l_sD后，送PC微处理器进行处理。磁敏霍尔检测装置信号送到金属检测信号处理控制装置的PC微处理器进行处理。进行铁件检测时，PC微处理器不间断的采集金属检测线圈振荡工作电流经A/D转换后的值l_sD，磁敏霍尔检测装置不间断的采集皮带接头到达信号。一般会有如下两种情况：

情况1：磁敏霍尔检测装置没有皮带接头到达信号，金属检测控制装置将采集到的金属检测线圈的振荡工作电流l_sa，经A/D转换后得到数字量值l_sD，PC微处理器用l_sD与l_kD+(l_nD-l_kD)*k的值进行比较，k＝检测可靠系数，取值范围(1.1-2.0)。比较后的结果：当l_sD≤l_kD+(l_nD-l_kD)*k时，钢丝芯皮带上没有金属件混入，金属检测信号处理控制器不输出“有铁信号”。当l_sD＞l_kD+(l_nD-l_kD)*k时，钢丝芯皮带上有金属件混入，金属检测信号处理控制器通过金属信号输出电路输出“有铁信号”。

情况2：磁敏霍尔检测装置有皮带接头到达信号，PC微处理器继续将采集到的l_sD值与l_kD+(l_nD-l_kD)*k的值进行比较，比较后的结果处理同“情况1”。同时PC微处理器启动内部第一计时器，用皮带接头到达时间T_CK存储器中的值进行计时，T_CK计时时间到，启动内部第二计时器，用皮带接头通过时间T_CJ存储器中的值进行计时，此时PC微处理器将采集到由l_sa经A/D转换后得到数字量值l_sD，与l_kD+(l_ntD-l_kD)*k的值进行比较。比较后的结果：当l_sD≤l_kD+(l_ntD-l_kD)*k时，钢丝芯皮带的皮带接头上没有金属件混入，金属检测信号处理控制器不输出“有铁信号”。当l_sD＞l_kD+(l_ntD-l_kD)*k时，皮带接头上有金属件混入，金属检测信号处理控制器输出“有铁信号”。直到第二计时器的T_CJ计时时间到，证明皮带接头已经离开金属检测线圈的交变磁场，此时PC微处理器将采集到的l_sD值与l_kD+(l_nD-l_kD)*k的值进行比较，恢复到情况1的处理过程。直到下一个皮带接头到来，磁敏霍尔检测装置有皮带接头到达信号，再进行情况2的处理过程，如此两种工作状态循环交替进行，直到皮带运输机停止。

实施例2

如图3所示，一种钢丝芯运输带金属检测装置，本实施例和实施例1的区别在于，所述的金属检测线圈2固定在钢丝芯皮带1的上方，钢丝芯皮带1的运行路线通过金属检测线圈2形成的交变磁场。

实施例3

如图4所示，一种钢丝芯运输带金属检测装置，本实施例和实施例1的区别在于，所述的金属检测线圈2固定在钢丝芯皮带1的下方方，钢丝芯皮带1的运行路线通过金属检测线圈2形成的交变磁场。

Claims (5)

1.一种钢丝芯运输带金属检测装置，其特征是：包括金属检测线圈(2)、恒磁铁(5)、磁敏霍尔检测装置(6)和金属检测信号处理控制器(7)，所述的金属检测线圈(2)固定布置，金属检测线圈(2)与钢丝芯皮带(1)配合安装，钢丝芯皮带(1)的运行路线通过金属检测线圈(2)形成的交变磁场，顺着钢丝芯皮带(1)的运行方向，在金属检测线圈(2)的前方钢丝芯皮带(1)的下方固定布置一个磁敏霍尔检测装置(6)，并在钢丝芯皮带(1)各个皮带接头(3)连接处前方，靠磁敏霍尔检测装置(6)的一侧皮带夹层内埋入恒磁铁(5)，金属检测线圈(2)和磁敏霍尔检测装置(6)都连接到金属检测信号处理控制器(7)；所述的金属检测信号处理控制器(7)包括信号输入模块、信号处理控制模块、金属检测信号控制输出电路和电源电路；信号输入模块中的磁敏霍尔检测信号处理接收电路的输入端连接磁敏霍尔检测装置(6)，输出端经信号接口电路连接信号处理控制模块；信号输入模块中的金属检测信号处理接收电路输入端连接金属检测线圈(2)，输出端依次连接金属检测信号控制输出电路和A/D转换电路连接信号处理控制模块；所述的信号处理控制模块的输入端接有运行参数置入装置，输出端接有金属信号输出电路。

2.如权利要求1所述的钢丝芯运输带金属检测装置，其特征是：所述的钢丝芯皮带(1)穿过金属检测线圈(2)。

3.如权利要求1或2所述的钢丝芯运输带金属检测装置，其特征是：所述的信号处理控制模块包括PC微处理器、存储器和计时器。

4.如权利要求1或2所述的钢丝芯运输带金属检测装置，其特征是：所述的运行参数置入装置为人机接口键盘。

5.如权利要求1或2所述的钢丝芯运输带金属检测装置，其特征是：所述的金属检测信号处理控制器(7)还连接有LED显示屏。

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