CN104590852A - 基于激光测距的皮带检测报警系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于激光测距的皮带检测报警系统，采用非接触式测量原理，有效避免行程开关测量受接触环境影响产生的漏报误报等故障。所述系统采用集中式的数据处理方式，实现同时对多个皮带的准确测量与监控，通过激光扫描测距设备扫描物料表面，获得激光头到物料表面的距离值，再通过距离值获得皮带的边缘位置，通过与装置标定时记录的皮带边缘位置进行比较处理，判定皮带是否跑偏，当发现皮带跑偏，通过发送脉冲控制信号通知皮带控制设备做出相应的动作，保护皮带设备不受损坏。本系统所用设备及原件极少，结构简单，检测可靠高，系统维护成本低、便于在各运输皮带使用行业中推广应用。

Description

基于激光测距的皮带检测报警系统
技术领域
本发明涉及一种基于激光测距的皮带检测报警系统，该系统涉及激光测距和通信等领域。
背景技术
运输皮带是物料短途运输的重要设备，广泛应用于矿山、农业、食品、烟草等生产行业。皮带跑偏是运输皮带作业过程中最为常见的故障，其危害性极大，主要影响有以下几个方面：皮带跑偏引起系统故障停机影响生产作业效率；易造成设备主要部件的非正常损坏；皮带跑偏造成的物料遗洒容易形成安全隐患。所以及时、准确地检测皮带跑偏具有非常重要的意义。目前皮带跑偏检测主要的方法是使用跑偏检测开关，即行程开关。使用时将行程开关成对安装于输送机头部或尾部，当皮带跑偏时皮带边缘接触压迫行程开关触头产生移动触发报警。跑偏检测开关是机械式开关，采用接触式检测方式，当其应用于如煤矿井下等较为恶劣的生产环境时，极易被煤尘、泥污、油泥等影响，易发生误报、漏报等故障。因此，跑偏检测开关的故障率较高。为保障跑偏检测开关正常工作，需专职人员人工对开关进行定期维护，使用的人力成本较高。
因此，目前需要一种采用非接触式检测原理的、运行可靠、便于实施、维护成本低的检测运输皮带跑偏的新方法与系统。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于激光测距的皮带检测报警系统，采用非接触式检测原理，运行可靠且维护成本低。所述检测报警系统采用集中式系统架构，可同时处理系统内对多个运输皮带的采集数据，实现对多个运输皮带进行实时远程监控。所述检测报警系统主要包括：激光扫描测距设备、皮带测速设备、数据网络、监控服务器和显示终端；每个皮带的前端设备的具体安装方法如下：在每条运输皮带的正上方安装激光扫描测距设备，激光扫描测距设备的扫描面应垂直于皮带对称轴线和皮带底部切面，扫描范围大于皮带宽度，激光扫描测距设备扫描皮带及物料表面，每个扫描周期可获得一组数据，每个数据表示激光头到物料表面的距离值，通过这组数据可还原出皮带及物料的截面上部形状；在运输皮带的滚筒上安装皮带速度传感器；激光扫描测距设备和皮带速度传感器均连接数据网络，实现与监控服务器的实时通信。监控服务器是所述检测报警系统的数据处理设备，可同时处理系统内对多个运输皮带的采集数据，实现对多个运输皮带运行状态的实时远程监控；监控服务器控制显示终端显示各皮带运行情况，并具有声光报警功能；监控服务器通过数据网络连接皮带控制设备。
检测报警的具体步骤包括：
1.监控服务器采集激光扫描测距仪输出的数据，从序列指定的位置开始依次求相邻两个数据的差，当发现差值超过阈值时，则停止比较，并记录下当前数据在序列中的位置；用以上方法双向检测，可获得皮带的边缘位置。
2.使用前监控服务器预先存储皮带位置正常时的皮带边缘位置数据。
3.将扫描数据与预先记录的皮带空载扫描数据进行相减运算，获得物料截面轮廓数据。
4.监控服务器将皮带边缘位置与预存的边缘位置数据进行差值比较，当差值超过阈值，则声光报警，并在显示终端上做相关显示。
5.当监控服务器检测到某条运输皮带跑偏时，监控服务器向该皮带的控制设备发送控制信号停止皮带运行。
附图说明
图1基于激光测距的皮带检测报警系统示意图。
图2激光扫描测距设备与皮带测速设备安装示意图。
图3检测报警实施过程示意图。
图4标定时激光扫描测距所采集的截面数据示意图。
图5皮带跑偏时激光扫描测距所采集的瞬时截面数据示意图。
具体实施方式
如图1所示实施示例中，所述检测报警系统组成包括：
1.监控服务器(101)，负责接收系统内所有激光扫描测距设备和皮带测速设备上传的数据，并处理数据得到各皮带运行速度和运行状态，连接皮带的控制设备实现对皮带的控制。
2.显示终端(102)，负责显示显示各皮带速度和运行状态。
3.核心交换设备(103)，数据网络的核心管理和交换设备，负责所有接入有线网络的设备的管理和数据交换，如网络范围较大，选用以太网组网，如网络在一定范围内，也可选用现场总线方式组建网络。
4.接入交换设备(104)，数据网络的接入设备，负责将设备接入网络和数据交换。
5.激光扫描测距设备(105)，测距距离应大于4米，采用具有网络接口的激光扫描测距仪，连接接入交换机；如所选用的激光扫描测距仪没有网络接口，需增加通信转换装置将激光扫描测距仪接入网络。
6.皮带测速设备(106)，包括数据采集和数据处理通信两部分，采用光电编码转速传感器进行数据采集，与皮带测速滚筒的轴直接或间接相连，实时测量滚筒的转速，可产生与托滚筒转速成正比的脉冲信号；数据处理通信部分负责将脉冲信号结合滚筒直径运算得到皮带速度，并将皮带速度通过网络传送给监控服务器，。
如图2所示的示例中，激光扫描测距设备和皮带测速设备的安装位置如下：
1.激光扫描测距仪(105)每条运输皮带的对称轴线的正上方，安装高度应高于物料高度；同时激光扫描测距设备的扫描面应垂直于皮带运行轴线(201)和皮带底部切面(202)，并且需保证扫描测距范围大于皮带宽度。
2.皮带测速设备(106)的数据采集部分连接滚筒(203)的轴。
检测报警的具体实施步骤如下：
1.判断系统是否已经标定(301)，如未标定，则进行位置标定(302)，如已标定可直接检测。
2.位置标定(302)，标定时需对位置正常的皮带使用激光扫描测距设备进行扫描，获得皮带的边缘位置AL和AR，如图4所示，记录在监控服务器中。过程如下：
a)监控服务器接收激光扫描测距设备扫描获得皮带上物料的截面上部形状数据，数据为一组激光头到目标的距离值，大多激光扫描测距仪的扫描角度较大，一般都达到180度以上，最大可达到360度，为防止干扰，根据现场情况只截取皮带检测角度区域内的数据组成数组X(n)进行处理；
b)从X(0)开始向后逐个求相邻两数的差X(i)-X(i-1)，当发现某个差大于阈值G时X(i)-X(i-1)＞G，则结束比较并记录当前值在数组中的位置i，左边界位置AL＝i；
c)同理从X(n-1)开始向前重复以上过程，得到右边界位置AR。
3.(303)监控服务器接收皮带测速设备上传的实时皮带移动速度vi，皮带测速设备可通过公式vi＝s·p·L·π得到皮带移动速度vi，式中s为脉冲间隔时间，p为传感器分辨率即转一周的脉冲总数，L为滚筒直径。
4.(304)监控服务器接收激光扫描测距仪扫描获得皮带上物料的截面上部形状实时数据，使用以上提到的边缘检测方法得到实时皮带的边缘位置BL和BR，如图5所示。
5.(305)比较实时皮带的边缘位置BL、BR与已记录的皮带的边缘位置AL、AR，如|BR-AR|＞F，且|BL-AL|＞F，同时BR-AR与BL-AL正负号相同；如符合以上条件则触发皮带跑偏报警(306)，声光报警并在显示终端显示相关信息，并向皮带控制设备发送控制信号。

Claims (6)

1.一种基于激光测距的皮带检测报警系统，其特征在于：系统主要包括激光扫描测距设备、皮带速度测量设备、数据网络，监控服务器和显示终端；在每条运输皮带上方安装激光扫描测距设备，并在运输皮带的滚筒上安装皮带速度测量设备；监控服务器接收各条运输皮带上设备通过数据网络传输的数据，数据包括激光扫描测距设备扫描得到数据和皮带速度数据；监控服务器处理并检测数据，控制显示终端显示各皮带速度和运行状态，当检测到皮带跑偏时发出声光报警；监控服务器通过数据网络连接皮带的控制设备，当检测到某条运输皮带跑偏时，发送控制信号停止皮带运行。
2.如权利要求1所述的检测报警系统，其特征在于：激光扫描测距设备安装在每条运输皮带的对称轴线的正上方，安装高度应高于物料高度；同时激光扫描测距设备的扫描面应垂直于皮带对称轴线和皮带底部切面，并且需保证扫描测距范围大于皮带宽度。
3.如权利要求1所述的检测报警系统，其特征在于：监控服务器采集激光扫描测距仪输出的数据，从序列指定的位置开始依次求相邻两个数据的差，当发现差值超过阈值时，则停止比较，并记录下当前数据在序列中的位置；用以上方法双向检测，可获得皮带的边缘位置。
4.如权利要求1所述的检测报警系统，其特征在于：测量前监控服务器预先存储皮带位置正常时的皮带边缘位置数据。
5.如权利要求1所述的检测报警系统，其特征在于：监控服务器将皮带边缘位置与预存的边缘位置数据进行差值比较，当差值超过阈值，则发出皮带跑偏警报。
6.如权利要求1所述的检测报警系统，其特征在于：当监控服务器检测到某条运输皮带跑偏时，监控服务器向该皮带的控制设备发送控制信号停止皮带运行。
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