CN112808444A - 一种破碎机及其破碎辊磨损检测装置与检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种破碎机及其破碎辊磨损检测装置与检测方法，该破碎辊磨损检测装置包括图像采集装置以及控制装置，图像采集装置用于采集破碎辊的图像；控制装置与图像采集装置相连，控制装置用于根据图像采集装置采集到的破碎辊图像获取破碎辊上各处的磨损量，并将获取的磨损量向用户进行反馈，或者，控制装置在破碎辊上任意一处的磨损量超出预设值时向用户进行反馈或控制破碎机按照预定指令动作用于采集破碎辊的图像；上述破碎辊磨损检测装置，可以自动检测破碎辊的磨损情况并向用户反馈，从而使用户能够及时、准确地了解破碎辊磨损情况，并保证破碎机的破碎效果，避免生产事故的发生。

Description

一种破碎机及其破碎辊磨损检测装置与检测方法

技术领域

本发明涉及破碎机技术领域，特别涉及一种破碎机及其破碎辊磨损检测装置与检测方法。

背景技术

破碎机利用破碎辊相对旋转产生的高挤压力和剪切力来破碎物料，依靠破碎辊表面的摩擦力把物料带入辊子间隙中，实现物料的破碎。实际工作过程中，由于生产工艺的原因破碎辊在正常运行时，辊面长期处于工作压力不均衡的情况，因此辊面磨损不均衡，辊面中部磨损明显比两端严重。另外，由于原料条件复杂多样，辊面有时会因过度磨损而出现不同程度的脱块、崩边等现象。这些不仅影响破碎机的破碎效果和使用寿命，还易引发生产事故。目前这些主要依靠工人定时查看来解决，并无行之有效地可以及时、准确地检测破碎辊磨损情况的有效办法。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种破碎辊磨损检测装置，以及时、准确地检测破碎辊磨损情况，保证破碎机的破碎效果，避免生产事故。

本发明的第二个目的在于提供一种基于上述破碎辊磨损检测装置的破碎机以及破碎辊磨损检测方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种破碎辊磨损检测装置，包括：

图像采集装置，用于采集破碎辊的图像；

控制装置，所述控制装置与所述图像采集装置相连，所述控制装置用于根据所述图像采集装置采集到的破碎辊图像获取破碎辊上各处的磨损量，并将获取的磨损量向用户进行反馈，或者，所述控制装置在破碎辊上任意一处的磨损量超出预设值时向用户进行反馈或控制破碎机按照预定指令动作。

优选地，所述图像采集装置包括支架、工业摄像机以及照明光源，所述工业摄像机以及所述照明光源设置于所述支架上且所述工业摄像机的镜头朝向破碎辊，所述工业摄像机与所述控制装置相连。

优选地，所述工业摄像机和/或所述照明光源外罩设有防尘罩。

优选地，所述防尘罩外设置有用于对所述防尘罩进行清理的吹扫装置。

一种破碎机，包括：

至少一对相互配合的破碎辊；

每个所述破碎辊均对应安装有一套如上任意一项所述的破碎辊磨损检测装置。

一种基于上述任意一项所述的破碎辊磨损检测装置的破碎辊磨损检测方法，包括步骤：

1)获取初始时刻破碎辊的图像信息，根据该图像信息生成初始时刻破碎辊轮廓，并获取破碎辊实物尺寸与初始时刻破碎辊轮廓尺寸的缩放比例；

2)获取破碎机开始破碎物料后某一时刻破碎辊的图像信息，根据该图像信息生成当前时刻破碎辊轮廓；

3)根据所述初始时刻破碎辊轮廓、所述当前时刻破碎辊轮廓以及所述缩放比例获取破碎辊表面各点的磨损量；若破碎辊表面各点的磨损量的最大值大于等于预设最大磨损量的预设比例时，该预设比例小于100％，则发出报警信号；若破碎辊表面各点的磨损量的最大值大于等于预设最大磨损量，则发出故障信号并使破碎机停机，若破碎辊表面各点的磨损量的最大值小于预设最大磨损量的预设比例，则进入步骤4)；

4)获取当前时刻破碎辊表面各点的磨损量的差值，若破碎辊表面任意相邻两点的磨损量的差值大于等于预设磨损量差值，则反馈报警信号，若破碎辊表面任意相邻两点的磨损量的差值小于预设磨损量差值，则返回所述步骤2)。

优选地，所述步骤1)以及所述步骤2)中，根据采集的破碎辊的图像信息生成破碎辊轮廓的具体步骤包括：

a1)对获取的破碎辊的图像信息进行裁剪，并对裁剪后的图像信息依次进行灰度化处理、滤波处理以及锐化处理；

a2)对经过上述处理的图像信息进行分割，使图像信息中破碎辊区域与背景分离，并对分理出的破碎辊区域进行二值化处理得到破碎辊区域的二值化图像；

a3)对上述二值化图像进行连通区域标记，通过边缘检测算法检测出二值化图像中的边缘点，将检测出的边缘点依次连接形成破碎辊轮廓。

优选地，所述步骤a1)中，采用单分量法、最大值法、平均值法、加权平均法中的任意一种对裁剪后的图像信息进行灰度化处理。

优选地，所述步骤3)中根据所述初始时刻破碎辊轮廓、所述当前时刻破碎辊轮廓以及所述缩放比例获取破碎辊表面各点的磨损量的具体步骤包括：

b1)获取所述初始时刻破碎辊轮廓与所述当前时刻破碎辊轮廓的差集，并计算差集任意位置沿垂直于破碎辊轴向方向的数值；

b2)将上述各数值乘以缩放比例，获得破碎辊表面任意位置的磨损量。

由以上技术方案可以看出，本发明中公开了一种破碎辊磨损检测装置，该破碎辊磨损检测装置包括图像采集装置以及控制装置，其中，图像采集装置用于设置于破碎辊的一侧，其镜头朝向破碎辊以采集破碎辊的图像；控制装置与图像采集装置相连，控制装置用于根据图像采集装置采集到的破碎辊图像获取破碎辊上各处的磨损量，并将获取的磨损量向用户进行反馈，或者，控制装置在破碎辊上任意一处的磨损量超出预设值时向用户进行反馈或控制破碎机按照预定指令动作用于采集破碎辊的图像；在应用时，首先获取初始时刻破碎辊的图像信息，即破碎辊进行破碎工作前的图像，此时破碎辊未磨损，根据初始时刻破碎辊的图像信息生成初始时刻破碎辊轮廓，并获取破碎辊实物尺寸与初始时刻破碎辊轮廓尺寸的缩放比例；然后启动破碎机开始破碎物料，并获取破碎机开始破碎物料后某一时刻破碎辊的图像信息，根据该图像信息生成当前时刻破碎辊轮廓；根据初始时刻破碎辊轮廓、当前时刻破碎辊轮廓以及缩放比例获取破碎辊表面各点的磨损量；若破碎辊表面各点的磨损量的最大值大于等于预设最大磨损量的预设比例时，该预设比例小于100％，则发出报警信号；若破碎辊表面各点的磨损量的最大值大于等于预设最大磨损量，则发出故障信号并使破碎机停机，若破碎辊表面各点的磨损量的最大值小于预设最大磨损量的预设比例，则获取当前时刻破碎辊表面各点的磨损量的差值，若破碎辊表面任意相邻两点的磨损量的差值大于等于预设磨损量差值，则说明破碎辊出现局部剥落或崩边，此时反馈报警信号，若破碎辊表面任意相邻两点的磨损量的差值小于预设磨损量差值，说明破碎辊不存在局部剥落或崩边现象，则对破碎辊进行下一检测周期的检查；由此可见，通过上述破碎辊磨损检测装置，可以自动检测破碎辊的磨损情况并向用户反馈，从而使用户能够及时、准确地了解破碎辊磨损情况，并保证破碎机的破碎效果，避免生产事故的发生。

本发明还提供了一种基于上述破碎辊磨损检测装置的破碎机，该破碎机包括至少一对相互配合的破碎辊以及在每个破碎辊处均对应安装的一套如上所述的破碎辊磨损检测装置，由于上述破碎辊磨损检测装置具有上述有益效果，则采用该破碎辊磨损检测装置的破碎机理应具有与之相同的有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的破碎辊磨损检测装置的俯视图；

图2为本发明实施例提供的破碎辊磨损检测装置的侧视图；

图3为本发明实施例提供的破碎辊磨损检测装置工作时生成的破碎辊轮廓图；

图4为本发明实施例提供的破碎辊磨损检测装置工作时获取的破碎辊局部脱落或崩边示意图。

其中：

1为破碎辊；2为图像采集装置；201为工业摄像机；202为照明光源；203为支架。

具体实施方式

本发明的核心之一是提供一种破碎辊磨损检测装置，以达到及时、准确地检测破碎辊磨损情况，保证破碎机的破碎效果，避免生产事故发生的目的。

本发明的另一核心是提供一种基于上述破碎辊磨损检测装置的破碎机以及破碎辊磨损检测方法。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2，图1为本发明实施例提供的破碎辊磨损检测装置的俯视图，图2为本发明实施例提供的破碎辊磨损检测装置的侧视图。

本发明实施例中公开了一种用于检测破碎辊1磨损情况的破碎辊磨损检测装置，该破碎辊磨损检测装置包括图像采集装置2以及控制装置。

其中，图像采集装置2用于设置于破碎辊1的一侧，其镜头朝向破碎辊1以采集破碎辊1的图像；控制装置与图像采集装置2相连，控制装置用于根据图像采集装置2采集到的破碎辊图像获取破碎辊1上各处的磨损量，并将获取的磨损量向用户进行反馈，或者，控制装置在破碎辊1上任意一处的磨损量超出预设值时向用户进行反馈或控制破碎机按照预定指令动作用于采集破碎辊1的图像。

可以看出，与现有技术相比，本发明实施例提供的破碎辊磨损检测装置在应用时，首先获取初始时刻破碎辊1的图像信息，即破碎辊1进行破碎工作前的图像，此时破碎辊1未磨损，根据初始时刻破碎辊1的图像信息生成初始时刻破碎辊轮廓，并获取破碎辊1实物尺寸与初始时刻破碎辊轮廓尺寸的缩放比例；然后启动破碎机开始破碎物料，并获取破碎机开始破碎物料后某一时刻破碎辊1的图像信息，根据该图像信息生成当前时刻破碎辊轮廓；根据初始时刻破碎辊轮廓、当前时刻破碎辊轮廓以及缩放比例获取破碎辊1表面各点的磨损量；若破碎辊1表面各点的磨损量的最大值大于等于预设最大磨损量的预设比例时，该预设比例小于100％，则发出报警信号；若破碎辊1表面各点的磨损量的最大值大于等于预设最大磨损量，则发出故障信号并使破碎机停机，若破碎辊1表面各点的磨损量的最大值小于预设最大磨损量的预设比例，则获取当前时刻破碎辊1表面各点的磨损量的差值，若破碎辊1表面任意相邻两点的磨损量的差值大于等于预设磨损量差值，则说明破碎辊1出现局部剥落或崩边，此时反馈报警信号，若破碎辊1表面任意相邻两点的磨损量的差值小于预设磨损量差值，说明破碎辊1不存在局部剥落或崩边现象，则对破碎辊1进行下一检测周期的检查；由此可见，通过上述破碎辊磨损检测装置，可以自动检测破碎辊1的磨损情况并向用户反馈，从而使用户能够及时、准确地了解破碎辊1磨损情况，并保证破碎机的破碎效果，避免生产事故的发生。

作为优选地，上述图像采集装置2包括工业摄像机201、照明光源202以及支架203，工业摄像机201以及照明光源202设置于支架203上且工业摄像机201的镜头朝向破碎辊1，工业摄像机201与控制装置相连，为了精确识别破碎辊1的轮廓，同时抑制运动拖影，可以选择高分辨率、高帧率的工业摄像机201，其帧速要求到达至少90帧/秒的速度，相机像素要求130万像素以上。与工业摄像机201连接的控制装置可考虑用高性能工控机，并有较大容量的存储空间，用于存储一定数量的图片，图像分析处理程序可以在高性能工控机的CPU上运行，照明光源202为工业摄像机201提供光线，以便于破碎辊1的图像识别。

工业摄像机201和/或照明光源202外罩设有防尘罩，该防尘罩用于保护光源或工业摄像机201灯等易损器件，同时防止外部扬尘或者其他湿粉尘粘连到工业摄像机201的镜头或者光源上，从而影响视觉分析结果。

作为优选地，可在防尘罩外设置用于对防尘罩进行清理的吹扫装置，该吹扫装置由气源、电磁阀以及喷嘴构成，喷嘴通过电磁阀连接于气源，电磁阀与控制装置连接，控制装置控制电磁阀按照预设频率开启对防尘罩进行吹扫，以保持防尘罩的清洁。

本发明实施例还提供了一种破碎机，该破碎机包括至少一对相互配合的破碎辊1以及对应每个破碎辊1安装的一套如上述实施例所述的破碎辊磨损检测装置，由于上述破碎辊磨损检测装置具有上述技术效果，则采用该破碎辊磨损检测装置的破碎机的技术效果请参考上述实施例。

本发明实施例还提供了一种基于上述实施例所述的破碎辊磨损检测装置的破碎辊1磨损检测方法，该方法包括步骤：

1)获取初始时刻破碎辊1的图像信息，根据该图像信息生成初始时刻破碎辊轮廓，并获取破碎辊1实物尺寸与初始时刻破碎辊轮廓尺寸的缩放比例；

在控制系统中输入破碎辊1的实物尺寸，然后以工业摄像机201实时采集破碎辊1的图像信息，并存储在控制装置中，控制装置对图像信息进行处理后得到破碎辊轮廓及相应的缩放比例，获取图像如图3a所示；

2)获取破碎机开始破碎物料后某一时刻破碎辊1的图像信息，根据该图像信息生成当前时刻破碎辊轮廓；

与获取初始时刻破碎辊轮廓过程相似，获取图像如图3b所示，工业摄像机201采集一次图像为一个检测周期；

3)根据初始时刻破碎辊轮廓、当前时刻破碎辊轮廓以及缩放比例获取破碎辊1表面各点的磨损量；若破碎辊1表面各点的磨损量的最大值大于等于预设最大磨损量的预设比例时，该预设比例小于100％，则发出报警信号；若破碎辊1表面各点的磨损量的最大值大于等于预设最大磨损量，则发出故障信号并使破碎机停机，若破碎辊1表面各点的磨损量的最大值小于预设最大磨损量的预设比例，则进入步骤4)；

在本发明实施例中，上述预设最大磨损量为破碎辊1表面的耐磨层厚度，由破碎辊1出厂决定，预设比例为90％；

4)获取当前时刻破碎辊1表面各点的磨损量的差值，若破碎辊1表面任意相邻两点的磨损量的差值大于等于预设磨损量差值，则反馈报警信号，若破碎辊1表面任意相邻两点的磨损量的差值小于预设磨损量差值，则返回步骤2)；

将破碎辊1表面各点的磨损量沿破碎辊1轴向进行离散，离散单元值小于燃料粒度要求的有效值3mm，此时控制装置计算当前检测周期内破碎辊1表面相邻点的磨损量的差值δ₂-δ₁、δ₃-δ₂、...、δ_n-δ_n-1，若δ_n-δ_n-1大于等于预设磨损量差值，则反馈报警信号，若δ_n-δ_n-1小于预设磨损量差值，则返回步骤2)，继续进行下一检测周期，直到破碎工作完成，破碎机停机。

δ_n-δ_n-1大于等于预设磨损量差值，说明破碎辊1出现了局部脱块或崩边，如图4所示，上述预设磨损量差值由物料的磨损特性决定，物料越难磨损，预设磨损量差值越小，其由现场设备调试时根据实验确定。

作为优选地，上述步骤1)以及步骤2)中，根据采集的破碎辊1的图像信息生成破碎辊轮廓的具体步骤包括：

a1)对获取的破碎辊1的图像信息进行裁剪，并对裁剪后的图像信息依次进行灰度化处理、滤波处理以及锐化处理；

a2)对经过上述处理的图像信息进行分割，使图像信息中破碎辊1区域与背景分离，并对分理出的破碎辊1区域进行二值化处理得到破碎辊1区域的二值化图像；

a3)对上述二值化图像进行连通区域标记，通过边缘检测算法检测出二值化图像中的边缘点，将检测出的边缘点依次连接形成破碎辊轮廓。

更进一步地，步骤a1)中，采用单分量法、最大值法、平均值法、加权平均法中的任意一种对裁剪后的图像信息进行灰度化处理，采用梯度法处理比如拉普拉斯算子进行锐化处理。

作为优选地，步骤3)中根据初始时刻破碎辊轮廓、当前时刻破碎辊轮廓以及缩放比例获取破碎辊1表面各点的磨损量的具体步骤包括：

b1)获取初始时刻破碎辊轮廓与当前时刻破碎辊轮廓的差集，并计算差集任意位置沿垂直于破碎辊1轴向方向的数值；

初始时刻破碎辊轮廓与当前时刻破碎辊轮廓的差集指两个轮廓的不重叠区域，如图3c所示；

b2)将上述各数值乘以缩放比例，获得破碎辊1表面任意位置的磨损量。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种破碎辊磨损检测装置，其特征在于，包括：

图像采集装置，用于采集破碎辊的图像；

控制装置，所述控制装置与所述图像采集装置相连，所述控制装置用于根据所述图像采集装置采集到的破碎辊图像获取破碎辊上各处的磨损量，并将获取的磨损量向用户进行反馈，或者，所述控制装置在破碎辊上任意一处的磨损量超出预设值时向用户进行反馈或控制破碎机按照预定指令动作。

2.根据权利要求1所述的破碎辊磨损检测装置，其特征在于，所述图像采集装置包括支架、工业摄像机以及照明光源，所述工业摄像机以及所述照明光源设置于所述支架上且所述工业摄像机的镜头朝向破碎辊，所述工业摄像机与所述控制装置相连。

3.根据权利要求2所述的破碎辊磨损检测装置，其特征在于，所述工业摄像机和/或所述照明光源外罩设有防尘罩。

4.根据权利要求3所述的破碎辊磨损检测装置，其特征在于，所述防尘罩外设置有用于对所述防尘罩进行清理的吹扫装置。

5.一种破碎机，其特征在于，包括：

至少一对相互配合的破碎辊；

每个所述破碎辊均对应安装有一套如权利要求1-4任意一项所述的破碎辊磨损检测装置。

6.一种基于权利要求1-4任意一项所述的破碎辊磨损检测装置的破碎辊磨损检测方法，其特征在于，包括步骤：

1)获取初始时刻破碎辊的图像信息，根据该图像信息生成初始时刻破碎辊轮廓，并获取破碎辊实物尺寸与初始时刻破碎辊轮廓尺寸的缩放比例；

2)获取破碎机开始破碎物料后某一时刻破碎辊的图像信息，根据该图像信息生成当前时刻破碎辊轮廓；

3)根据所述初始时刻破碎辊轮廓、所述当前时刻破碎辊轮廓以及所述缩放比例获取破碎辊表面各点的磨损量；若破碎辊表面各点的磨损量的最大值大于等于预设最大磨损量的预设比例时，该预设比例小于100％，则发出报警信号；若破碎辊表面各点的磨损量的最大值大于等于预设最大磨损量，则发出故障信号并使破碎机停机，若破碎辊表面各点的磨损量的最大值小于预设最大磨损量的预设比例，则进入步骤4)；

4)获取当前时刻破碎辊表面各点的磨损量的差值，若破碎辊表面任意相邻两点的磨损量的差值大于等于预设磨损量差值，则反馈报警信号，若破碎辊表面任意相邻两点的磨损量的差值小于预设磨损量差值，则返回所述步骤2)。

7.根据权利要求6所述的破碎辊磨损检测方法，其特征在于，所述步骤1)以及所述步骤2)中，根据采集的破碎辊的图像信息生成破碎辊轮廓的具体步骤包括：

a1)对获取的破碎辊的图像信息进行裁剪，并对裁剪后的图像信息依次进行灰度化处理、滤波处理以及锐化处理；

a2)对经过上述处理的图像信息进行分割，使图像信息中破碎辊区域与背景分离，并对分理出的破碎辊区域进行二值化处理得到破碎辊区域的二值化图像；

a3)对上述二值化图像进行连通区域标记，通过边缘检测算法检测出二值化图像中的边缘点，将检测出的边缘点依次连接形成破碎辊轮廓。

8.根据权利要求7所述的破碎辊磨损检测方法，其特征在于，所述步骤a1)中，采用单分量法、最大值法、平均值法、加权平均法中的任意一种对裁剪后的图像信息进行灰度化处理。

9.根据权利要求6-8任意一项所述的破碎辊磨损检测方法，其特征在于，所述步骤3)中根据所述初始时刻破碎辊轮廓、所述当前时刻破碎辊轮廓以及所述缩放比例获取破碎辊表面各点的磨损量的具体步骤包括：

b1)获取所述初始时刻破碎辊轮廓与所述当前时刻破碎辊轮廓的差集，并计算差集任意位置沿垂直于破碎辊轴向方向的数值；

b2)将上述各数值乘以缩放比例，获得破碎辊表面任意位置的磨损量。

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