CN104129616B - 基于多点激光测距的输送带撕裂检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基于多点激光测距的输送带撕裂检测装置和方法；解决的技术问题为：提供一种能够进行多点测量、连续测量的基于多点激光测距的输送带撕裂检测装置和方法；采用的技术方案为：基于多点激光测距的输送带撕裂检测装置，包括：用于发射激光光束的激光源、用于接收激光反射光束的CCD相机和用于确定输送带撕裂状态的高速运算模块，所述CCD相机的实际视野为400nm、横向分辨率为1200、满视野时帧率为60帧/s；所述高速运算模块通过线缆与CCD相机相连，所述激光源、CCD相机和高速运算模块均设置在安装装置上，所述安装装置固定在输送带支架上；适用于煤矿领域。
Description
技术领域
本发明涉及输送带撕裂检测装置和方法的技术领域，具体涉及基于多点激光测距的输送带撕裂检测装置和方法。
背景技术
目前，激光测距在国内外各行各业中已得到广泛应用，其中，三角法测量因其精度高的特点被广泛应用于对精度有特殊要求的行业中，但目前的测距大多为单点测量，不仅成本较高，而且不能满足很多需要采用多点测量及连续测量的行业需求。
在煤矿领域中，输送带的撕裂现象一直是使用现场的难题，当前市场上已出现各种各样的输送带撕裂检测装置，但是这些装置大都采用单点测量的方式，不能完全解决输送带的撕裂检测问题。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种能够进行多点测量、连续测量的基于多点激光测距的输送带撕裂检测装置和方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：基于多点激光测距的输送带撕裂检测装置，包括：用于发射激光光束的激光源、用于接收激光反射光束的CCD相机和用于确定输送带撕裂状态的高速运算模块，所述CCD相机的实际视野为400nm、横向分辨率为1200、满视野时帧率为60帧/s；所述高速运算模块通过线缆与CCD相机相连，所述激光源、CCD相机和高速运算模块均设置在安装装置上，所述安装装置固定在输送带支架上。
所述安装装置包括：水平放置的透明圆筒，所述透明圆筒通过安装架固定在输送带支架上，所述透明圆筒的内部安装有固定轴，所述固定轴的两端分别与透明圆筒的左右两端面内侧相连，所述激光源和CCD相机分设于所述固定轴的两端，所述高速运算模块设置于所述透明圆筒的外表面上；所述透明圆筒的左右两端面外侧分别设有第一安装轴和第二安装轴，所述第一安装轴和第二安装轴均与所述安装架固定连接；所述激光源为波长为500nm的绿光源；高速运算模块还与输送带的控制装置相连。
所述的检测装置进行输送带撕裂检测的方法，包括以下步骤：步骤一：激光源按照一定的角度实时向输送带发射激光光束；步骤二：CCD相机实时捕捉从输送带反射回来的激光光束；步骤三：CCD相机通过考虑中心线与光斑点位置的夹角，利用三角关系，对其横向分辨率相对应的每行中返回的激光斑点均进行计算，实现对横向所有点的连续测试，得出输送带表面各点到CCD相机之间的垂直距离；步骤四：CCD相机将每次的测量值连同对应横坐标值打包发送至高速运算模块；步骤五：高速运算模块根据接收到的数值绘制出曲线，并利用算法确定出输送带表面的状态；所述步骤五中：确定输送带表面的状态时，当相邻横坐标值的测量值之间的误差超过预设值时，高速运算模块累计上述横坐标值和测量值的信息，当同一横坐标值的累计值超过一定数值时，高速运算模块向输送带的控制装置输出报警、停机信号。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明中，激光源实时发射激光光束，当光束遇到输送带后，会呈一定角度进行反射，而CCD相机则实时捕捉激光光束的反射光，通过三角法测量原理计算出CCD相机的横向各点的测量值，并将该测量值和对应的横坐标值发送给高速运算模块，高速运算模块根据接收到的数值绘制出曲线，进而得出整个输送带表面的撕裂情况，当输送带表面有划伤或撕裂时，对应点的测量距离值会有明显数值变化，或出现无反射光，测量值为无穷大；本发明中的CCD相机的实际视野为400nm、横向分辨率为1200、满视野时帧率为60帧/s，在CCD相机视野确定的前提下，将实际视野等分为横向最高分辨率，每等分的实际大小即为测量横向分辨精度，因此本发明中的CCD相机可达到实际每0.33mm即为一个测量值，而采用的CCD相机的帧率将直接影响到测量的纵向连续性，CCD相机的纵向视野与其帧率成正比，由于其满视野时帧率为60帧/s，而实际应用过程中根据使用情况可将纵向视野调至原视野的1/10，故最高帧率为600帧/s；综上，本发明中的输送带撕裂检测装置在对输送带进行检测时，其横向最小像元可为0.33mm、纵向最大测量频率可为600次/秒，保证了对输送带的多点测量和连续测量，确保可以在输送带发生撕裂后能够及时地检测出故障，防止输送带撕裂事故的扩大化，在一定程度上避免了安全事故的发生，降低了企业的经济损失。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明；
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的测量原理图；
图中：1为激光源，2为CCD相机，3为高速运算模块，4为透明圆筒，5为安装架，6为固定轴，7为第一安装轴，8为第二安装轴。
具体实施方式
如图1所示，基于多点激光测距的输送带撕裂检测装置，包括：用于发射激光光束的激光源1、用于接收激光反射光束的CCD相机2和用于确定输送带撕裂状态的高速运算模块3，所述CCD相机2的实际视野为400nm、横向分辨率为1200、满视野时帧率为60帧/s；所述高速运算模块3通过线缆与CCD相机2相连，所述线缆可为USB综合线缆，本实施例中，高速运算模块3还可与输送带的控制装置相连；所述激光源1、CCD相机2和高速运算模块3均设置在安装装置上，所述安装装置固定在输送带支架上；具体地，所述安装装置包括：水平放置的透明圆筒4，所述透明圆筒4通过安装架5固定在输送带支架上，所述透明圆筒4的内部安装有固定轴6，所述固定轴6的两端分别与透明圆筒4的左右两端面内侧相连，所述激光源1和CCD相机2分设于所述固定轴6的两端，所述高速运算模块3设置于所述透明圆筒4的外表面上；所述透明圆筒4的左右两端面外侧分别设有第一安装轴7和第二安装轴8，所述第一安装轴7和第二安装轴8均与所述安装架5固定连接；由于绿光的强度高、CCD相机2的滤镜对绿光的滤光性好、正常环境中存在的绿光较少使得绿光的重合性较低等原因，本实施例中，所述激光源1可为波长为500nm的绿光源。
所述的检测装置进行输送带撕裂检测的方法，包括以下步骤：步骤一：激光源1按照一定的角度实时向输送带发射激光光束；步骤二：CCD相机2实时捕捉从输送带反射回来的激光光束；步骤三：CCD相机2通过考虑中心线与光斑点位置的夹角，利用三角关系，对其横向分辨率相对应的每行中返回的激光斑点均进行计算，实现对横向所有点的连续测试，得出输送带表面各点到CCD相机2之间的垂直距离；步骤四：CCD相机2将每次的测量值连同对应横坐标值打包发送至高速运算模块3；步骤五：高速运算模块3根据接收到的数值绘制出曲线，并利用算法确定出输送带表面的状态；所述步骤五中：确定输送带表面的状态时，当相邻横坐标值的测量值之间的误差超过预设值时，高速运算模块3累计上述横坐标值和测量值的信息，当同一横坐标值的累计值超过一定数值时，高速运算模块3向输送带的控制装置输出报警、停机信号。
本发明中的测量原理如图2所示，500nm绿光源按照一定的角度发射绿光光束，当光束到达输送带的表面后会反射回来，反射回来的绿光光束被CCD相机2检测到后，与500nm绿光源的中心在同一轴线的发射点会获得一个偏移值L，利用三角关系，已知发射角度α、偏移距L、中心距X和CCD相机2滤镜的焦距f后，即可计算出CCD相机2与输送带表面的检测点之间的垂直距离D，当输送带表面有划伤或撕裂时，划伤处或撕裂处的检测点到CCD相机2的垂直距离值会与其他正常检测点到CCD相机2的垂直距离值有明显变化，若撕裂严重，则CCD相机2不会检测到反射光，测量值会出现无穷大值。
本发明采用了多点激光测距的方式实现了对输送带撕裂现象的实时监测，有效地解决了输送带撕裂的现象，检测装置精度高、响应快，整体采用了智能化设计，检测过程由算法实时检测，无需工作人员辅助，大大提高了工作效率和检测的准确性；光测量技术在煤矿的工况场所使用较少，多点连续测量检测输送带撕裂现象的方式尚属于首次，该技术的应用不仅能有效地解决输送带撕裂问题，而且可进一步推动光测量技术在该领域中的推广应用；上面结合附图对本发明作了详细说明，上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但本发明并不仅限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (5)
1.基于多点激光测距的输送带撕裂检测装置，其特征在于：包括：用于发射激光光束的激光源（1）、用于接收激光反射光束的CCD相机（2）和用于确定输送带撕裂状态的高速运算模块（3），所述CCD相机（2）的实际视野为400nm、横向分辨率为1200、满视野时帧率为60帧/s；所述高速运算模块（3）通过线缆与CCD相机（2）相连，所述激光源（1）、CCD相机（2）和高速运算模块（3）均设置在安装装置上，所述安装装置固定在输送带支架上；
所述检测装置的使用方法为：
步骤一：激光源（1）按照一定的角度实时向输送带发射激光光束；
步骤二：CCD相机（2）实时捕捉从输送带反射回来的激光光束；
步骤三：CCD相机（2）通过考虑中心线与光斑点位置的夹角，利用三角关系，对其横向分辨率相对应的每行中返回的激光斑点均进行计算，实现对横向所有点的连续测试，得出输送带表面各点到CCD相机（2）之间的垂直距离；
步骤四：CCD相机（2）将每次的测量值连同对应横坐标值打包发送至高速运算模块（3）；
步骤五：高速运算模块（3）根据接收到的数值绘制出曲线，并利用算法确定出输送带表面的状态；所述步骤五中：确定输送带表面的状态时，当相邻横坐标值的测量值之间的误差超过预设值时，高速运算模块（3）累计上述横坐标值和测量值的信息，当同一横坐标值的累计值超过一定数值时，高速运算模块（3）向输送带的控制装置输出报警、停机信号。
2.根据权利要求1所述的基于多点激光测距的输送带撕裂检测装置，其特征在于：所述安装装置包括：水平放置的透明圆筒（4），所述透明圆筒（4）通过安装架（5）固定在输送带支架上，所述透明圆筒（4）的内部安装有固定轴（6），所述固定轴（6）的两端分别与透明圆筒（4）的左右两端面内侧相连，所述激光源（1）和CCD相机（2）分设于所述固定轴（6）的两端，所述高速运算模块（3）设置于所述透明圆筒（4）的外表面上。
3.根据权利要求2所述的基于多点激光测距的输送带撕裂检测装置，其特征在于：所述透明圆筒（4）的左右两端面外侧分别设有第一安装轴（7）和第二安装轴（8），所述第一安装轴（7）和第二安装轴（8）均与所述安装架（5）固定连接。
4.根据权利要求1至3中任一所述的基于多点激光测距的输送带撕裂检测装置，其特征在于：所述激光源（1）为波长为500nm的绿光源。
5.根据权利要求1至3中任一所述的基于多点激光测距的输送带撕裂检测装置，其特征在于：高速运算模块（3）还与输送带的控制装置相连。
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