CN103224128B - 一种滚筒包胶、皮带上下覆盖胶厚度在线检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滚筒包胶、皮带上下覆盖胶厚度在线检测方法，包括X光检测仪、两个激光测距仪，X光检测仪安装在滚筒皮带的外延上方，两个激光测距仪分别安装在滚筒两侧，且两个激光测距仪位于过轴心的同一条直线上，其特征在于：包括以下步骤：滚筒包胶厚度检测步骤和皮带上覆盖胶厚度和下覆盖胶厚度的检测步骤。本发明详细报告出当前滚筒包胶和皮带的上下覆盖胶的厚度，减少了皮带传输系统的不定期维修和停机检修的时间，杜绝了皮带传输系统的安全隐患，提高了皮带传输机的使用寿命，为安全生产起到保驾护航的作用，为促进经济发展有着重要的现实意义，具有广泛的应用前景。

Description

一种滚筒包胶、皮带上下覆盖胶厚度在线检测方法

技术领域

本发明涉及一种厚度检测方法。特别是涉及一种滚筒包胶、皮带上下覆盖胶厚度在线检测方法。

背景技术

1皮带传输系统概况

我国是世界上疆域辽阔、地质条件优越、矿产资源丰富的国家，其中皮带传输系统在各个领域(如港口、电力、煤炭、冶金等系统)的物料传输中起着主导的作用。皮带传输系统是生产的重要组成部分，皮带传输系统的线路长且环节多，由各种传输设备配套而成，如果传输线路某个环节中断，就会使物料传输作业陷入停顿，甚至会导致全面停工。高效、安全和可靠的传输工作，对提高生产效率和改善传输的技术、加大经济指标有很大的影响。因此，皮带传输系统运行状态的好坏直接关系到生产能否正常进行。皮带传输系统的安全防治是安全生产的重要环节。

皮带传输机又称带式输送机，是一种连续运输机械，也是一种通用机械，易磨损部件主要包括滚筒包胶和皮带的上下覆盖胶。它是物料传输生产运输系统中普遍使用的设备，它承担着传输的重任，在传输皮带安全生产过程中发挥着重要作用，具有运距长、运量大、可连续运送物料的特点。皮带传输机工作过程中噪音较小，结构简单，可用于水平或倾斜运输，还可应用于连续运输移动机械上。其单根皮带厚度可以是几十米甚至几千米，运输线的总厚度可达十几千米。皮带传输机的输送能力可以为几百千克/小时到万吨/小时，皮带传输机是散料连续运输机械，是应用于短距离连续运输的的重要机械设备。皮带传输机所用的皮带有多种选择，如钢芯带，帆布芯带，尼龙带，聚脂带等。对载荷较小的皮带传输机一般选择帆布带。载荷较大时采用钢芯带。一般在矿山或冶金企业中所使用的多为1000一1200mm的钢芯皮带。皮带传输中经常会遇到上下覆盖胶磨损的情况，而且滚筒包胶和皮带的极限服役厚度非常重要，如果包胶的磨损程度超过了其极限服役厚度将会发生意想不到的故障。一旦发生故障,后果极其严重，甚至会摧毁整个传输机机架。为了避免故障的产生，传输系统滚筒包胶和皮带上下覆盖胶厚度实时在线监测对于企业来说至关重要。

2皮带传输系统现状评述

皮带传输系统主要包括包胶滚筒和皮带。包胶滚筒是生产企业在生产作业中，进行物料输送的传递动力中重要的配件，同时也是输送运输体系中的重要组成部分。包胶滚筒是在滚筒包胶制作加工时，按照不同生产企业的物料生产需要，将滚筒的筒身进行铸胶,将滚筒周围均匀的包裹一层完整的胶料。生产作业现场滚筒胶面出现磨损后，输送机螺栓露出来，将会顶坏胶带，并且胶面难以立即修补上去。滚筒包胶能够有效的改善在生产作业进行输送物料的运行状况，防止输送带的打滑、保护金属滚筒不被磨损，还可以有效的防止滚筒与皮带之间的滑动摩擦，从而减少滚筒表面的物料粘结，以此来减轻皮带的跑偏和磨损状况，使得滚筒与皮带在生产运输时保持同步运转，保证生产的高效率传输。

该发明使用多种先进的技术手段进行检测，包括X光探测钢芯、激光测距等。目前传输皮带的检测应用是X射线探伤装置，国内外专家对钢丝绳芯传输皮带在线无损检测作了大量的研究与测试，在国内有X射线透视仪、电涡流检测仪、探片预置检测仪等，但对钢丝绳芯传输皮带在线无损检测没能从根本上解决；在国外研制的SPF传输皮带检测仪是利用目前公认的最佳的检测钢丝绳的方法--磁检测法，但是SPF检测仪对无限不确定长、接头复杂、多根密集并列的钢丝绳芯传输皮带检测数据的处理，易出现漏检与误判。目前还没有人提出对整个皮带传输系统包胶及覆盖胶厚度的在线实时监测，该发明的提出使得皮带传输系统故障在源头得以控制，提高了生产的安全指数。

3科学意义

皮带传输系统承担着物料传输的重任，一旦发生故障，将严重影响生产效益。目前皮带传输系统的维护基本是处于故障发生后的被动停产维修状态，长距离皮带传输系统故障点的查找耗费了大量的人力、物力、财力，且检查环境恶劣，不利于准确发现故障点，甚至皮带传输系统内部钢芯的运行状态，维修人员根本发现不了，那么皮带传输系统的正常运行、日常检修、故障监测对于传输系统非常关键，尤其是滚筒包胶和皮带的极限服役厚度的实时在线监测至关重要。

发明内容

下面说明下X光检测仪和激光测距仪的原理：

1、X光检测仪

X光检测仪是基于X射线投影成像及计算机图像处理的无损探伤技术。X光检测仪原理是让扇形X射线束穿透钢芯胶带。由二维X射线光伏探测器接收，形成图像像素电信号。经采集转换、传输和处理，得到传输带的二维投影图像。可以将其转换为数字信号储存在计算机上，并根据测得的数据进一步分析和判断。X光检测仪是利用X射线穿过材料时的强度衰减来检测其内部结构的。在工业应用中，射线检测技术大体上可分为射线照相检测技术、射线实时成像检测技术、射线层析检测技术等。根据X光射线对不同物质的穿透能力的不同，其穿透率随被照材料材质、厚度及密度也不同。

如图1所示，若X光强度为J₀，透过皮带覆盖胶和钢芯后的光强度分别为J_δ和J_X。

则：J_δ＝J₀e^-μδ

J_x＝J₀e^-μ(δ-x)

透过钢芯和物体光强度之比为：J_x/J_δ＝e^μx

μ为衰减系数，x为照射方向上的缺陷尺寸，δ为照射方向上物体的厚度，e为自然对数的底。沿X光透射方向的缺陷尺寸x越大，衰减系数μ越大，则有无缺陷的强度差越大，J_x/J₀的值越大，图像上的亮度差异越明显，X光穿透传输带后随着传输带的厚度呈指数规律衰减，而衰减系数是由X光自身的特征及穿透物质自身的性质共同决定。

2、激光测距仪

相位式激光测距仪主要由四部分组成：发射单元、回光接收单元、鉴相单元、数据处理单元。发射单元主控震荡产生正弦调制信号，调制注入激光二级管中的电流大小，来调制激光。调制光再经过准直后发射。调制信号经合作目标返回，经光电仪器接收放大与本震信号混频，再与主控震荡混频信号进行鉴相，经过运算之后在显示器上显示，完成一次测距。

相位式激光测距仪的工作原理是利用发射信号和回波信号的相位差，来获得光在传播中所用时间，用时间与光速的乘积就得出了待测距离D。测距原理如图2所示，相位式激光测距是通过间接测量激光信号在被测距离上往返一次所需要的时间T_2D来计算距离D。即:

$D=\frac{c}{2}{t}_{2D}=\left(\frac{c}{2}\right)\·\left(\frac{\mathrm{\φ}}{2\mathrm{\πf}}\right)=\frac{\mathrm{\λ}}{2}\·\frac{\mathrm{\φ}}{2\mathrm{\π}}$

其中，λ—调制信号波长，Ф—参考信号与测距信号的相位差，C—测距条件下的光速，t_2D—由相位差所得到的测距时间，f—调制信号的频率值。

在图2中，A、B、A′三点分别表示调制信号发射点，待测目标，测距信号接收点。AA′是调制光波的往返展开距离，即是待测距离D的2倍。

故：φ＝N₁2π+Δφ₁＝2π(N₁+ΔN)

其中，为小数部分，式中N1表示Ф中包N1个2π即2π的整数倍，ΔФ₁表示Ф中不足2π的部分。把称作测尺厚度。

在上述公式中可以看出N1的值是不确定的，在鉴相精度一定时，测尺频率越低，测距误差就越大，相反，测尺频率选择得越高，测量精度越高。

为了解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种滚筒包胶、皮带上下覆盖胶厚度在线检测方法，包括X光检测仪、两个激光测距仪，X光检测仪安装在滚筒皮带外延的上方，两个激光测距仪分别安装在滚筒两侧，且两个激光测距仪位于过轴心的同一条直线上，其特征在于：包括以下步骤：

1)、滚筒包胶厚度检测步骤：

(1)、利用左激光测距仪测出左激光测距仪当前位置到滚筒包胶外延的距离为L1，

(2)、利用激光测距仪测量左激光测距仪到滚筒轴心的实际距离得到S1，

(3)、通过测量得到滚筒内圆半径r，那么滚筒包胶的现服役厚度为：D1＝S1-r-L1；

2)、皮带上覆盖胶厚度和下覆盖胶厚度检测步骤：

(1)、通过X光检测仪测检测皮带内部钢芯的状态及滚筒包胶的状态，然后成像，设滚筒成像后的半径r′，滚筒包胶成像后的厚度D1′，下覆盖胶与钢芯直径和的实际厚度L，皮带下覆盖胶与钢芯直径和的成像厚度为L′，皮带上覆盖胶的厚度F2，

(2)、由于X光检测仪成型原理，金属部分成像为黑色，可通过图像实际测得滚筒成像后的半径r′，且能够实际测量滚筒包胶、下覆盖胶与钢芯直径三者成像后的厚度和，

(3)、根据上述步骤测量得到的滚筒内圆半径r，能够计算出实际厚度与成像厚度的比值k＝r/r′，

(4)、已知滚筒包胶的实际厚度值为D1，那么可求得滚筒包胶成像后的厚度D1′＝D1/k，

(5)、利用实际测量滚筒包胶、下覆盖胶与钢芯直径三者成像后的厚度和减去滚筒包胶成像后的厚度D1′，得到皮带下覆盖胶与钢芯直径和的成像厚度为L′，

(6)、皮带下覆盖胶与钢芯直径和所对应的实际厚度L，求得：L＝L′k，

(7)、利用激光测距仪测量右激光测距仪到滚筒轴心的实际距离得到S2，

(8)、利用右激光测距仪测出右激光测距仪当前位置到滚筒包胶外延的距离为L2，

(9)、根据以上步骤，皮带上覆盖胶的厚度F2＝S2-r-L2-D1-L，

(10)、通过激光测距仪测量得到钢芯的直径为r2，皮带下覆盖胶的厚度：F1＝L-r2。

前述的一种滚筒包胶、皮带上下覆盖胶厚度在线检测方法，其特征在于：重复上述方法，连续测试若干个点滚筒包胶厚度，皮带上覆盖胶厚度和皮带下覆盖胶厚度，然后求取滚筒包胶平均厚度，皮带上覆盖胶平均厚度和皮带下覆盖胶平均厚度，如果某项计算的的数据小于报警极限的话，启动报警系统。

本发明有益效果是：

本发明滚筒包胶、皮带上下覆盖胶厚度在线检测方法采用X光检测技术和激光测距技术的结合，实时监测滚筒包胶的厚度和皮带上下覆盖胶的厚度，将检测数据传输到监控室显示终端。传输方式采用485通信、以太网传输方式、GSM无线短信通信，充分利用现成成熟的通信技术进行数据传输，将皮带上覆盖胶磨损数据、下覆盖胶磨损数据、滚筒包胶磨损数据传输到监控终端，实现实时在线监测。当皮带或者滚筒包胶磨损达到或接近服役极限厚度时，通过GSM向相关领导发送报警短信息，如果客户需要，可以将多个监控室检测到的数据通过网络传输到总控制室，实现统一管理监控。方便相关管理人员对皮带传输系统的检测与维护工作。

本发明可大大减少了主运皮带的不定期维修和停机检修的时间，也大大提高了生产效率。该发明的提出填补了国内皮带传输系统在线实时监测的空白，为安全生产起到保驾护航的作用，因此滚筒包胶和皮带的极限服役厚度的实时在线监测方法的提出，不但杜绝了皮带传输系统的安全隐患，同时也减少了皮带传输系统的不定期维修和停机检修的时间，大大提高生产效率，为安全生产起到保驾护航的作用，为促进经济发展、维护社会稳定有着重要的现实意义，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是X光检测仪的原理图。

图2是激光测距仪测距原理图。

图3是本发明检测系统结构图。

图4本发明X光检测仪测试图像结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

如图3所示，一种滚筒包胶、皮带上下覆盖胶厚度在线检测方法，包括X光检测仪、两个激光测距仪，X光检测仪安装在滚筒皮带的外延的上方，两个激光测距仪分别安装在滚筒两侧，且两个激光测距仪位于过轴心的同一条直线上。

1、滚筒包胶厚度检测原理

滚筒长时间运行过程中，会出现正常或意外的磨损、老化等问题从而导致故障的发生，这将直接影响生产的正产运行。滚筒包胶是皮带输送运输系统中重要组成部分，包胶后的滚筒能有效改善输送系统的运行状况，保护金属滚筒不被磨损，菱形花纹或人字形花纹的包胶表面，能增大橡胶板表面摩擦力，能有效的防止滚筒与皮带之间的滑动摩擦，减少皮带打滑，减少滚筒表面的物料粘结,从而减小皮带的跑偏和磨损，提高运行效率，使滚筒与皮带同步运转，从而保证皮带高效的、大运量的运转。由于滚筒持续高效的不间断运行，滚筒包胶会出现磨损，实时在线检测滚筒包胶的厚度是维护传输系统安全的重要环节。

1)、滚筒包胶厚度检测步骤：

(1)、利用左激光测距仪测出左激光测距仪当前位置到滚筒包胶外延的距离为L1，

(2)、测量左激光测距仪到滚筒轴心的实际距离得到S1，是用激光测距仪根据激光头和滚筒的安装位置实际测量得到，

(3)、滚筒半径r及钢芯半径的实际值为机器自带参数和皮带参数获得，

(4)、通过测量得到滚筒内圆半径r，那么滚筒包胶的现服役厚度为：D1＝S1-r-L1。

2、皮带上下覆盖胶厚度检测原理

皮带上下覆盖胶为了保护内部拉力钢芯，增大橡胶板表面摩擦力，能有效的防止滚筒与皮带之间的滑动摩擦，减少皮带打滑，减少皮带表面的物料粘结,从而减小皮带的跑偏和磨损，提高运行效率，使滚筒与皮带同步运转，从而保证皮带高效的、大运量的运转。由于皮带持续高效的不间断运行，皮带覆盖胶会出现磨损，实时在线检测皮带上下覆盖胶的厚度是维护传输系统安全的重要环节。

2)、皮带上覆盖胶厚度和下覆盖胶厚度检测步骤：

(1)、通过X光检测仪测检测皮带内部钢芯的状态及滚筒包胶的状态，然后成像，设滚筒成像后的半径r′，滚筒包胶成像后的厚度D1′，下覆盖胶与钢芯直径和的实际厚度L，皮带下覆盖胶与钢芯直径的和成像厚度为L′，皮带上覆盖胶的厚度F2，上覆盖胶厚度的成像厚度F2′，

(2)、如图4所示，由于X光检测仪成型原理，金属部分成像为黑色，由于滚筒是金属材料制成，所以滚筒在图像上的颜色为黑色，这样可以通过图像实际测得滚筒成像后的半径r′，同时由于滚筒是与滚筒包胶连接的，而滚筒包胶不是金属，在图像是白色，所以滚筒的内侧边缘黑色可以很清楚的显示出来，而滚筒包胶与皮带下覆盖胶连接，皮带下覆盖胶与钢芯连接，而钢芯又是金属材料，所以钢芯部分应该也是呈现黑色，而钢芯的外侧与皮带上覆盖胶连接，皮带上覆盖胶在图像上也是呈现白色，所以钢芯的外侧边缘黑色也可以很清楚的显示出来，所以通过黑色边缘的限制能够实际测量滚筒包胶、下覆盖胶与钢芯直径三者成像后的厚度和，

(3)、根据上述步骤测量得到的滚筒内圆半径r，能够计算出实际厚度与成像厚度的比值k＝r/r′，

(4)、已知滚筒包胶的厚度值为D1，那么可求得滚筒包胶成像后的厚度D1′＝D1/k，

(5)、利用实际测量滚筒包胶、下覆盖胶与钢芯直径三者成像后的厚度和减去滚筒包胶成像后的厚度D1′，得到皮带下覆盖胶与钢芯直径和的成像厚度为L′，

(6)、皮带下覆盖胶与钢芯直径所对应的实际厚度L，求得：L＝L′k，

(7)、利用激光测距仪测量右激光测距仪到滚筒轴心的实际距离得到S2，

(8)、利用右激光测距仪测出右激光测距仪当前位置到滚筒包胶外延的距离为L2，

(9)、根据以上步骤，皮带上覆盖胶的厚度F2＝S2-r-L2-D1-L，

(10)、通过激光测距仪测量得到钢芯的直径为r2，皮带下覆盖胶的厚度：F1＝L-r2。

同时因为是点激光的应用，所以以上测试为皮带中一个点的测试数据，要测滚筒包胶的厚度和皮带上下覆盖胶的厚度，需要选用每秒四米的直流电机带动激光头沿着滚筒轴向左右匀速直线运动取点，滚筒绕滚筒轴转动，然后将各个点组合在一起，然后进行横向、纵向统计，取每个点为中心周围300个点取平均值，如果数据小于报警极限的话，启动报警系统，最后整合数据，分析检测结果。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种滚筒包胶、皮带上下覆盖胶厚度在线检测方法，包括X光检测仪、两个激光测距仪，X光检测仪安装在滚筒皮带的外延的上方，两个激光测距仪分别安装在滚筒两侧，且两个激光测距仪位于过轴心的同一条直线上，其特征在于：包括以下步骤：

1）、滚筒包胶厚度检测步骤：

（1）、利用左激光测距仪测出左激光测距仪当前位置到滚筒包胶外延的距离为L1，

（2）、利用激光测距仪测量左激光测距仪到滚筒轴心的实际距离得到S1，

（3）、通过测量得到滚筒内圆半径r，那么滚筒包胶的现服役厚度为：D1=S1-r-L1；

2）、皮带上覆盖胶厚度和下覆盖胶厚度检测步骤：

（1）、通过X光检测仪检测皮带内部钢芯的状态及滚筒包胶的状态，然后成像，设滚筒成像后的半径r′，滚筒包胶成像后的厚度D1′，下覆盖胶与钢芯直径和的实际厚度L，皮带下覆盖胶与钢芯直径的和成像后的厚度为L′，皮带上覆盖胶的厚度F2，

（2）、由于X光检测仪成像原理，金属部分成像为黑色，可通过图像实际测得滚筒成像后的半径r′，且能够实际测量滚筒包胶、下覆盖胶与钢芯直径三者成像后的厚度和，

（3）、根据上述步骤测量得到的滚筒内圆半径r，能够计算出实际厚度与成像厚度的比值k=r/r′，

（4）、已知滚筒包胶的厚度值为D1，那么可求得滚筒包胶成像后的厚度

D1′= D1/k，

（5）、利用实际测量滚筒包胶、下覆盖胶与钢芯直径三者成像后的厚度和减去滚筒包胶成像后的厚度D1′，得到皮带下覆盖胶与钢芯直径成像后的厚度为L′，

（6）、皮带下覆盖胶与钢芯直径所对应的实际厚度L，求得：L= L′k，

（7）、利用激光测距仪测量右激光测距仪到滚筒轴心的实际距离得到S2，

（8）、利用右激光测距仪测出右激光测距仪当前位置到滚筒包胶外延的距离为L2，

（9）、根据以上步骤，皮带上覆盖胶的厚度F2=S2-r-L2-D1-L，

（10）、通过激光测距仪测量得到钢芯的直径为r2，皮带下覆盖胶的厚度：F1=L-r2。

2.根据权利要求1所述的一种滚筒包胶、皮带上下覆盖胶厚度在线检测方法，其特征在于：重复权利要求1的方法，连续测试若干个点滚筒包胶厚度，皮带上覆盖胶厚度和皮带下覆盖胶厚度，然后求取滚筒包胶若干点的平均厚度，皮带上覆盖胶平均厚度和皮带下覆盖胶若干点的平均厚度，如果某项计算的数据小于报警极限的话，启动报警系统。