CN105833798B - 一种金刚石六面顶压机顶锤工作状态的监测报警装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金刚石六面顶压机顶锤工作状态的监测报警装置，包括主机和监测报警系统，监测报警系统包括图像采集模块、声音采集模块、图像分析模块、声音分析模块和I/O通信模块；I/O通信模块的第一输出端和第一输入端分别与六面顶压机控制柜的输入端和输出端连接；I/O通信模块的第二、三输出端分别与图像采集模块和声音采集模块的输入端连接；图像采集模块和声音采集模块的输出端分别与图像分析模块和声音分析模块的输入端连接，图像分析模块和声音分析模块的输出端与I/O通信模块的第二输入端连接。本发明提高了判断裂锤的准确性，直观显示发生裂锤的准确位置；使操作人员实时掌握六面顶压机工作状态，减小裂锤造成的损失。

Description

一种金刚石六面顶压机顶锤工作状态的监测报警装置

技术领域

本发明涉及人造超硬材料生产中的设备安全监测装置领域，尤其是涉及一种金刚石六面顶压机顶锤工作状态的监测报警装置。

背景技术

人造超硬材料生产过程中，由于在六面顶压机顶锤端面对腔体内部加以高温高压，很容易发生裂锤故障，裂锤发生后如不采取措施，会发生爆锤等严重事故，威胁现场生产人员的人身安全，并造成重大经济损失。

目前在国内人造超硬材料生产过程中，六面顶压机裂锤故障确认主要还是依靠现场操作人员的听觉感知。由于生产现场环境吵杂，操作人员经验不足等原因，导致裂锤故障不能及时发现处理造成经济损失，并存在安全隐患。

在生产现场，生产人员根据听觉判定有裂锤发生后，手动进行紧急停机，而后打开六面顶压机并进行一段时间冷却，再使用磨尖的锯条在锤头表面进行试探性滑动，根据手感判断裂锤发生在哪个顶锤，确定后更换顶锤，重新生产。由于生产车间存在各种干扰声，依靠人听觉判断的方法存在严重的问题，易造成误判而导致大量浪费和生产效率的低下，并存在安全隐患。目前这方面的技术已有几个已公开专利。201410095904.7公开人造金刚石六面顶压机顶锤裂锤报警装置，由主机、振动传感器、检测组件处理器、通信电路构成。主机处理器通过控制线连接至人造金刚石六面顶压机控制柜，利用震动传感器检测人造金刚石六面顶压机顶锤上的振动，并输出振动信息，利用处理器分析振动传感器检测到的振动的幅度、特定周期、特定持续时间和信号，综合判断裂锤是否发生。

但是上述专利只是纯粹依靠分析振动来判断是否裂锤，存在误判，对生产造成影响，没有监控顶锤间距和角度，也没有实时分析顶锤工作时的声音，并且上述专利不够直观，对现场操作人员要求较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金刚石六面顶压机顶锤工作状态的监测报警装置，能够直观地监测人造超硬材料生产过程，通过综合实时分析顶锤间距和角度，结合对声音信号的分析，判断裂锤是否发生，并通过查看实时图像确定发生裂锤的位置，使操作人员及时采取控制措施，从而减少损失，消除安全隐患。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

依据本发明提出的一种金刚石六面顶压机顶锤工作状态的监测报警装置，其中包括主机和监测报警系统，所述监测报警系统设于所述主机内，该监测报警系统包括图像采集模块、声音采集模块、图像分析模块、声音分析模块和I/O通信模块；

所述I/O通信模块的第一输出端和第一输入端分别与六面顶压机控制柜的输入端和输出端连接；

I/O通信模块的第二输出端和第三输出端分别与图像采集模块的输入端和声音采集模块的输入端连接；

图像采集模块的输出端与图像分析模块的输入端连接，声音采集模块的输出端与声音分析模块的输入端连接；

图像分析模块的输出端和声音分析模块的输出端与I/O通信模块的第二输入端连接。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的一种金刚石六面顶压机顶锤工作状态的监测报警装置，其中，所述图像采集模块设置有相机，所述声音采集模块设置有声音传感器。

前述的一种金刚石六面顶压机顶锤工作状态的监测报警装置，其中，所述主机与相机配置千兆屏蔽网线。

前述的一种金刚石六面顶压机顶锤工作状态的监测报警装置，其中，所述I/O通信模块采用32路I/O输入输出卡进行通信。

前述的一种金刚石六面顶压机顶锤工作状态的监测报警装置，其中，其监测方法包括以下步骤：

(1)六面顶压机开始工作时，六面顶压机控制柜给I/O通信模块输出一个开始信号，监测报警系统开始工作；

(2)图像采集模块通过相机快速采集图像，同时声音采集模块通过声音传感器采集声音；

(3)图像采集模块将采集到的图像信息传递给图像分析模块，声音采集模块将采集到的声音信息传递给声音分析模块；

(4)图像分析模块分析接收到的图像信息，得出顶锤间距和顶锤角度的信息，声音分析模块对接收到的声音信息进行分析；

(5)通过实时分析顶锤间距、顶锤角度和声音信息，判断是否有裂锤发生；若有裂锤发生，则I/O通信模块给六面顶压机控制柜输出报警信号，六面顶压机控制柜收到报警信号后，使六面顶压机停止工作，同时六面顶压机控制柜给I/O通信模块输出停止信号，监测报警系统停止工作；若无裂锤发生，则六面顶压机顶锤和监测报警系统继续工作。

前述的监测方法，其中，判断是否有裂锤发生的方法为：将顶锤间距和顶锤角度信息及声音信息分别与设定的阈值范围相比较，若顶锤间距或顶锤角度超出设定的阈值范围，或者声音分析模块分析到裂锤声音，则判断为有裂锤发生，否则判断为无裂锤发生。

前述的监测方法，其中，所述的阈值范围为：顶锤间距的标准差小于0.6，顶锤角度的阈值范围为-5°～+5°。

前述的监测报警装置，其中，所述监测报警装置直观显示顶锤位置和角度信息。

前述的监测报警装置，其中，所述监测报警装置直观显示裂锤发生的位置。

前述的监测报警装置，其中，该监测报警装置还设有调锤模式，进入所述调锤模式后，图像采集模块中的相机实时采集图像信息，并在图像中心位置显示一个虚拟的等边三角形，帮助操作人员判断顶锤位置是否合适。

本发明的特点在于：(1)直观反映六面顶压机实时工作状态，包括顶锤间距和顶锤角度。(2)通过实时分析六面顶压机生产过程中的声音信息，判断是否裂锤，并在图像中能快速找到裂锤位置。(3)为操作人员提供便利，通过观察实时图像，现场操作人员可以实时看到顶锤位置等信息，为调锤提供方便。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，借由上述技术方案，本发明一种金刚石六面顶压机顶锤工作状态的监测报警装置可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：

(1)、本发明的监测报警装置通过综合实时分析顶锤间距和顶锤角度，结合对声音信号的分析，提高了判断裂锤的准确性，避免了干扰引起的误判，从而提高了生产效率，增加了企业竞争力。

(2)、本发明在六面顶压机发生裂锤时会进行报警并使六面顶压机紧急停机，以保护六面顶压机顶锤设备以及现场人员的安全。

(3)、本发明能直观的显示出发生裂锤的准确位置，便于顶锤的更换。使操作人员实时掌握六面顶压机工作状态，总体上减小裂锤造成的损失。

综上所述，本发明一种金刚石六面顶压机顶锤工作状态的监测报警装置在技术上有显著的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明监测报警装置的结构示意图；

图2为本发明顶锤间距和顶锤角度监测模式下的工作示意图；

图3为本发明调锤模式下的工作示意图；

图4为本发明声音信号的时间-频率图；

图5为本发明声音信号的时间-幅值图；

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种金刚石六面顶压机顶锤工作状态的监测报警装置，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

如图1所示，本发明的监测报警装置包括主机和监测报警系统，监测报警系统设于主机内，该监测报警系统包括图像采集模块、声音采集模块、图像分析模块、声音分析模块和I/O通信模块。图像采集模块通过相机采集图像信息，声音采集模块通过声音传感器采集声音信息。相机与主机连接采用千兆屏蔽网线，防止外界干扰，I/O通信模块用32路I/O输入输出卡与六面顶压机控制柜进行通信。

本发明具体应用时，六面顶压机控制柜与I/O通信模块互相传递信息，然后I/O通信模块将信号传递给图像采集模块和声音采集模块，图像采集模块和声音采集模块将采集到的图像信息和声音信息分别传递给图像分析模块和声音分析模块，图像分析模块和声音分析模块对收集到的信息进行分析处理，并将信号传递给I/O通信模块。

本发明的工作流程是，六面顶压机开始工作时，六面顶压机控制柜通过I/O通信模块给本监测报警系统一个开始信号，监测报警系统开始工作，相机快速采集图像，同时声音传感器采集声音，图像分析模块分析图像得出顶锤间距和顶锤角度，声音分析模块分析采集到的声音。如果顶锤间距或顶锤角度超出设定的阈值范围，或者声音分析模块分析到裂锤声音，或者两者同时发生时，本监测报警系统通过I/O通信模块给六面顶压机控制柜输出一个报警信号，六面顶压机控制柜收到报警信号后，使六面顶压机停止工作，并通过I/O通信模块给本系统一个停止信号，本系统停止工作。

所述的阈值范围具体为：顶锤间距的标准差小于0.6，顶锤角度的设定阈值范围为-5°～+5°。

如图2所示，顶锤间距和顶锤角度监测模块通过视觉工具抓取顶锤边缘，计算出顶锤间距和角度，再通过标定系统转换为实际距离和角度，同时将计算出的数据显示在图像上，图2中，6.36、6.49、6.79均是顶锤间距的测定值，2.00是顶锤角度的测定值。

如图3所示，在调锤模式下，相机实时采集图像，通过视觉工具同时在图像中心显示一个虚拟的等边三角形，使操作人员直观的看到顶锤位置和角度。

如图4和图5中，通过软件实时分析声音信号，综合判断声音信号的参数是否在设定好的阈值范围内，如果声音信号的参数在设定的阈值范围内，即为分析到裂锤声音，则发出裂锤报警信号。

本发明判断是否有裂锤发生时，将顶锤间距、顶锤角度的信息和声音信息分别与设定的阈值范围相比较，若顶锤间距超出设定的阈值范围，或顶锤角度超出设定的阈值范围，或声音分析模块分析到裂锤声音，只要有一种情况发生，则判断为有裂锤发生，I/O通信模块给六面顶压机控制柜输出报警信号，使六面顶压机控制柜发出报警声音。

本发明的技术关键点在于：

(一)、顶锤间距和角度监测

监测报警系统通过和六面顶压机控制柜通信，可以获取六面顶压机开始工作的信号，收到开始工作信号后，本监测系统通过相机拍摄图像，并分析图像计算出顶锤间距和角度，当顶锤间距和角度超出设定阈值范围后，监测报警系统通过相机拍摄图像、分析图像，计算顶锤间距和角度，监测报警系统会输出一个信号给六面顶压机控制柜，使六面顶压机控制柜发出报警声音，提醒操作人员注意六面顶压机工作状态。

(二)、分析声音判断是否裂锤

声音分析功能同样是在收到开始信号后通过声音采集模块开始采集声音，通过声音分析模块分析声音，通过多个参数和原来采集到的裂锤声音对比，判断是否有裂锤发生。当系统判断出有裂锤发生后，输出一个信号给六面顶压机控制柜，使六面顶压机控制柜发出持续性的报警信号，同时监测界面上也会有相应的报警提示，只有操作人员采取相应措施后才会解除报警。

(三)、调锤模式

调锤模式是为了方便操作人员在六面顶压机工作前调整顶锤位置而设置的。进入调锤模式后，图像采集模块中的相机可以实时采集图像，在图像中心位置显示一个虚拟的等边三角形，帮助操作人员判断顶锤位置是否合适。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种金刚石六面顶压机顶锤工作状态的监测报警装置，其特征在于其包括主机和监测报警系统，所述监测报警系统设于所述主机内，该监测报警系统包括图像采集模块、声音采集模块、图像分析模块、声音分析模块和I/O通信模块；

所述I/O通信模块的第一输出端和第一输入端分别与六面顶压机控制柜的输入端和输出端连接；I/O通信模块的第二输出端和第三输出端分别与图像采集模块的输入端和声音采集模块的输入端连接；

图像采集模块的输出端与图像分析模块的输入端连接，声音采集模块的输出端与声音分析模块的输入端连接；图像分析模块的输出端和声音分析模块的输出端与I/O通信模块的第二输入端连接；

所述图像采集模块设置有相机，声音采集模块设置有声音传感器；所述主机与相机配置千兆屏蔽网线；

所述I/O通信模块采用32路I/O输入输出卡进行通信；

所述监测报警装置直观显示顶锤位置和角度信息，并直观显示裂锤发生的位置；

所述监测报警装置还设有调锤模式，进入所述调锤模式后，图像采集模块中的相机实时采集图像信息，并在图像中心位置显示一个虚拟的等边三角形，帮助操作人员判断顶锤位置是否合适；

所述金刚石六面顶压机顶锤工作状态监测报警装置的监测方法包括以下步骤：

(1)六面顶压机开始工作时，六面顶压机控制柜给I/O通信模块输出一个开始信号，监测报警系统开始工作；

(2)图像采集模块通过相机快速采集图像，同时声音采集模块通过声音传感器采集声音；

(3)图像采集模块将采集到的图像信息传递给图像分析模块，声音采集模块将采集到的声音信息传递给声音分析模块；

(4)图像分析模块分析接收到的图像信息，得出顶锤间距和顶锤角度的信息，声音分析模块对接收到的声音信息进行分析；

(5)通过实时分析顶锤间距、顶锤角度和声音信息，判断是否有裂锤发生；若有裂锤发生，则I/O通信模块给六面顶压机控制柜输出报警信号，六面顶压机控制柜收到报警信号后，使六面顶压机停止工作，并给I/O通信模块输出停止信号，监测报警系统停止工作；若无裂锤发生，则六面顶压机顶锤和监测报警系统继续工作；

判断是否有裂锤发生的方法为：将顶锤间距和顶锤角度及声音信息分别与设定的阈值范围相比较，若顶锤间距或顶锤角度超出设定的阈值范围，或者声音分析模块分析到裂锤声音，则判断为有裂锤发生，否则判断为无裂锤发生；所述的阈值范围为：顶锤间距的标准差小于0.6，顶锤角度的阈值范围为-5°～+5°。