CN104936700A - 滚筒式破碎机的监控设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于监控滚筒式破碎机的辊(1)的表面的监控设备(3)。该监控设备(3)包括：光发射器(4)，设置成在辊(1)的表面上投射线(5)；图像采集设备(6)，设置成采集表面的一部分的图像，该部分包括投射的线(5)的至少一部分；以及处理单元(7)，设置成处理图像以确定关于表面的信息。本发明还涉及高压滚筒式破碎机、筛选器、监控设备(3)的用途、用于监控滚筒式破碎机的辊的表面的方法，以及计算机程序。

Description

滚筒式破碎机的监控设备

技术领域

本发明涉及用于监控滚筒式破碎机的辊的表面的监控设备。本发明还涉及高压滚筒式破碎机、筛选器、监控设备的用途、用于监控滚筒式破碎机的辊的表面的方法，以及计算机程序。

背景技术

当破碎或磨碎岩石、矿石、水泥熟料以及其它硬质材料时，可以使用滚筒式破碎机，该滚筒式破碎机具有沿相反方向、朝向彼此旋转并且由间隙分开的两个大体平行的辊。待破碎的材料重力进料或填塞进料(choke-fed)到间隙中。一类滚筒式破碎机被称为高压研磨滚筒或高压滚筒式破碎机。这类滚筒式破碎机使用称为颗粒间破碎的破碎技术。这里，待破碎或待粉碎的材料不仅通过辊的破碎表面，而且通过待破碎材料中的颗粒来进行破碎，因此命名为颗粒间破碎。颗粒间破碎的优势是可以实现有效破碎，甚至是破碎成非常小的磨粒尺寸，相较于很多其它破碎技术来说具有减少的能量消耗。

在破碎或粉碎过程期间，辊的外表面受到高磨损(除其它方面之外)，高磨损会出现非常高的压力。已知凭借暴露于磨损的辊表面的不同整形(shaping)和涂覆来克服该磨损。一个普通的措施是辊的外表面设置多个销，这些销更耐磨且适合于生产和维护自生的(autogenous)磨损防护表面。但是，由于施加在辊上的巨大压力，甚至插入表面区域的耐磨销最后都会被完全磨损、出现缺陷或甚至可能脱落而需要更换。鉴于此，需要监控辊以确定是否或何时需要更换耐磨销。

EP 509 809公开了一种用于监控通过破碎机或研磨机的辊的圆柱表面所承受的磨损的方法。在该方法中，在各个位置处沿着辊的长度扫描辊的圆周以从数据中获得辊表面的距离的实际值。这些实际值与相应的、预定的距离值相比较，以确定实际距离值与预定距离值之间的任何差异。

上述方法所具有的问题是要求具有大量部件的装置以使其能够应用。除此之外，一些部件必须是可移动的。这使得装置使用昂贵且方法复杂化。

发明内容

本发明的目的是提供一种上述技术和现有技术的改进。更具体地说，本发明的目的是提供一种用于监控滚筒式破碎机的辊表面的监控设备，该监控设备比现有技术更经济且具有较小复杂度。另外，本发明的目的是提供高压滚筒式破碎机、筛选器或类似设备、监控设备的用途、用于监控滚筒式破碎机的辊表面的方法，以及计算机程序。

这些和其它目的以及从本发明的以下描述明显可知的优势，通过用于监控根据独立权利要求的滚筒式破碎机的辊表面的监控设备来实现。

根据第一方案，这些和其它目的，全部或者至少部分地，通过监控滚筒式破碎机的辊表面的监控设备来实现。该监控设备包括：光发射器，设置成在辊表面上投射线；图像采集设备，设置成采集表面的一部分的图像，该部分包括投射线的至少一部分；以及处理单元，设置成处理图像以确定关于表面的信息。该监控设备包括有限数量的部件，并且因此比当今市场上的其它监控设备复杂度更小且更便宜。相对于现有技术的另一个优势是辊表面的图像与投射线的至少一部分被一起采集。该图像不仅可以用于确定辊表面上的点与参考点之间的距离，还可以确定辊表面上点的亮度、辊表面上点的颜色，或者甚至辊表面上点的温度。进而，关于表面的信息例如可以用于探测缺陷或缺失的耐磨销、探测缺陷或缺失的边缘块、和/或探测缺陷或缺失的法兰。关于表面的信息还可以用于产生表面轮廓以帮助确定磨损。表面轮廓包括辊表面和任何设置在辊表面中的销这两者。

光发射器可以是激光器，而图像采集设备可以是相机传感器。这是本发明的优选实施例。该激光器和相机传感器精确且易于使用。

图像采集设备可以设置成在辊旋转的同时采集辊的图像，图像采集设备设置成在辊的旋转一周期间采集表面的多个图像。这样，在滚筒式破碎机仍然在使用时可以建立整个辊表面的概观(overview)。

监控设备还可包括旋转探测器，该旋转探测器设置成探测辊的旋转位置。当旋转探测器已经探测辊的旋转位置时，处理单元可以设置成将所探测的旋转位置与由图像采集设备采集的图像关联。因此，辊表面的确切部分可以在图像中指出且在关于表面的信息确定中使用。

监控设备还可包括存储器，用于存储辊表面的预定表达(representation)。该预定表达示出在空转工作条件中的辊表面。在这个时候，还没有建立辊表面的任何磨损。例如，该预定表达可以示出当辊全新时、当辊已经被修复时、或者当辊在全新或修复之后使用一小段时间时的辊表面。

处理单元可以设置成存储多个所采集的辊表面的图像(在辊的不同旋转位置处采集)，并且利用采集的图像来形成辊表面的当前表达。通过使用当前表达，可以建立辊表面的当前工作条件。该表达(预定表达和当前表达两者)可以是通过使用由图像采集设备获得的多个图像来建立的整个辊表面的概观。

处理单元可以设置成比较辊表面的当前表达与辊表面的预定表达。通过比较辊表面的当前表达与辊表面的预定表达，可以建立是否存在修复辊表面或辊表面的部件的需要。例如，需要替换的缺失的螺柱或者磨损或损坏的螺柱可以通过比较随着时间的流逝从图像中提取的计算特性来探测。为了比较示出辊表面的预定表达的图像以及示出辊表面的当前表达的图像，可以使用大量不同的参数。这样的参数例如可以由距离、亮度、颜色或温度构成。因此，处理单元可以设置成确定由辊表面上的第一点到参考点的偏移、辊表面上第一点的亮度、辊表面上第一点的颜色、以及辊表面上点的温度所构成的组中的至少一个。第一点到参考点的偏移可以是第一点在周围的辊表面的水平面上方的高度。参考点通常会是在图像中对应于周围的辊表面的水平面的点。因此，当辊全新或未使用过时，参考点可以是辊本体的表面上的点，然而当辊已经使用时，以及自生层已经在辊本体的表面上(在销之间)形成时，参考点可以是自生层的表面上的点。

根据本发明的第二方案，提供了一种高压滚筒式破碎机。该高压滚筒式破碎机包括两个辊、以及至少一个根据上述特征的监控设备。

根据本发明的第三方案，提供了一种筛选器。该筛选器包括两个辊、以及至少一个根据上述特征的监控设备。每个辊包括多个齿，这些齿在使用期间将穿过与筛选器的辊相对的对应齿。

根据本发明的第四方案，提供了根据上述特征的监控设备的用途，用于确定滚筒式破碎机的辊表面的磨损。该监控设备还可以被使用以确定在滚筒式破碎机的辊表面上的位置(预计有磨损本体存在的位置)处缺少磨损本体。

根据本发明的第五方案，提供了一种用于监控滚筒式破碎机的辊表面的方法。该方法包括在辊表面上投射光线、采集表面的一部分的图像(该部分包括投射线的至少一部分)、处理图像以确定关于表面的信息等步骤。该方法只包含一些步骤且经济和简单。该发明的另一优势是辊表面的图像与投射线的至少一部分被一起采集。该图像不仅可以用于确定辊表面上点与参考点之间的距离，还可以确定辊表面上点的亮度、辊表面上点的颜色，或者甚至辊表面上点的温度。进而，该信息可以被使用以确定关于辊表面的信息，比如耐磨销是否磨损，是否具有其它缺陷或缺失且因此需要替换。

当辊旋转时，采集辊表面的一部分的图像的步骤可以重复多次，从而在辊的旋转一周期间采集辊表面的多个图像。这样，在滚筒式破碎机仍然在使用时可以建立整个辊表面的概观。

该方法还可包括探测辊的旋转位置的步骤、以及将探测的旋转位置与采集的表面的一部分的图关联的步骤。因此，辊表面的确切部分可以在图像中被指出且用于确定关于表面的信息。

该方法还可包括存储辊表面的预定表达的步骤。该预定表达示出在空转工作条件中的辊表面。此时，还没有建立辊表面的任何磨损。如上所述，该预定表达可替代地示出当辊已经被修复时的辊表面、或者示出当辊是全新的或被修复之后使用一小段时间时的辊表面。

该方法还可包括存储所采集的辊表面的多个图像的步骤(在辊的不同旋转位置处采集)、以及使用采集的图像来形成辊的当前表达的步骤。通过使用当前表达，可以建立辊表面的当前工作条件。

该方法还可包括比较辊表面的当前表达与辊表面的预定表达的步骤。通过比较辊表面的当前表达与辊表面的预定表达，可以建立是否存在修复辊表面的需要。例如，需要替换的缺失的螺柱或者磨损的螺柱可以通过比较这些图像来探测。为了比较示出辊表面的预定表达的图像与示出辊表面的当前表达的图像，可以使用大量不同的参数。这样的参数例如可以由距离、亮度、颜色或温度构成。因此，该方法还可包括这样的步骤，即，确定由辊表面上的第一点到参考点的偏移、辊表面上第一点的亮度、辊表面上第一点的颜色、以及辊表面上点的温度所构成的组中的至少一个。如上所述，第一点到参考点的偏移可以是第一点在周围的辊表面的水平面上方的高度。参考点通常会是在图像中对应于周围的辊表面的水平面的点。因此，当辊是全新的或未使用过时，参考点可以是辊本体的表面上的点，然而当辊已经使用时，以及自生层已经在辊本体的表面上(在销之间)形成时，参考点可以是自生层的表面上的点。

根据本发明的第六方案，提供了一种计算机程序。该计算机程序包括程序代码装置，当程序在计算机或在处理器上运行时，该程序代码装置适合于运行根据上述特征的方法。

一般而言，权利要求中使用的所有术语将会根据它们在技术领域中的普通含义进行解释，除非在这里另有明确限定。所有对于“一个/该[元件、设备、组件、装置等]”的引用将开放地解释为涉及所述元件、设备、组件、装置等的至少一个实例，除非另有明确声明。在此所公开的任何方法的步骤不是必须以所公开的确切顺序执行，除非明确声明。

如在此使用的术语“包括”以及该术语的变型并不旨在排除其它附加件、部件、整体或步骤。

术语“监控设备”意思是整个监控系统。也就是说，该监控设备包括至少一个光发射器、图像采集设备以及处理单元。该监控设备还可包括旋转探测器以及存储器。还应该注意，包括在监控设备中的部件可设置在一个统一的设备中，或彼此分离并设置在不同位置。

附图说明

通过本发明的优选实施例的以下说明性且非限定性的具体描述、并参照附图将会更好地理解本发明的上述目的以及额外目的、特征和优势，相同附图标记将用于相似元件，其中：

图1是根据现有技术的滚筒式破碎机的辊的立体图；以及

图2是当设置有根据本发明的一个示例性实施例的监控设备时的图1的辊的立体图。

具体实施方式

图1示出根据已知的现有技术的滚筒式破碎机(未示出)的辊1。辊1具有多个耐磨销2。耐磨销2即使在高压力载荷的作用下仍然具有长的潜在使用寿命，耐磨销2具有牢固地附接到辊或辊胎(roll tire)的径向内部销部件。

图2示出当设置有用于监控根据本发明的一个示例性实施例的辊1表面的监控设备3时图1的辊。监控设备3包括：光发射器4，设置成在辊1表面上投射一线5；图像采集设备6，设置成采集辊1的表面的一部分的图像，该部分包括投射线5的至少一部分；以及处理单元7，设置成处理图像以确定关于表面的信息。监控设备3还具有：旋转探测器8，设置成探测辊1的旋转位置；以及存储器9，用于存储辊1的表面的预定表达。该预定表达示出处于空转工作条件中的辊1的表面。

在本发明的一个优选实施例中，当辊1的表面待检查时，监控设备3将通过以下方式作用。图像采集设备6将在辊1旋转一周的同时采集辊1的图像。同时，旋转探测器8将探测辊1的旋转位置。处理单元7接着将所探测到的辊1的旋转位置与图像采集设备6所采集的每个图像关联。之后，在辊1的不同旋转位置处采集的辊1的表面的图像将形成到辊1的表面的当前表达中。当前表达将代表辊1的表面的当前工作条件。作为最终步骤，处理单元7将比较辊1的表面的当前表达与辊1的表面的预定表达，以确定关于辊1的表面的必要信息。关于表面的信息例如用于探测缺陷或缺失的耐磨销、探测缺陷或缺失的边缘块、探测缺陷或缺失的法兰、和/或形成表面轮廓以帮助确定辊1的大体的磨损。更具体地，当前表达和预定表达之间的比较由处理单元7进行，处理单元7计算在两个表达的每一者之中辊表面上的第一点到参考点的偏移。如果在比较时从两个表达测量的偏移彼此不同，则辊1的表面已经被磨损。之后，可以重复该过程，直到覆盖辊1的整个表面。应该注意到，关于辊1的直径以及辊1的表面的测量可以通过使用这些表达以很多种方式进行计算。此外，鉴定辊1的表面上的缺陷的其它方式是可能的，比如举例来说，利用这些表达检查辊1的几何结构。

当监控滚筒式破碎机的两个辊时，关于两个不同辊的数据可以进行比较以确定关于滚筒式破碎机的必要信息。

处理单元可以设定成当已经探测到辊表面的磨损的预定百分比时产生警报。当监控设备用于探测缺失的销时，处理单元可以设定成一旦探测到一个缺失或缺陷的销就产生警报，或当探测到预定数量的缺失或缺陷的销时产生警报。另外，当警报产生时，处理单元可以设置成发出警报声、显示警报信息，或甚至使滚筒式破碎机自动停机。

上述方法可以利用计算机程序来实施，该计算机程序包括程序代码装置，当程序在计算机或在处理器上运行时，该程序代码装置适合于运行该方法。

本领域技术人员可意识到，在没有背离本发明范围的情况下，这里所述的实施例的多种改型是可能的，这在所附权利要求中进行了限定。

例如，辊1的表面的分析能够通过比较当前表达与预定表达的亮度、颜色或温度来进行。螺柱的亮度、颜色或温度一般会不同于辊本体的亮度、颜色或温度，以及由螺柱之间已破碎的材料形成的自生层的亮度、颜色或温度。

在上述实施例中，光发射器是激光器。但是，也可以使用发出其它类型光的其它光发射器。例如如果图像采集设备对该特定的光敏感，可以使用发出人眼不可见的光(即红外线或紫外线光)的光发射器。

旋转探测器例如可以是编码器，但还可以是设置成测量或输入辊的旋转速度的装置，以及设置成将其与辊上参考点的位置结合的装置。

辊表面的预定表达可通过将未使用的辊中存在的螺柱的坐标输入到处理单元中产生，从而产生辊表面的映射(map)。通过在使辊旋转时采集辊表面的图像，以及形成辊表面的映像，还能够以与形成辊表面的当前表达本质上相同的方式来形成辊表面的预定表达。还能够结合这些途径，使得未使用的辊表面的图像被采集并且汇编成整个辊表面的图像，并且在该图像中，通过将销的坐标系输入处理单元来标记销。通过这种方式，该系统可以被训练(train)成识别图像中的销。

线可以从不同位置且沿不同方向(不需要与辊的纵向轴平行)投射到辊表面上。在辊的表面上通过光发射器投射的线不需要是直线的形式。为了分析该图像，对于每个图像，该线必须是恰当地限定的。

监控设备可以用于监控实际的辊表面以及附接到辊表面的表面元件，比如螺柱、销、齿、焊缝、或其它元件。

监控设备还可以包括将多条线或相似物投射到辊表面上的一个发光设备或者多个发光设备。如果投射多于一条线，则投射相应线的光可以具有相同或不同的波长。

Claims (13)

1.一种高压滚筒式破碎机包括：两个辊(1)；以及至少一个监控设备(3)，用于监控所述滚筒式破碎机的辊(1)表面，所述监控设备(3)包括：

光发射器(4)，设置成在所述辊(1)的表面上投射一线(5)；

图像采集设备(6)，设置成采集所述表面的一部分的图像，所述部分包括投射的所述线(5)的至少一部分；

处理单元(7)，设置成处理所述图像以确定关于所述表面的信息；以及

旋转探测器(8)，设置成探测所述辊(1)的旋转位置，

其特征在于，所述处理单元(7)设置成将探测的所述旋转位置与由所述图像采集设备(6)采集的图像关联，并且存储所采集的所述辊表面的多个图像，所述图像是在所述辊(1)的不同旋转位置处采集的，从而利用采集的所述图像来形成所述辊表面的当前表达。

2.如权利要求1所述的滚筒式破碎机，其中所述光发射器(4)是激光器。

3.如权利要求1或2所述的滚筒式破碎机，其中所述图像采集设备(6)是相机传感器。

4.如前述权利要求中任一项所述的滚筒式破碎机，其中关于所述表面的所述信息用于探测缺陷的或缺失的耐磨销、探测缺陷的或缺失的边缘块、和/或探测缺陷的或缺失的法兰。

5.如前述权利要求中任一项所述的滚筒式破碎机，其中关于所述表面的所述信息用于产生表面轮廓，以帮助确定磨损。

6.如前述权利要求中任一项所述的滚筒式破碎机，其中所述图像采集设备(6)设置成在所述辊(1)旋转的同时采集所述辊(1)的图像，所述图像采集设备(6)设置成在所述辊(1)的一周旋转期间采集所述表面的多个图像。

7.如权利要求1-5中任一项所述的滚筒式破碎机，其中所述图像采集设备(6)设置成在所述辊(1)旋转的同时采集所述辊(1)的图像，所述图像采集设备(6)设置成在所述辊(1)的多周旋转期间采集所述表面的多个图像。

8.如权利要求6或7所述的滚筒式破碎机，还包括用于存储所述辊表面的预定表达的存储器(9)。

9.如权利要求8所述的滚筒式破碎机，其中所述处理单元(7)设置成比较所述辊表面的所述当前表达与所述辊表面的所述预定表达。

10.如前述权利要求中任一项所述的滚筒式破碎机，其中所述处理单元(7)设置成从一个组中确定至少一个，该组由所述辊表面上的第一点到参考点的偏移、所述辊表面上的第一点的亮度、所述辊表面上的第一点的颜色、以及所述辊表面上的一点的温度构成。

11.如权利要求1-10中任一项所述的滚筒式破碎机的用途，用于确定滚筒式破碎机的辊(1)表面的磨损。

12.一种用于监控滚筒式破碎机的辊表面的方法，所述方法包括以下步骤：

在所述辊的表面上投射一光线；

采集所述表面的一部分的图像，所述部分包括投射的所述线的至少一部分；

其特征在于，

探测所述辊的旋转位置；

使探测的所述旋转位置与采集的所述图像关联；

存储采集的所述辊表面的多个图像，所述图像是在所述辊的不同旋转位置处采集的，从而利用采集的所述图像来形成所述辊表面的当前表达。

13.一种计算机程序，包括程序代码装置，当所述程序在计算机上或在处理器上运行时，该程序代码装置适合于运行权利要求12的方法。