CN105823785B - 一种传送带表面裂痕在线检测装置和检测方法 - Google Patents

一种传送带表面裂痕在线检测装置和检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种传送带表面裂痕在线检测装置,其包括主体框架、背景光源、投影光源、面阵CCD相机和处理工控计算机,其中,处理工控计算机与远程监控计算机相连接,主体框架包括上部框架和下部框架,在上部框架和下部框架之间安装有传送带,处理工控计算机配置地用于将采集到的原始的传送带表面裂痕图像进行保存与处理,远程监控计算机配置地用于将处理后的传送带表面图像进行等级区分,判断传送带的裂痕程度。本发明涉及的用于传送带表面裂痕的在线检测装置和检测方法,实现了自动化在线采集传送带图像、传送带图像处理、图像传输、采集相机光学镜头自动调焦等功能,改变了传统人为定性判断传送带裂痕的检测手段,提高了煤炭系统运送煤的传送带的监测效能。

Description

一种传送带表面裂痕在线检测装置和检测方法
技术领域
本发明涉及检测领域,具体涉及一种传送带表面裂痕在线检测装置和检测方法。
背景技术
传送带在工程建筑、货运运输、煤炭传输等方面广泛应用,其可以将各类型物体方便快捷从一个地方运送到另一地方,代替了人工搬运的体力劳动,特别是在环境尤为恶劣的地方,如煤矿矿洞的煤炭原材料运输,由于煤矿环境受到地理环境的限制,运输矿洞路面不平整,矿洞深,不利于人工搬动等,因此,利用传送带的自动运煤方式,促进了采矿业的自动化发展,给社会带来了丰厚的经济利润,煤矿开采是国家中长期的发展需求,开采时间长,这就要考核煤矿开采的各种设备具有较高的安全特性,对于煤矿的传送带运送同样需要具备较高的安全可靠性,然而,传送带在长时间的工作条件下,常常出现摩擦裂痕,如果不及时发现易出现断裂的情况,导致矿洞运煤瘫痪,因此,需要一种在线自动检测传送带裂痕状态,及时给出警报处理。
由于煤矿作业环境存在粉尘浓度大、易燃气体浓度大、煤炭在运输过程中静电量大等因素,不利于人工直接观测传送带的裂痕,为此,本发明基于上述背景发明了一种在线自动检测传送带裂痕装置和检测方法。
发明内容
为了解决上述出现的技术问题,本发明提供一种传送带表面裂痕在线检测装置,其包括主体框架、背景光源、投影光源、面阵CCD相机和处理工控计算机,其中,处理工控计算机与远程监控计算机相连接,主体框架包括上部框架和下部框架,上部框架和下部框架通过连接部件固定连接在一起,在上部框架和下部框架之间安装有传送带,传送带能够按照顺时针方向进入或离开在线检测装置,背景光源安装在上部框架内部并且位于传送带的上方,投影光源、面阵CCD相机和处理工控计算机安装在下部框架内部并且位于传送带的下方,其中,处理工控计算机配置地用于将由面阵CCD相机采集到的原始的传送带表面裂痕图像进行保存与处理,远程监控计算机配置地用于将处理后的传送带表面图像进行等级区分,判断传送带的裂痕程度,并根据判断结果进行报警。
作为优选,在下部框架内的中部设有平面支架,在平面支架上设有平行导轨,投影光源安装在投影光源安装部件上,投影光源安装部件和面阵CCD相机安装在平面支架的平行导轨上。
作为优选,在上部框架下方设有凸形连接部件,下部框架上方设有凹形连接部件,在上部框架和下部框架之间的连接处设有连接锁紧旋钮,连接锁紧旋钮将凸形连接部件和凹形连接部件紧密连接,从而将上部框架和下部框架紧密连接。
作为优选,在上部框架下部两侧设有传送带进口和传送带出口,在传送带进口设有多个能够滚动的圆形棉球。
作为优选,背景光源由若干个发光二极管排列形成的方形光源,每个发光二极管的发散角度为120°,在背景光源的前端装有漫射膜,投影光源为2个,每个投影光源由多组发光二极管组成,每组发光二极管由多个高亮度的广角发光二极管组成点式光源,每两组发光二极管之间的中心距离为60mm。
作为优选,投影光源分别安装在传送带下方的两侧,并沿着传送带运动方向置于面阵CCD相机的前后两侧,两个投影光源在水平方向呈60°布置,并且两个投影光源交汇的夹角位于面阵CCD相机光轴上。
作为优选,在面阵CCD相机上装有光学镜头,其光学视场正对传送带,在面阵CCD相机内设有用于调节光学镜头焦距的自动调焦结构,自动调焦结构包括调整装置和圆形齿轮,其中,调整装置位于光学镜头上,调整装置用于调整光学镜头的焦距,与调整装置相连接的圆形齿轮与外部控制齿轮相互啮合。
作为优选,外部控制齿轮与安装在平面支架上的步进电机的转动轴固定在一起,步进电机的转动角度由控制电路板控制,工控处理计算机的通讯串口与步进电机的控制电路板的通讯接口相连。
作为优选,主体框架通过安装底座安装在能够进行传送带检测的位置的水平地面上,主体框架相对水平地面的高度能够通过位于安装底座四个角落处的高低旋钮进行调整。
本发明还提供一种传送带表面裂痕检测方法,其采用上述任一项技术方案中的传送带表面裂痕在线检测装置,包括以下步骤:
(1)首先将下部框架安装在传送带预定检测位置处,通过调节使得在线检测装置的传送带进口和传送带出口与传送带的转动面平齐,使得传送带的转动方向路径与传送带进口和传送带出口一致;
(2)将在线检测装置的上部框架安装在下部框架的接口位置,通过锁紧装置锁紧上部框架和下部框架;
(3)通过远程网络线将处理工控计算机与远程监控计算机相连接;
(4)打开在线检测装置的电源,启动在线检测装置中的面阵CCD相机、处理工控计算机和远程监控计算机,使得在线检测装置复位;然后启动系统检测程序,在线检测装置开始采集传送带的表面图像,并在处理工控计算机中处理初始图像;处理工控计算机每间隔一定时间采集一次图像,并将处理后的图像传送至远程监控计算机,通过图像识别处理方法判断传送带是否出现裂痕,如果检测出传送带表面多处位置出现跳变灰度值,并且跳变灰度值超过一定阈值,此时将给出提示,说明传送带出现裂痕,应及时更换。
本发明涉及的用于传送带表面裂痕的在线检测装置和检测方法,实现了自动化在线采集传送带图像、传送带图像处理、图像传输、采集相机光学镜头自动调焦等功能,改变了传统人为定性判断传送带裂痕的检测手段,提高了煤炭系统运送煤的传送带的监测效能,促进了煤炭作业系统的自动化作业发展,具有广泛的应用和发展前景。
附图说明
图1是本发明涉及的传送带表面裂痕在线检测装置的结构示意图;
图2是本发明涉及的传送带表面裂痕在线检测装置的正面剖面结构示意图;
图3是本发明涉及的传送带表面裂痕在线检测装置中光学镜头的自动调节结构的示意图;
图4是本发明涉及的传送带表面裂痕在线检测装置中上下部框架连接示意图;
图5是本发明涉及的传送带表面裂痕在线检测装置中传送带入口示意图;
图6是本发明涉及的传送带表面裂痕在线检测装置中圆形硬质棉球布置示意图;
图7是是本发明涉及的传送带表面裂痕在线检测装置中光学镜头的自动调节结构的示意图。
其中,1、传送带;2;漫射膜;3、上部框架;4、光学镜头;5、圆形齿轮;6、处理工控计算机;7、投影光源;8、投影光源安装部件;9、远程监控计算机;10、背景光源;11、水平地面;12、凸形连接部件;13、凹形连接部件;14、连接锁紧旋钮;15、安装底座;16;控制电路板;17、高低旋钮;18、下部框架;19、步进电机;20、平行导轨;21、面阵CCD相机;22、平面支架;23、外部控制齿轮;24、传送带进口;25、传送带出口;26、圆形硬质棉球。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
如图1和2所示,图1和2示出了一种传送带表面裂痕在线检测装置,其包括主体框架、背景光源10、投影光源7、面阵CCD相机21和处理工控计算机6,其中,主体框架包括上部框架3和下部框架18。主体框架通过安装底座15安装在能够进行传送带检测的位置的水平地面11上,主体框架相对水平地面11的高度能够通过位于安装底座15四个角落处的高低旋钮17进行调整,这样使得在线检测装置的位置,尤其是高度能够更加灵活地调整。
上部框架3和下部框架18通过连接部件固定连接在一起,具体地,如图4和5所示,在上部框架3下方设有凸形连接部件12,下部框架18上方设有凹形连接部件13,在上部框架3和下部框架18之间的连接处设有连接锁紧旋钮14,连接锁紧旋钮14将凸形连接部件12和凹形连接部件13紧密连接,从而将上部框架3和下部框架18紧密连接。
为了更好地对传送带出现的裂痕进行远程监控和检测,处理工控计算机6的网络端通过远程网络线与远程监控计算机9相连接。
在上部框架3和下部框架18之间安装有传送带1,传送带1能够按照顺时针方向进入或离开在线检测装置,具体地,在上部框架3下部两侧设有传送带进口24和传送带出口25。优选地,如图5和6所示,在传送带入口处设有多个能够滚动的圆形棉球26,该圆形棉球26配置地用于在采集传送带表面图像前对传送带1表面进行清洗,清除传送带1表面的煤尘,以获得清晰的传送带表面裂痕图像,优选地可按照上下两层布置4个圆形棉球26,上下两层的圆形棉球26的中心间距能够通过把手14调节,以适应不同厚度的传送带1。
背景光源10安装在上部框架3内部并且位于传送带1的上方,具体地,背景光源10通过悬挂等方式安装在上部框架3的上部内侧位于传送带1的正上方。其中,背景光源10可以是由若干个发光二极管排列形成的方形光源,每个发光二极管的发散角度为120°,优选的是,在背景光源10的前端装有漫射膜2,通过漫射膜2使得背景光源10发光更加均匀,从而在检测传送带1的裂痕时,如果出现裂痕,通过背景光源10将提供清晰的裂痕图像。
投影光源7、面阵CCD相机21和处理工控计算机6安装在下部框架18内部并且位于传送带1的下方,具体地,在下部框架18内的中部设有平面支架22,在平面支架22上设有平行导轨20,投影光源7安装在投影光源安装部件8上,投影光源安装部件8安装在平面支架22的平行导轨20上,同时面阵CCD相机21也固定在平面支架22的平行导轨20上,面阵CCD相机21的位置视传送带进口23和传送带出口24的具体位置可以在平行导轨20上灵活调整。
这样能够使得投影光源7和面阵CCD相机21能够沿平行导轨20移动,从而能够调整投影光源7和面阵CCD相机21的位置。具体地,投影光源7配置地用于配合背景光源10使传送带1的表面亮度更加清晰,便于后续的图像处理和判别提供可靠的照明条件,在本实施例中采用2个投影光源7,分别安装在传送带1下方的两侧,并沿着传送带1运动方向置于面阵CCD相机21的前后两侧,优选地相对于面阵CCD相机21对称布置,每个投影光源7由多组发光二极管组成,优选采用6组发光二极管,每组发光二极管由多个高亮度的广角发光二极管组成点式光源,每组发光二极管优选采用8个发光二极管,其出射视场为120°,每两组发光二极管之间的中心距离为60mm。两个投影光源7在水平方向呈60°布置,并且两个投影光源7交汇的夹角位于面阵CCD相机21的光轴上,
面阵CCD相机21配置地用于拍摄传送带1的表面从而采集传送带1的表面裂痕图像,其安装在平面支架22的下方,并且位于传送带1的正下方以及两个投影光源7的中心,在面阵CCD相机21上装有光学镜头4,其光学视场正对传送带1。此外,面阵CCD相机21内设有用于调节光学镜头4焦距的自动调焦结构,这样使得面阵CCD相机21的光学镜头1的焦距能够通过远程监控计算机9进行自动对焦远程控制,以适应不同宽度的传送带1进行表面全面拍摄。
如图3和图7所示,具体地,自动调焦结构包括调整装置和圆形齿轮5,其中,调整装置位于光学镜头4上,调整装置用于调整光学镜头4的焦距,与调整装置相连接的圆形齿轮5与外部控制齿轮23相互啮合,这样,当外部控制齿轮23转动时,通过带动圆形齿轮5转动,进而控制调整装置,从而使得光学镜头4也随之转动,最终使得焦距得到调整。
此外,为了更精确地对光学镜头4进行焦距调整,外部控制齿轮23与安装在平面支架22上的步进电机19的转动轴固定在一起,步进电机19的转动角度由控制电路板16控制,工控处理计算机6的通讯串口与步进电机19的控制电路板16的通讯接口相连,这样能够通过远程监控计算机9的网络通讯对处理工控计算机6发出的指令从而通过控制电路板16调整步进电机19的转动角度,从而实现远程自动调节光学镜头4的焦距,优选地,步进电机19的转动角度能够在270°范围内沿顺时针或逆时针方向转动。
处理工控计算机6安装在面阵CCD相机21的下方并且内置图像采集卡,面阵CCD相机21的图像输出端口通过数据线与处理工控计算机6上的图像采集卡数据接口连接,其中,处理工控计算机6配置地用于将由面阵CCD相机21采集到的原始的传送带表面裂痕图像进行保存与处理。在图像过程处理中,优选地通过观测传送带1表面图像的清晰度来判断是否需要调整采集位置,并对传送带1表面图像进行图像处理,并将处理后的图像传送到远程监控计算机9,远程监控计算机9配置地用于将处理后的传送带1表面图像进行等级区分,判断传送带1的裂痕程度,并根据判断结果进行报警,这样,远程监控计算机9在工作中通过操作指令进行控制,减少了人工手动调整的复杂劳动。
通过采用上述的传送带表面裂痕在线检测装置能够对传送带1的表面裂痕进行检测,具体采用以下步骤:
1、在水平地面11上的传送带预定检测位置处,首先将下部框架18安装在预定检测位置的水平地面11上,通过调节安装底座15的高低旋钮17使得在线检测装置的传送带进口24和传送带出口25与传送带1的转动面平齐,使得传送带1的转动方向路径与传送带进口24和传送带出口25一致;
2、将在线检测装置的上部框架3安装在下部框架18的接口位置,通过调整圆形棉球26的中心间距,使得上下两层圆形棉球26处于合适的位置,通过连接锁紧装置14锁紧上部框架3和下部框架18;
3、通过远程网络线将处理工控计算机6与远程监控计算机9相连接;
4、打开在线检测装置的电源,启动在线检测装置中的面阵CCD相机21、处理工控计算机6和远程监控计算机9,使得在线检测装置复位,这种复位是指自动调整光学镜头4地焦距,使得处理工控计算机6与远程监控计算机9的通讯协议初始化;然后启动系统检测程序,在线检测装置开始采集传送带1的表面图像,并在处理工控计算机6中处理初始图像;处理工控计算机6每间隔0.5秒采集一次图像,并将处理后的图像传送至远程监控计算机9,通过图像识别处理方法判断传送带1是否出现裂痕,如果检测出传送带1表面多处位置出现跳变灰度值,并且跳变灰度值超过一定阈值,此时将给出提示,说明传送带1出现裂痕,应及时更换。
本发明的一个代表性实施例参照附图得到了详细的描述。这些详细的描述仅仅给本领域技术人员更进一步的相信内容,以用于实施本发明的优选方面,并且不会对本发明的范围进行限制。仅有权利要求用于确定本发明的保护范围。因此,在前述详细描述中的特征和步骤的结合不是必要的用于在最宽广的范围内实施本发明,并且可替换地仅对本发明的特别详细描述的代表性实施例给出教导。此外,为了获得本发明的附加有用实施例,在说明书中给出教导的各种不同的特征可通过多种方式结合,然而这些方式没有特别地被例举出来。

Claims (7)

1.一种传送带表面裂痕在线检测装置,其包括主体框架、背景光源(10)、投影光源(7)、面阵CCD相机(21)和处理工控计算机(6),其中,所述处理工控计算机(6)与远程监控计算机(9)相连接,所述主体框架包括上部框架(3)和下部框架(18),所述上部框架(3)和所述下部框架(18)通过连接部件固定连接在一起,在所述上部框架(3)和所述下部框架(18)之间安装有传送带(1),所述传送带(1)能够按照顺时针方向进入或离开所述在线检测装置,所述背景光源(10)安装在上部框架(3)内部并且位于传送带(1)的上方,所述投影光源(7)、所述面阵CCD相机(21)和所述处理工控计算机(6)安装在所述下部框架(18)内部并且位于所述传送带(1)的下方,其中,所述处理工控计算机(6)配置地用于将由所述面阵CCD相机(21)采集到的原始的传送带表面裂痕图像进行保存与处理,所述远程监控计算机(9)配置地用于将处理后的所述传送带(1)表面图像进行等级区分,判断所述传送带(1)的裂痕程度,并根据判断结果进行报警,在所述下部框架(18)内的中部设有平面支架(22),在所述平面支架(22)上设有平行导轨(20),所述投影光源(7)安装在投影光源安装部件(8)上,所述投影光源安装部件(8)和所述面阵CCD相机(21)安装在所述平面支架(22)的所述平行导轨(20)上,所述投影光源(7)分别安装在所述传送带(1)下方的两侧,并沿着所述传送带(1)运动方向置于所述面阵CCD相机(21)的前后两侧,两个所述投影光源(7)在水平方向呈60°布置,并且两个所述投影光源(7)交汇的夹角位于所述面阵CCD相机(21)光轴上,在所述上部框架(3)下部两侧设有传送带进口(24)和传送带出口(25),在所述传送带进口(24)设有多个能够滚动的圆形棉球(26)。
2.根据权利要求1所述的传送带表面裂痕在线检测装置,其特征在于,在所述上部框架(3)下方设有凸形连接部件(12),所述下部框架(18)上方设有凹形连接部件(13),在所述上部框架(3)和所述下部框架(18)之间的连接处设有连接锁紧旋钮(14),所述连接锁紧旋钮(14)将所述凸形连接部件(12)和所述凹形连接部件(13)紧密连接,从而将所述上部框架(3)和所述下部框架(18)紧密连接。
3.根据权利要求1所述的传送带表面裂痕在线检测装置,其特征在于,所述背景光源(10)由若干个发光二极管排列形成的方形光源,每个所述发光二极管的发散角度为120°,在所述背景光源(10)的前端装有漫射膜(2),所述投影光源(7)为2个,每个所述投影光源(7)由多组发光二极管组成,每组所述发光二极管由多个高亮度的广角发光二极管组成点式光源,每两组所述发光二极管之间的中心距离为60mm。
4.根据权利要求1所述的传送带表面裂痕在线检测装置,其特征在于,在所述面阵CCD相机(21)上装有光学镜头(4),其光学视场正对所述传送带(1),在所述面阵CCD相机(21)内设有用于调节所述光学镜头(4)焦距的自动调焦结构,所述自动调焦结构包括调整装置和圆形齿轮(5),其中,所述调整装置位于所述光学镜头(4)上,所述调整装置用于调整所述光学镜头(4)的焦距,与所述调整装置相连接的所述圆形齿轮(5)与外部控制齿轮(23)相互啮合。
5.根据权利要求4所述的传送带表面裂痕在线检测装置,其特征在于,所述外部控制齿轮(23)与安装在所述平面支架(22)上的步进电机(19)的转动轴固定在一起,所述步进电机(19)的转动角度由控制电路板(16)控制,所述工控处理计算机(6)的通讯串口与所述步进电机(19)的所述控制电路板(16)的通讯接口相连。
6.根据权利要求1所述的传送带表面裂痕在线检测装置,其特征在于,所述主体框架通过安装底座(15)安装在能够进行传送带检测的位置的水平地面(11)上,所述主体框架相对所述水平地面(11)的高度能够通过位于所述安装底座(15)四个角落处的高低旋钮(17)进行调整。
7.一种传送带表面裂痕检测方法,其采用权利要求1-6中任一项所述的传送带表面裂痕在线检测装置,所述方法包括以下步骤:
(1)首先将所述下部框架(18)安装在传送带预定检测位置处,通过调节使得所述在线检测装置的所述传送带进口(24)和所述传送带出口(25)与所述传送带(1)的转动面平齐,使得所述传送带(1)的转动方向路径与所述传送带进口(24)和所述传送带出口(25)一致;
(2)将所述在线检测装置的所述上部框架(3)安装在所述下部框架(18)的接口位置,通过锁紧装置锁紧所述上部框架(3)和所述下部框架(18);
(3)通过远程网络线将所述处理工控计算机(6)与所述远程监控计算机(9)相连接;
(4)打开所述在线检测装置的电源,启动所述在线检测装置中的所述面阵CCD相机(21)、所述处理工控计算机(6)和所述远程监控计算机(9),使得所述在线检测装置复位;然后启动系统检测程序,所述在线检测装置开始采集所述传送带(1)的表面图像,并在所述处理工控计算机(6)中处理初始图像;所述处理工控计算机(6)每间隔一定时间采集一次图像,并将处理后的图像传送至所述远程监控计算机(9),通过图像识别处理方法判断所述传送带(1)是否出现裂痕,如果检测出所述传送带(1)表面多处位置出现跳变灰度值,并且跳变灰度值超过一定阈值,此时将给出提示,说明所述传送带(1)出现裂痕,应及时更换。
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