CN113959712A - 一种用于链条磨损监测的可视化系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于链条磨损监测的可视化系统和方法，链条检测装置与链条检测模块连接，链条检测模块分别与链条可视化模块、寿命预测模块连接，链条可视化模块与链条检测模块、映射赋值模块、寿命预测模块、特征模型存储模块、用户交互模块、用户移动端连接，调用已建立的链条特征模型，根据当前采集链节的信息在特征模型中映射给对应链节模型并展示，对剩余寿命小于设定阈值的链节信息进行展示，在特征模型中存储当前采集链节的信息，对于剩余寿命小于设定阈值的链节信息发送到用户移动端，用户交互模块用于用户对特征模型中的链节信息进行手动更新操作。该发明能够对链条磨损情况精确模拟及可视化显示，对链节剩余寿命进行预测。
Description
技术领域
本发明涉及工业输送链领域，尤其涉及一种用于链条磨损监测的可视化系统和方法。
背景技术
模锻易拆链主要用于悬挂输送机，是链式输送机中的主要传动部件，模锻易拆链主几乎应用在所有工业领域的物流输送生产线中，例如汽车、家电、冶金、轻工等行业，模锻易拆链的链条多使用圆环链，圆环链运动机理相同，为刚性啮合运动，在使用过程中主要失效形式为磨损失效。
现有技术中，由于模锻易拆链在生产线中的分布广，无法实时精确的对链条磨损情况进行监测，无法预测链条剩余寿命以便及时对失效链条进行更换，导致整个生产线容易在生产输送过程中发生故障。
亟待发明一种用于链条磨损监测的可视化系统和方法，能够对链条磨损情况进行有效的监测并可视化显示，对链条剩余寿命进行预测，以便及时提醒用户进行更换维修。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种用于链条磨损监测的可视化系统和方法，能够解决上述技术问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于链条磨损监测的可视化系统，包括链条检测模块、链条可视化模块、映射赋值模块、寿命预测模块、特征模型存储模块、用户交互模块、链条检测装置和用户移动端：
所述链条检测装置，固定设置在生产线的链条侧方，用于将当前采集链节的图像信息发送到所述链条检测模块，并接收所述链条检测模块的控制信号；
所述链条检测模块，分别与所述链条检测装置、所述链条可视化模块以及所述寿命预测模块通过通信接口连接，分析当前采集链节的图像信息，计算链节中相邻内链环的间距，将当前采集链节中相邻内链环的间距发送给所述链条可视化模块和寿命预测模块；
所述寿命预测模块，依据相邻内链环的间距对当前采集链节进行剩余寿命计算；
所述链条可视化模块，分别与所述链条检测模块、映射赋值模块、寿命预测模块、特征模型存储模块、用户交互模块、用户移动端通过通信接口连接，调用已建立的特征模型，在特征模型中展示当前采集链节的对应链节模型，展示剩余寿命小于设定阈值的链节信息，对于剩余寿命小于设定阈值的链节信息发送到用户移动端；
所述映射赋值模块，用于将当前采集链节与特征模型中的对应链节模型进行映射并赋值；
所述特征模型存储模块，用于存储特征模型，所述特征模型包括链条模型和链条检测装置模型，链条模型包括轨道模型、轨道模型上悬挂的依次连接的链节模型，轨道模型上设置有链节模型的编号，所述特征模型存储模块还存储有链节模型的历史信息，包括链节模型的编号、相邻内链环的间距以及剩余寿命信息；
所述用户交互模块，用于对链条模型中的相邻内链环的间距以及剩余寿命信息进行手动更新操作。
该系统能够对实际的生产线的链条信息进行采集分析，并对应展示在特征模型中，能够对链条的磨损情况进行有效地监测，对链节寿命精确的预测，便于及时更换即将磨损失效的链节。
进一步的，所述链条检测装置包括传感器、摄像头和喷涂装置，所述传感器、所述摄像头和所述喷涂装置分别与所述链条检测模块连接，所述传感器检测到链节信号，传送给所述链条检测模块，所述链条检测模块控制摄像头工作，拍摄当前采集链节的图像信息传送给所述链条检测模块，所述喷涂装置接收链条检测模块的控制信号，对相邻内链环的间距超过设定阈值的链节进行喷涂。
该装置结构简单，操作便捷，内链环的端头运行到传感器处则触发一次信号，摄像头拍摄一次链节图像，能够达到无接触检测的效果，并且有利于对间距超过设定阈值的链节进行查找。
进一步的，所述链条可视化模块包括模型展示模块、寿命展示模块，所述模型展示模块用于展示链条模型和链条检测装置模型，以贴图着色的形式区分展示剩余寿命小于设定阈值的链节模型，所述寿命展示模块用于展示剩余寿命小于设定阈值的链节的编号、数量、剩余寿命。
该设置可以达到分区域并行展示的效果，能够弹出各模块单独展示，单独操作。
进一步的，所述轨道模型的编号与链条移动轨道上的编号一一对应。
便于实物链条、轨道等与特征模型中各模型进行映射。
进一步的，用于链条磨损监测的可视化系统还包括LED信号灯带， LED信号灯带固定设置在链条移动的轨道上，包括多个间隔设置的LED信号灯，所述LED信号灯数量与各链节对应，所述LED信号灯与所述寿命预测模块通过通信接口连接，剩余寿命小于设定阈值的链节对应位置的LED信号灯发出深红色灯光信号，剩余寿命不小于设定阈值的链节对应位置LED信号灯保持关闭状态，当链节发生移动时，剩余寿命小于设定阈值的链节运动到的位置对应的LED信号灯发出深红色灯光信号，剩余寿命不小于设定阈值的链节运动到的位置对应的LED信号灯不发出灯光信号。便于在生产线的链条中查找剩余寿命小于设定阈值的链节。
本发明还提出一种用于链条磨损监测的可视化方法，应用于上述任一所述用于链条磨损监测的可视化系统，步骤如下：
步骤1：启动用于链条磨损监测的可视化系统；
步骤2：系统初始化，从所述特征模型存储模块向所述链条可视化模块导入特征模型，加载各链节模型的历史信息，使得链条检测装置所对应链节位置与特征模型中一致，加载各链节模型的剩余寿命；
步骤3：等待所述传感器信号；
步骤4：所述传感器是否检测到链节信号，如果检测到链节信号，则向所述链条检测模块发送信号，所述链条检测模块控制所述摄像头动作，转入步骤5，如果没有检测到链节信号，则返回步骤3；
步骤5：所述摄像头拍摄当前采集链节的图像信息发送给所述链条检测模块；
步骤6：所述链条检测模块记录当前采集链节的信息、计算当前链节中所包括的相邻内链环的间距；
步骤7：所述链条检测模块分析当前链节中相邻内链环的间距是否大于设定阈值M，如果是进入步骤8，如果否进入步骤9；
步骤8：所述链条检测模块控制所述喷涂装置开启对当前采集链节进行喷涂；
步骤9：所述链条可视化模块获取当前采集链节的信息，所述映射赋值模块将当前采集链节与链条特征模型中对应链节模型进行映射，并将当前采集链节的信息赋值给对应链节模型；
步骤10：所述寿命预测模块获取当前采集链节的信息，根据当前采集链节所包括的相邻内链环的间距计算当前采集链节的剩余寿命；
步骤11：所述寿命预测模块判断当前采集链节的剩余寿命是否小于设定阈值t，如果是则进入步骤12，如果否返回步骤3；
步骤12：所述链条可视化模块的模型展示模块在调取的特征模型上给对应链节模型贴图着色，所述寿命展示模块展示剩余寿命小于设定阈值的链节在链条特征模型中的编号、数量以及剩余寿命，当前采集链节对应的LED信号灯发出灯光信号，当前采集链节的移动时，运动到的位置对应的LED信号灯发出灯光信号；
步骤13：所述链条可视化模块的发送剩余寿命小于设定阈值的链节信息到用户移动端，包括剩余寿命不小于设定阈值的链节在链条特征模型中的编号、数量以及剩余寿命信息，以提示用户进行链节更换，返回S3。
进一步的，所述步骤6中所述链条检测模块计算当前采集链节中所包括的相邻内链环的间距具体方法为：
步骤61：所述链条检测模块根据摄像头采集的图片获取当前采集链节中相邻内链环的测量间距X 1 ；
步骤62：所述链条检测模块根据摄像头采集的图片获取左侧的内链环中线到末端的测量长度L 1 和右侧的内链环的端头到内链环中线的测量长度L 2 ；
步骤63：计算左侧内链环和右侧内链环的油污厚度，已知各链环原始长度为L，左链环的末端油污的厚度为ΔL 1 =L 1 -L/2，右链环的端头油污的厚度为ΔL 2 =L 2 -L/2；
步骤64：计算真实的相邻内链环的间距X=X 1 +ΔL 1 +ΔL 2 =X 1 +L 1 +L 2 -L。
由于内链环表面存在油污，油污厚度会对相邻内链环的间距造成干扰，需要排除油污厚度干扰，使得相邻内链环的间距计算更加精确。
进一步的，所述步骤9中所述映射赋值模块将当前链节与链条特征模型中对应链节模型进行映射，并将当前链节的采集信息赋值给对应链节模型的具体方法为：
步骤91：判断特征模型中链条检测装置模型所正对链节模型的历史信息是否和当前所采集链节的一致，如果一致则转入步骤93，如果不一致转入步骤92；
步骤92：重新加载的链节的编号、以及各编号所对应的相邻内链环的间距、链节的剩余寿命以及贴图着色信息，使链条检测装置模型所正对链节模型和当前所采集链节的历史信息一致；
步骤93：保持各链环的编号静止，将所有链节模型当前加载的间距、剩余寿命以及贴图着色信息沿当前采集链节移动方向成组移动一位，存储到相邻链节模型中；
步骤94：使与链条检测装置模型所正对链节模型相邻的链节模型映射为当前采集链节的对应链节模型，清空对应链节模型中的间距、剩余寿命以及贴图着色信息；
步骤95：将当前采集链节计算的间距和计算的剩余寿命信息赋值给与对应链节模型。
进一步的，所述步骤10中根据当前采集链节所包括的相邻内链环的间距预测当前采集链节的剩余寿命的具体方法为：
步骤101：计算当前链节中左侧内链环末端和右侧内链环端头的磨损体积，根据公
式ΔV=（K/H）FD，其中
是链条材料的磨损因子，
是链条材料的硬度，
是轴向载荷，均为
常数，D为旋转弧长，D=（πr/180）*θ，其中
是外链环和内链环的端头半径，
是外链环和内
链环的最大转动夹角。则当前左侧内链环末端磨损体积ΔV 1 =（Kπrθ 1 F）/ 180 H，当前右侧内
链环端头磨损体积ΔV 2 =（Kπrθ 2 F）/ 180 H；
步骤102：计算当前链节中左侧内链环末端和右侧内链环端头的磨损距离，根据Δ d=ΔV/ΔS，ΔS= 
，其中
是内链环在连接处的高度，则当前左侧内链环末端磨损距离Δd 1 =ΔV 1 /πrh=（ Kθ 1 F）/ 180 Hh；当前右侧内链环端头磨损距离Δd 2 =ΔV 2 /πrh=（ Kθ 2 F）/ 180 Hh;
步骤103：根据磨损距离计算当前左侧内链环和右侧内链环的单位时间磨损距离，已知链环运行速度υ和链环运行一个周期的距离W，链条运行一个周期时间为T，T=W/υ，得到当前左侧内链环单位时间链环磨损距离d 1 =Δd 1 /T=（ Kθ 1 F）W/ 180 Hhυ；当前右侧内链环单位时间链环磨损距离d 2 =Δd 2 /T=（ Kθ 2 F）W/ 180 Hhυ；
步骤104：根据真实的相邻链环的间距计算相邻链环已有的磨损距离，已知相邻链环的原始间距为X 0 ，左侧内链环的末端到外链环中线的原始距离为N，根据当前链节图像信息获取到左侧内链环的末端到外链环中线当前距离为N 1 ，则当前左侧内链环的末端已磨损距离为ΔR 1 =N 1 +ΔL 1 -N=N 1 + L 1 -L/2-N；当前右侧内链环的端头已磨损距离为ΔR 2 = X-X 0 -Δ R 1 =X-X 0 -N 1 -L 1 +L/2+N；
步骤105：计算当前左侧内链环末端的剩余寿命t 1 =（Δd 1 -ΔR 1 ）/ d 1 =W/υ-( N 1 + L 1 -L/2-N)*180HhW/ Kθ 1 Fυ；计算当前右侧内链环端头的剩余寿命t 2 =（Δd 2 -ΔR 2 ）/ d 2 =W/υ- ( X-X 0 -N 1 -L 1 +L/2+N)*180HhW/ Kθ 2 Fυ。
链节的剩余寿命由左侧内链环末端或右侧内链环端头其中一个剩余寿命来决定，左侧内链环末端或右侧内链环端头其中一个失效则标志整个链节的失效，需要对整个链节进行更换。
进一步的，所述步骤13中所述链条可视化模块的发送剩余寿命不小于设定阈值的链节信息到用户移动端还包括发送限定更换时间信息，以提醒用户在在限定时间内更换剩余寿命不小于设定阈值的链节。
本发明所述的一种用于链条磨损监测的可视化系统和方法，与现有技术相比具有以下优势：
（1）本发明所述的一种用于链条磨损监测的可视化系统和方法，自动化程度高，无需人工干扰，无需接触式操作既能有效监测实际生产流水线上的链条磨损情况，又对链节寿命进行精确的预测，便于及时更换即将磨损失效的链节；
（2）本发明所述的一种用于链条磨损监测的可视化系统和方法，能够对每个链节进行检测，能够清晰地展示剩余寿命小于设定阈值的链节，并且对其进行跟踪显示，便于后续查找更换。
（3）本发明所述的一种用于链条磨损监测的可视化系统和方法，能够将需要更换的链节及时发送给用户端，提醒用户在限定时间内进行更换。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的用于链条磨损监测的可视化系统结构示意图；
图2为本发明实施例中用于链条磨损监测的可视化方法流程图；
图3为本发明实施例中利用快速定位模块根据当前链节的采集信息在整个链条特征模型中快速查找的流程图；
图4为本发明实施例所述生产线上链条检测装置与链条相对位置示意图；
图5为本发明实施例所述链节结构主视图；
图6为本发明实施例所述链节结构俯视图。
附图标记说明：
1、链条检测装置；2、链条；3、内链环；31、末端油污；32、端头油污；33、内链环中线；4、外链环；41、外链环中线；5、轨道。
具体实施方式
需要说明的是，在本发明中涉及“上”、“下”、“左”、“右”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。“上”、“下”方位以实际安装位置为准，“左”、“右”等以图中标注为准，另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当实施例之间的技术方案能够实现结合的，均在本发明要求的保护范围之内。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
具体实施例如图1所示，一种用于链条磨损监测的可视化系统，应用在生产线的链条系统上，包括链条检测模块、链条可视化模块、映射赋值模块、寿命预测模块、特征模型存储模块、用户交互模块、链条检测装置和用户移动端：
所述链条检测装置，固定设置在生产线的链条侧方，用于将当前采集链节的图像信息发送到所述链条检测模块，并接收所述链条检测模块的控制信号；
所述链条检测模块，分别与所述链条检测装置、所述链条可视化模块以及所述寿命预测模块通过通信接口连接，分析当前采集链节的图像信息，计算链节中相邻内链环的间距，将当前采集链节中相邻内链环的间距发送给所述链条可视化模块和寿命预测模块；
所述寿命预测模块，依据相邻内链环的间距对当前采集链节进行剩余寿命计算；
所述链条可视化模块，分别与所述链条检测模块、映射赋值模块、寿命预测模块、特征模型存储模块、用户交互模块、用户移动端通过通信接口连接，调用已建立的特征模型，在特征模型中展示当前采集链节的对应链节模型，展示剩余寿命小于设定阈值的链节信息，对于剩余寿命小于设定阈值的链节信息发送到用户移动端；
所述映射赋值模块，用于将当前采集链节与特征模型中的对应链节模型进行映射并赋值；
所述特征模型存储模块，用于存储特征模型，所述特征模型包括链条模型和链条检测装置模型，链条模型包括轨道模型、轨道模型上悬挂的依次连接的链节模型，轨道模型上设置有链节模型的编号，所述特征模型存储模块还存储有链节模型的历史信息，包括链节模型的编号、相邻内链环的间距以及剩余寿命信息；
所述用户交互模块，用于对链条模型中的相邻内链环的间距以及剩余寿命信息进行手动更新操作。
具体的如图4所示，在实际工厂生产线中链条系统包括链条2和链条2上方的轨道5，轨道5环状设置，用于悬挂链条2，并使链条2连接的辊轮沿轨道5循环运行，链条检测装置1固定在链条内侧或外侧，位置不动，用于对链条中的链节进行检测，如图5所示，以图4中链条2沿轨道顺时针转动为例，内链环左侧为端头，右侧为末端，链节包括左侧内链环3的末端、外链环4以及右侧内链环3的端头，而左侧内链环3的端头与连接的外链环4形成左侧相邻的链节，右侧内链环3的末端与连接的外链环4形成右侧相邻的链节，以当前图中显示的链节为例，左侧内链环3的末端以及右侧内链环3的端头设置在外链环4中部，分别通过销轴可转动连接，因此与销轴连接处容易发生磨损，使得左侧内链环3的末端以及右侧内链环3的端头的距离变大，该距离为相邻内链环的间距，用以判断内链环的磨损情况。
优选的，链条静止时，对每个链节赋予编号，在轨道上方对应各链节的位置标记编号，编号按链条运行的方向依次排序，便于查找链节，链条运动时，后一个链节经过前一个链节所在编号位置。
特征模型与实际工厂生产线中链条系统结构相同，但是特征模型中的链条模型为静止状态，实际链条为运动状态，轨道模型的编号与链条移动的轨道上的编号一一对应，便于实物链条、轨道等与特征模型中各模型进行映射。
进一步的，用于链条磨损监测的可视化系统还包括LED信号灯带， LED信号灯带固定设置在链条移动的轨道上，包括多个间隔设置的LED信号灯，所述LED信号灯数量与各链节对应，间隔长度与内链环3长度相等，所述LED信号灯与所述寿命预测模块通过通信接口连接，剩余寿命小于设定阈值的链节对应位置的LED信号灯发出深红色灯光信号，剩余寿命不小于设定阈值的链节对应位置LED信号灯保持关闭状态，当链节发生移动时，剩余寿命小于设定阈值的链节运动到的位置对应的LED信号灯发出深红色灯光信号，剩余寿命不小于设定阈值的链节运动到的位置对应的LED信号灯不发出灯光信号。便于在生产线的链条中查找剩余寿命小于设定阈值的链节。
具体的，链条检测装置包括传感器、摄像头和喷涂装置，传感器、摄像头和喷涂装置分别与链条检测模块连接，传感器检测到链节信号，传送给链条检测模块，链条检测模块控制摄像头工作，采集链节图像信息传送给链条检测模块，链条检测模块分析当前采集链节的间距后，喷涂装置接收链条检测模块的信号，对超过设定间距阈值M的链节进行喷涂。
具体的，链条可视化模块包括模型展示模块、寿命展示模块，模型展示模块与寿命展示模块能够互通信息，并行展示，并且可以单独调用其中一个模块进行信息展示，模型展示模块用于以3D形式展示链条模型和链条检测装置模型，以贴图着色的形式区分展示剩余寿命小于设定阈值的链节模型，所述寿命展示模块用于展示剩余寿命小于设定阈值的链节的编号、数量、剩余寿命。
如图2和图3所示，本发明还提出一种用于链条磨损监测的可视化方法，应用于上述任一所述用于链条磨损监测的可视化系统，步骤如下：
步骤1：启动用于链条磨损监测的可视化系统；
步骤2：系统初始化，从所述特征模型存储模块向所述链条可视化模块导入特征模型，加载各链节模型的历史信息，使得链条检测装置所对应链节位置与特征模型中一致，加载各链节模型的剩余寿命；
步骤3：等待所述传感器信号；
步骤4：所述传感器是否检测到链节信号，如果检测到链节信号，则向链条检测模块发送信号，所述链条检测模块控制所述摄像头动作，转入步骤5，如果没有检测到链节信号，则返回步骤3；
由于相邻内链环3存在间距，传感器只有在内链环3经过的时候能够检测到信号，该实施例中链条2顺时针移动，所以传感器在内链环3左侧端头经过时触发，检测到信号，发送给链条检测模块，链条检测模块控制摄像头动作进行采集。
步骤5：所述摄像头拍摄当前采集链节的图像信息发送给所述链条检测模块；
步骤6：所述链条检测模块记录当前采集链节的信息、计算当前采集链节中所包括的相邻内链环3的间距；
参考图5所示，所述链条检测模块计算当前采集链节中所包括的相邻内链环的间距具体方法为：
步骤61：所述链条检测模块根据摄像头采集的图片获取当前链节中相邻内链环3的测量间距X 1 ；
步骤62：所述链条检测模块根据摄像头采集的图片获取左侧的内链环中线33到末端的测量长度L 1 和右侧的内链环3的端头到内链环中线33的测量长度L 2 ；
内链环中线为提前标记在内链环上的，标记材料采用硫酸铜，标记后显示紫红色，较为醒目，且不易掉色，采集图片后需要进行图像处理将标记处像素提取出来，同时提取内链环末端和端头边缘的像素，再进行长度计算。
步骤63：计算左侧内链环3和右侧内链环3的油污厚度，已知各链环原始长度为L，L为常数，左侧内链环的末端油污31的厚度为ΔL 1 =L 1 -L/2，右侧内链环的端头油污32厚度为ΔL 2 =L 2 -L/2；内链环3和外链环4连接处销轴需要润滑油润滑，润滑油溢出在内链环3端头和末端表面所以会存在油污干扰，影响间距的计算，所以要排除油污干扰，将油污的厚度计算在内，使得计算更加精确。
步骤64：计算真实的相邻链环的间距X=X 1 +ΔL 1 +ΔL 2 =X 1 +L 1 +L 2 -L。
步骤7：所述链条检测模块分析当前采集链节中相邻内链环3的间距是否大于设定阈值M，M为常数，根据工厂内载货量决定，如果是进入步骤8，如果否进入步骤9；
步骤8：所述链条检测模块控制所述喷涂装置开启对当前采集链节进行喷涂；
步骤9：所述链条可视化模块获取当前采集链节的信息，所述映射赋值模块将当前采集链节与链条特征模型中对应链节模型进行映射，并将当前采集链节的信息赋值给对应链节模型；
具体方法为：
步骤91：判断特征模型中链条检测装置模型所正对链节模型的历史信息是否和当前所采集链节的一致，如果一致则转入步骤93，如果不一致转入步骤92；
步骤92：重新加载的链节的编号、以及各编号所对应的相邻内链环的间距、链节的剩余寿命以及贴图着色信息，使链条检测装置模型所正对链节模型和当前所采集链节的历史信息一致；
步骤93：保持各链环的编号静止，将所有链节模型当前加载的间距、剩余寿命以及贴图着色信息沿当前采集链节移动方向成组移动一位，存储到相邻链节模型中；
步骤94：使与链条检测装置模型所正对链节模型相邻的链节模型映射为当前采集链节的对应链节模型，清空对应链节模型中的间距、剩余寿命以及贴图着色信息；
步骤95：将当前采集链节计算的间距和计算的剩余寿命信息赋值给与对应链节模型。
步骤10：所述寿命预测模块获取当前采集链节的信息以及中相邻内链环3的间距，根据当前采集链节所包括的相邻内链环3的间距预测当前采集链节的剩余寿命；
结合图5和图6所示，具体方法为：
步骤101：计算当前采集链节中左侧内链环3末端和右侧内链环3端头的磨损体积，
根据公式ΔV=（K/H）FD，其中
是链条材料的磨损因子，
是链条材料的硬度，
是轴向载
荷，均为常数，根据生产厂家提供，D为旋转弧长，D=（πr/180）*θ，其中
是外链环4和内链环
3端头的半径，外链环4和内链环3两端端头半径相等，均为r，r为常数，
是外链环和内链环
的最大转动夹角，由于链条2沿生产线环形循环，会转换方向，外链环4和内链环3存在转动
夹角，即从俯视图中外链环4和内链环3分别做对称线，在初始位置两个对称线重合，转动夹
角为0，外链环4和内链环3从两个对称线初始位置到绕销轴转动到最大位置后两个对称线
形成的的转动夹角为
，之后两个对称线仍重合，转动夹角为0，磨损发生在该区域内，
由
生产线的工况决定，在链条转弯处出现，为固定值，由测量得到。由于左侧内链环3和外链环
4、外链环4和右侧内链环3最大转动夹角不同，因此磨损体积不同，确定当前左侧内链环3末
端磨损体积ΔV 1 =（Kπrθ 1 F）/ 180 H，当前右侧内链环3端头磨损体积ΔV 2 =（Kπrθ 2 F）/ 180 H；
步骤102：计算当前采集链节中左侧内链环3末端和右侧内链环3端头的磨损距离，
根据磨损体积除以磨损面积计算出能够消耗的磨损距离，Δd=ΔV/ΔS，ΔS= 
，其中
是内链环3在连接处的高度，该高度值为常数，根据内链环3尺寸确定，则当前左侧内链环3
末端磨损距离Δd 1 =ΔV 1 /πrh=（ Kθ 1 F）/ 180 Hh；当前右侧内链环3端头磨损距离Δd 2 =ΔV 2 / πrh=（ Kθ 2 F）/ 180 Hh；
步骤103：根据磨损距离计算当前左侧内链环3和右侧内链环3的单位时间的磨损距离，已知链环运行速度υ和链环运行一个周期的距离W，链条运行一个周期时间为T，T=W/ υ，W和υ为常数，由实际中生产线工况决定，得到当前左侧内链环3单位时间链环磨损距离d 1 =Δd 1 /T=（ Kθ 1 F）W/ 180 Hhυ；当前右侧内链环3单位时间链环磨损距离d 2 =Δd 2 /T=（ Kθ 2 F） W/ 180 Hhυ；
步骤104：根据真实的相邻内链环3的间距计算相邻内链环3已有的磨损距离，已知相邻内链环3的原始间距为X 0 ，左侧内链环3的末端到外链环中线41的原始距离为N，X 0 和N在链条第一次使用前测得，为常数，取值由链条种类、内外链环长度以及内外链环的装配决定，根据当前链节图像信息获取到左侧内链环3的末端到外链环中线41当前距离为N 1 ，则当前左侧内链环3的末端已磨损距离为ΔR 1 =N 1 +ΔL 1 -N=N 1 + L 1 -L/2-N；当前右侧内链环3的端头已磨损距离为ΔR 2 = X-X 0 -ΔR 1 =X-X 0 -N 1 -L 1 +L/2+N；
步骤105：计算当前左侧内链环3末端的剩余寿命t 1 =（Δd 1 -ΔR 1 ）/ d 1 =W/υ-( N 1 + L 1 -L/2-N)*180HhW/ Kθ 1 Fυ；计算当前右侧内链环3端头的剩余寿命t 2 =（Δd 2 -ΔR 2 ）/ d 2 =W/ υ-( X-X 0 -N 1 -L 1 +L/2+N)*180HhW/ Kθ 2 Fυ。
外链环中线41也为提前标记，标记材料采用硫酸铜，标记后显示紫红色，较为醒目，且不易掉色，采集图片后需要进行图像处理将标记处像素提取出来，再进行长度的计算。
步骤11：所述寿命预测模块判断当前采集链节的剩余寿命是否小于设定阈值t，如果是则进入步骤12，如果否返回步骤3；包括前左侧内链环3末端剩余寿命t 1 与设定阈值t的比较、当前右侧内链环3端头的剩余寿命t 2 与设定阈值t的比较，其中t 1 和t 2 中任意一个小于t，则标志着当前采集链节的剩余寿命小于设定阈值t，t为常数，由链条生产厂家提供。
步骤12：所述链条可视化模块的模型展示模块在调取的特征模型上给对应链节模型贴图着色，以用不同颜色区分该剩余寿命小于设定阈值的链节以及正常使用的链节，寿命展示模块展示剩余寿命小于设定阈值的链节在特征模型中的编号、数量以及剩余寿命；当前采集链节对应的LED信号灯发出灯光信号，当前采集链节的移动时，运动到的位置对应的LED信号灯发出灯光信号，该步骤中当前采集链节为剩余寿命小于设定阈值t的链节，所以移动时，除运动到的位置之外，其他剩余寿命不小于设定阈值t的链节对应的LED信号灯均不发出灯光信号，优选的，特征模型原始的链节模型为一种颜色，比如为绿色，链节采集检测后映射在特征模型中，剩余寿命小于设定阈值的链节更换颜色，例如为红色。
步骤13：所述链条可视化模块的发送剩余寿命小于设定阈值的链节信息到用户移动端，包括剩余寿命小于设定阈值的链节在特征模型中的编号、数量以及剩余寿命信息，以提示用户进行链节更换，返回S3。
进一步的，所述步骤13中所述链条可视化模块的发送剩余寿命不小于设定阈值的链节信息到用户移动端还包括发送限定更换时间信息，以提醒用户在在限定时间内更换剩余寿命小于设定阈值的链节，超出限定时间没有更换则发出警报。
用户在进行链节更换后，则通过用户交换模块在链条可视化系统中直接将该链节的剩余寿命信息手动更新，并且将区分的贴图颜色更新，使其和原始链节模型颜色一致，如果特征模型中原始链节模型为绿色，则链节更换后，手动将对应链节模型颜色更新为绿色。
由于生产线中链条运动，各链节位置也会实时发生变化，但是上方轨道对应的编号固定不变，因此在寿命展示模块展示的余寿命小于设定阈值的链节编号为实时变化的，根据链节的位置对应编号发生变化，发送给客户移动端的编号为发出时刻链节所对应位置的编号，仅供位置参考，实际位置以LED信号灯的灯光信号位置以及链条可视化模块的颜色标识为准。
在另一个实施例中，链节模型中贴图着色有三种颜色，特征模型原始的链节模型为一种颜色，比如为绿色，链节采集检测后映射在特征模型中的对应链节模型剩余寿命不小于设定阈值，为第二种颜色，比如为黄色，剩余寿命小于设定阈值的链节颜色为第三种颜色，例如为红色，该设置除了能够清楚的区分所需要更换的链节模型，还能够清楚的展示生产线链条中哪些链节已经采集过，哪些链节未进行采集，其他设置同第一个实施例。
在第三个实施例中，链节模型中贴图着色有四种颜色，特征模型原始的链节模型为一种颜色，比如为绿色，链节采集检测后映射在特征模型中的对应链节模型剩余寿命不小于设定阈值，为第二种颜色，比如为黄色，剩余寿命小于设定阈值的链节未超过提示的限定的更换时间，颜色为第三种颜色，例如为红色，剩余寿命小于设定阈值的链节超过限定的更换时间还未进行更换，颜色变为第四种颜色，比如黑色，该设置更能够清楚的展示剩余寿命小于设定阈值链节的严重程度，提示用户立即对超出限定更换时间的链节进行更换，否则会发生故障，其他设置同第一个实施例。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施装置，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种用于链条磨损监测的可视化系统，其特征在于，包括链条检测模块、链条可视化模块、映射赋值模块、寿命预测模块、特征模型存储模块、用户交互模块、链条检测装置和用户移动端：
所述链条检测装置，固定设置在生产线的链条侧方，用于将当前采集链节的图像信息发送到所述链条检测模块，并接收所述链条检测模块的控制信号；
所述链条检测模块，分别与所述链条检测装置、所述链条可视化模块以及所述寿命预测模块通过通信接口连接，分析当前采集链节的图像信息，计算链节中相邻内链环的间距，将当前采集链节中相邻内链环的间距发送给所述链条可视化模块和寿命预测模块；
所述寿命预测模块，依据相邻内链环的间距对当前采集链节进行剩余寿命计算；
所述链条可视化模块，分别与所述链条检测模块、映射赋值模块、寿命预测模块、特征模型存储模块、用户交互模块、用户移动端通过通信接口连接，调用已建立的特征模型，接收剩余寿命小于设定阈值的链节信息，在特征模型中展示当前采集链节的对应链节模型，展示剩余寿命小于设定阈值的链节信息，对于剩余寿命小于设定阈值的链节信息发送到用户移动端；
所述映射赋值模块，用于将当前采集链节与特征模型中的对应链节模型进行映射并赋值；
所述特征模型存储模块，用于存储特征模型，所述特征模型包括链条模型和链条检测装置模型，链条模型包括轨道模型、轨道模型上悬挂的依次连接的链节模型，轨道模型上设置有链节模型的编号，所述特征模型存储模块还存储有链节模型的历史信息，包括链节模型的编号、相邻内链环的间距以及剩余寿命信息；
所述用户交互模块，用于对链条模型中的相邻内链环的间距以及剩余寿命信息进行手动更新操作。
2.根据权利要求1所述的用于链条磨损监测的可视化系统，其特征在于：所述链条检测装置包括传感器、摄像头和喷涂装置，所述传感器、所述摄像头和所述喷涂装置分别与所述链条检测模块连接，所述传感器检测到链节信号，传送给所述链条检测模块，所述链条检测模块控制摄像头工作，拍摄当前采集链节的图像信息传送给所述链条检测模块，所述喷涂装置接收链条检测模块的控制信号，对相邻内链环的间距超过设定阈值的链节进行喷涂。
3.根据权利要求2所述的用于链条磨损监测的可视化系统，其特征在于：所述链条可视化模块包括模型展示模块、寿命展示模块，所述模型展示模块用于展示链条模型和链条检测装置模型，以贴图着色的形式区分展示剩余寿命小于设定阈值的链节模型，所述寿命展示模块用于展示剩余寿命小于设定阈值的链节的编号、数量、剩余寿命。
4.根据权利要求3所述的用于链条磨损监测的可视化系统，其特征在于：所述轨道模型的编号与链条移动轨道上的编号一一对应。
5.根据权利要求4所述的用于链条磨损监测的可视化系统，其特征在于，还包括LED信号灯带，LED信号灯带固定设置在链条移动的轨道上，包括多个间隔设置的LED信号灯，所述LED信号灯数量与各链节对应，所述LED信号灯与所述寿命预测模块通过通信接口连接，剩余寿命小于设定阈值的链节对应位置的LED信号灯发出深红色灯光信号，剩余寿命不小于设定阈值的链节对应位置LED信号灯保持关闭状态，当链节发生移动时，剩余寿命小于设定阈值的链节运动到的位置对应的LED信号灯发出深红色灯光信号，剩余寿命不小于设定阈值的链节运动到的位置对应的LED信号灯不发出灯光信号，便于在生产线的链条中查找剩余寿命小于设定阈值的链节。
6.一种用于链条磨损监测的可视化方法，应用于权利要求1~5任一项所述的用于链条磨损监测的可视化系统，其特征在于，步骤如下：
步骤1：启动用于链条磨损监测的可视化系统；
步骤2：系统初始化，从所述特征模型存储模块向所述链条可视化模块导入特征模型，加载各链节模型的历史信息，使得链条检测装置所对应链节位置与特征模型中一致，加载各链节模型的剩余寿命；
步骤3：等待所述传感器信号；
步骤4：所述传感器是否检测到链节信号，如果检测到链节信号，则向所述链条检测模块发送信号，所述链条检测模块控制所述摄像头动作，转入步骤5，如果没有检测到链节信号，则返回步骤3；
步骤5：所述摄像头拍摄当前采集链节的图像信息发送给所述链条检测模块；
步骤6：所述链条检测模块记录当前采集链节的信息、计算当前链节中所包括的相邻内链环的间距；
步骤7：所述链条检测模块分析当前链节中相邻内链环的间距是否大于设定阈值M，如果是进入步骤8，如果否进入步骤9；
步骤8：所述链条检测模块控制所述喷涂装置开启对当前采集链节进行喷涂；
步骤9：所述链条可视化模块获取当前采集链节的信息，所述映射赋值模块将当前采集链节与链条特征模型中对应链节模型进行映射，并将当前采集链节的信息赋值给对应链节模型；
步骤10：所述寿命预测模块获取当前采集链节的信息，根据当前采集链节所包括的相邻内链环的间距计算当前采集链节的剩余寿命；
步骤11：所述寿命预测模块判断当前采集链节的剩余寿命是否小于设定阈值t，如果是则进入步骤12，如果否返回步骤3；
步骤12：所述链条可视化模块的模型展示模块在调取的特征模型上给对应链节模型贴图着色，所述寿命展示模块展示剩余寿命小于设定阈值的链节在链条特征模型中的编号、数量以及剩余寿命，当前采集链节对应的LED信号灯发出灯光信号，当前采集链节的移动时，运动到的位置对应的LED信号灯发出灯光信号；
步骤13：所述链条可视化模块的发送剩余寿命小于设定阈值的链节信息到用户移动端，包括剩余寿命不小于设定阈值的链节在链条特征模型中的编号、数量以及剩余寿命信息，以提示用户进行链节更换，返回S3。
7.根据权利要求6所述的用于链条磨损监测的可视化方法，其特征在于：所述步骤6中所述链条检测模块计算当前采集链节中所包括的相邻内链环的间距具体方法为：
步骤61：所述链条检测模块根据摄像头采集的图片获取当前采集链节中相邻内链环的测量间距X 1 ；
步骤62：所述链条检测模块根据摄像头采集的图片获取左侧的内链环中线到末端的测量长度L 1 和右侧的内链环的端头到内链环中线的测量长度L 2 ；
步骤63：计算左侧内链环和右侧内链环的油污厚度，已知各链环原始长度为L，左链环的末端油污的厚度为ΔL 1 =L 1 -L/2，右链环的端头油污的厚度为ΔL 2 =L 2 -L/2；
步骤64：计算真实的相邻内链环的间距X=X 1 +ΔL 1 +ΔL 2 =X 1 +L 1 +L 2 -L。
8.根据权利要求6所述的用于链条磨损监测的可视化方法，其特征在于：所述步骤9中所述映射赋值模块将当前采集链节与链条特征模型中对应链节模型进行映射，并将当前采集链节的信息赋值给对应链节模型的具体方法为：
步骤91：判断特征模型中链条检测装置模型所正对链节模型的历史信息是否和当前所采集链节的一致，如果一致则转入步骤93，如果不一致转入步骤92；
步骤92：重新加载的链节的编号、以及各编号所对应的相邻内链环的间距、链节的剩余寿命以及贴图着色信息，使链条检测装置模型所正对链节模型和当前所采集链节的历史信息一致；
步骤93：保持各链环的编号静止，将所有链节模型当前加载的间距、剩余寿命以及贴图着色信息沿当前采集链节移动方向成组移动一位，存储到相邻链节模型中；
步骤94：使与链条检测装置模型所正对链节模型相邻的链节模型映射为当前采集链节的对应链节模型，清空对应链节模型中的间距、剩余寿命以及贴图着色信息；
步骤95：将当前采集链节计算的间距和计算的剩余寿命信息赋值给与对应链节模型。
9.根据权利要求6所述的用于链条磨损监测的可视化方法，其特征在于：所述步骤10中根据当前链节所包括的相邻内链环的间距计算当前采集链节的剩余寿命的具体方法为：
步骤101：计算当前链节中左侧内链环末端和右侧内链环端头的磨损体积，根据公式Δ V=（K/H）FD，其中
是链条材料的磨损因子，
是链条材料的硬度，
是轴向载荷，均为常
数，D为旋转弧长，D=（πr/180）*θ，其中
是外链环和内链环的端头半径，
是外链环和内链
环的最大转动夹角；
则当前左侧内链环末端磨损体积ΔV 1 =（Kπrθ 1 F）/ 180 H，当前右侧内链环端头磨损体积ΔV 2 =（Kπrθ 2 F）/ 180 H；
步骤102：计算当前链节中左侧内链环末端和右侧内链环端头的磨损距离，根据Δd=Δ V/ΔS，ΔS= 
，其中
是内链环在连接处的高度，则当前左侧内链环末端磨损距离Δd 1 = ΔV 1 /πrh=（ Kθ 1 F）/ 180 Hh；当前右侧内链环端头磨损距离Δd 2 =ΔV 2 /πrh=（ Kθ 2 F）/ 180 Hh；
步骤103：根据磨损距离计算当前左侧内链环和右侧内链环的单位时间磨损距离，已知链环运行速度υ和链环运行一个周期的距离W，链条运行一个周期时间为T，T=W/υ，得到当前左侧内链环单位时间链环磨损距离d 1 =Δd 1 /T=（ Kθ 1 F）W/ 180 Hhυ；当前右侧内链环单位时间链环磨损距离d 2 =Δd 2 /T=（ Kθ 2 F）W/ 180 Hhυ；
步骤104：根据真实的相邻链环的间距计算相邻链环已有的磨损距离，已知相邻链环的原始间距为X 0 ，左侧内链环的末端到外链环中线的原始距离为N，根据当前链节图像信息获取到左侧内链环的末端到外链环中线当前距离为N 1 ，则当前左侧内链环的末端已磨损距离为ΔR 1 =N 1 +ΔL 1 -N=N 1 + L 1 -L/2-N；当前右侧内链环的端头已磨损距离为ΔR 2 = X-X 0 -ΔR 1 =X- X 0 -N 1 -L 1 +L/2+N；
步骤105：计算当前左侧内链环末端的剩余寿命t 1 =（Δd 1 -ΔR 1 ）/ d 1 =W/υ-( N 1 + L 1 -L/ 2-N)*180HhW/ Kθ 1 Fυ；计算当前右侧内链环端头的剩余寿命t 2 =（Δd 2 -ΔR 2 ）/ d 2 =W/υ-( X- X 0 -N 1 -L 1 +L/2+N)*180HhW/ Kθ 2 Fυ。
10.根据权利要求6所述的用于链条磨损监测的可视化方法，其特征在于：所述步骤13中所述链条可视化模块的发送剩余寿命小于设定阈值的链节信息到用户移动端还包括发送限定更换时间信息，以提醒用户在未在限定时间内进行更换剩余寿命小于设定阈值的链节。
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