CN116477309A - 基于3d结构光相机对输送带撕裂破损检测的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于3D结构光相机对输送带撕裂破损检测的方法及装置，属于物料输送技术领域。技术方案是：在输送带的非承载面设置3D结构光相机采集输送带未发生撕裂和可能发生撕裂部位的图像，获取三维信息，经控制装置或网络上传到云平台的图像数据做简要的比对解算，并对撕裂损伤的缺陷做出定性和定量表征评价，对输送带纵向撕裂的趋势做出判断，通过对比下料口前后的两组图像，结合不同状况的占比，即可得知撕裂是否发生，得出输送带撕裂破损状况，进行预警和报警。本发明的积极效果：采集输送带未发生撕裂和可能发生撕裂部位的图像，按不同的占比得出撕裂破损状况，进行预警和报警，提高检测效率和管理水平，实现智能化控制。

Description

基于3D结构光相机对输送带撕裂破损检测的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种基于3D结构光相机对输送带撕裂破损检测的方法及装置，特别是用于冶金矿山、港口码头、煤矿开采、仓储物流等行业带式输送机输送带的撕裂和跑偏破损的检测，属于物料输送技术领域。

背景技术

输送带作为带式输送机的核心构件，承担着带式输送机的牵引和承载，输送带的成本通常占带式输送机成本的30％～50％。因带式输送机长期处在高负荷的工作环境下，会使输送带时刻存在着突生撕裂破损的危险，而输送带的撕裂多为托辊或滚筒故障摩擦、金属物件卡阻刺穿、矸石划伤穿透胶带所致发生的纵向撕裂，一旦发生撕裂故障，若不能及时的发现、停车，将会导致整条输送带撕裂以及桁架、减速器和电动机等相关设备的损坏，严重时还会导致输送带局部温度升高，从而引起火灾造成重大的安全事故，给整个矿山或煤矿带来巨大的经济损失。因此，对输送带撕裂的实时、可靠的安全在线检测，对安全、高效生产有着重要意义。

输送带纵向撕裂事故主要发生在机尾装载点或下料溜槽部位，从机尾落料口落下的煤块中，往往会夹带着大块的矸石、铁钎、角钢、槽钢和木材等异物，这些异物常常带有尖锐的边缘，极易刺穿输送带或者卡在溜槽架子或桁架上，随着输送带向前运行将输送带纵向割裂，发生撕裂事故。当输送带发生严重跑偏或外部尖锐物件，此时会发生输送带边缘撕裂而不会撕裂输送带内侧。

目前现有技术的带式输送机输送带纵撕检测，采用的措施主要有接触式和非接触式检测装置：其中接触式主要包括浮点支架检测装置、线形检测器、撕裂压力检测器、带宽检测器、物料泄露检测器和振动检测装置等，这些检测方法是基于输送带发生撕裂之后进行检测，绝大部分是以机械式结构为主，此类结构复杂多变，环境恶劣的矿井和露天码头很难稳定检测到纵向撕裂情况，具有可靠性差、漏报和误报率高，维护频繁等缺陷；非接触式检测装置主要有超声波检测、X光透视检测、微电流检测、电磁感应检测、图像识别检测等，其中X光透视检测是基于X射线穿透材料时透过材料某部位的射线前度发生衰减，则判断出材料此部位有异常存在，X光透视检测装置需在输送带内嵌入金属器件如钢丝绳，一旦输送带撕裂迫使钢丝绳断裂，X光检测仪就会及时发出报警信号或停机，具有超前检测效果，可预防输送带发生撕裂，但X射线对人体有伤害，需要进行防护结构设置，这种检测方法可靠性高，误报较少，但由于输送带加工费用高、维护困难，且X光透视装置属于精密仪器，对环境要求非常高（无粉尘、无雨雪），较难适应输送机的户外使用情况，推广应用有一定局限；也有在输送带下方采用相机拍摄做图像分析，以确定损伤状况，但采用相机做图像采集和分析，造成上位控制器运算量大、处理时间长，不能适应输送机3秒～6秒/米的运行速度，存在检测效率低下、高延迟、智能化程度低等问题，实际应用极少、效果较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于3D结构光相机对输送带撕裂破损检测的方法及装置，在输送带非承载面设置3D结构光相机采集输送带未发生撕裂（下料口前方）和可能发生撕裂（下料口后方）部位的图像，经控制装置或网络上传到云平台的图像数据做简要的比对解算，按不同的占比得出撕裂破损状况，进行预警和报警，提高检测效率和管理水平，实现智能化控制，解决已有技术存在的上述技术问题。

本发明的技术方案是：

一种基于3D结构光相机对输送带撕裂破损检测的方法，在输送带的非承载面设置3D结构光相机采集输送带未发生撕裂和可能发生撕裂部位的图像，获取三维信息，经控制装置或网络上传到云平台的图像数据做简要的比对解算，并对撕裂损伤的缺陷做出定性和定量表征评价，对输送带纵向撕裂的趋势做出判断，通过对比下料口前后的两组图像，结合不同状况的占比，即可得知撕裂是否发生，得出输送带撕裂破损状况，进行预警和报警。

所述输送带未发生撕裂部位是下料口前方，可能发生撕裂的部位是下料口后方。

在输送机下料口部位前和后的输送带非承载面位置的托辊支架或输送机桁架上（输送带纵向撕裂多发生在下料部位，其它部位极少发生。视需求，也可安置于其它部位），分别设置至少一组3D结构光相机，每组由一个以上3D结构光相机组成。即：以输送带运行方向为准，安装于下料口前面的一组3D结构光相机检测的是输送带没有发生撕裂现象的状况，安装于下料口后面的一组3D结构光相机检测的是输送带有可能发生撕裂现象的状况。按带式输送机的国家标准，矿山输送机带速>2米/秒（GB标准2～6米/秒，常用的带速为4米/秒），下料口最大尺寸<1米，安排在下料口前后位置的两组相机检测到的输送带表面图像时间间隔<0.5秒，可视为同时检测。对比下料口前后的两组图像，结合不同状况的占比，即可得知撕裂是否发生。省去了图像整形、识别、算法运算、锐化拓比等等处理过程占用的大量时间。

按GB/T 10595—2017带式输送机的国家标准，输送带的宽度一般在200毫米-3000毫米，对于输送带宽度过大的（宽度1400毫米以上），考虑相机的景深、焦距、视野等限制，每组3D结构光相机可采用两个或两个以上3D结构光相机在输送机同一位置并排布置，对输送带进行检测（以检测图像能录入输送带两侧外边缘为准，此为兼顾监测外边缘破损和跑偏）。

由于输送带表面覆盖层多为橡胶、塑胶或橡塑并用材料，且输送带非承载面时时与托辊接触，异常光滑，少异物，无吸光、反光和透明等区域，适于3D结构光相机获取其表面精确的深度信息。

所述3D结构光相机可采用单色的、彩色的、线阵的或面阵的3D结构光相机采集输送带非承载面的表面图像，按照输送带与3D结构光相机安装位置的检测距离，3D结构光相机与输送带的非承载面安装距离为150～300毫米，调整3D结构光相机的焦距、放大倍数、景深等参数，保障影像拍摄清晰、无畸变。

本发明为无接触式实时检测，对输送带无影响。由于3D结构光相机自带结构光光源，无论黑夜白昼光线如何，都可以进行检测。

所述控制装置内置存储器、CPU和运算控制电路，并通过通信接口单元与3D结构光相机连接，控制装置可内置图像处理的边缘算法或图像数据网络上传到上位机或云平台处理（损伤前后的两个图像的比对，即可通过边缘计算在控制装置中进行，也可通过网络上传到上位机或云平台做比对处理）。

为简洁控制装置，避免图像的计算量，控制装置采用较小的图像分辨率，生成多个分辨率下的多尺度图像，达到在低分辨率尺度上对胶带撕裂损伤的弱纹理检测识别。

所述3D结构光相机安装于输送带槽型托辊处时，启动对槽形输送带的凸形补偿，以弥补检测图像的中间与边缘位置因摄像头焦距、景深和视野影响的检测精度；所述凸形补偿：槽型托辊处的输送带在非承载面的下侧看为凸形，其两个边缘和中间部位不在一个平面，3D结构光相机焦距定位于输送带中间部位，景深和视野调整为最大，以使输送带中间和边缘部位采集的图像清晰度符合比对要求；当输送带荷载时，网络远程调整3D结构光相机焦距聚焦到接近输送带中间部位，重点监控输送带荷载受力最大的中间部位状况，此处撕裂易发生；当输送带空载或轻载时，网络远程调整3D结构光相机景深和视野最大，重点监控输送带的两个外边缘状况，此处跑偏和边缘磨损易发生。（焦距、景深和视野的调整极其互相之间的配置，可有相应的控制算法实现）当3D结构光相机安装于承载托辊处时，依据输送机运行速度，监测输送带非承载面两侧外边沿与托辊外边缘距离的辊边检测，实现监测输送带跑偏和边缘磨损的功能；所述辊边检测：通过采集的图像，监测输送带的外边缘与托辊外边缘的距离A，判断跑偏；监测输送带外边缘的三维隆起状况B，判断边缘磨损；A值和B值可在检测装置中设定或由上位控制器经网络对检测装置做修正。

依据输送机运行速度，通过摄取的图像位移随摄取时间的变化幅度C解调到振动幅度D（振动会使不同时间摄取的图像产生位移，结合时间和发生的位移即可得知振动的幅度和频率），监测输送机各设备部件（如滚筒、托辊、桁架等，以采集图像涉及到的设备部件为准）产生的振动幅度，为输送载荷的合理配置和设备部件的健康管理提供数据。

本发明全部由电子元器件构成，可采用电池和12V或5V电源供电，属于本质安全型，可应用于煤矿井下等防爆、隔爆的场合。

控制装置对相机和检测装置的参数实时调整，各检测装置独立运行，由上位控制器统调巡检其状态，不会因某个检测装置故障影响整个检测系统，检测装置可实时上传检测数据，可与云端服务器连接，可做故障的实时数据查询存储。

一种基于3D结构光相机对输送带撕裂破损检测的装置，包含下料口、输送带、槽型托辊、托辊支架、前3D结构光相机和后3D结构光相机；槽型托辊位于托辊支架上，输送带设置在多个平行布置的槽型托辊上，输送带位于下料口的下方；以输送带运行方向为准，在下料口前面安装前3D结构光相机，前3D结构光相机朝向输送带的非承载面，检测输送带没有发生撕裂的状况；在下料口后面安装后3D结构光相机，后3D结构光相机朝向输送带的非承载面，检测输送带可能发生撕裂的状况；通过对比下料口前后的两组图像，结合不同状况的占比，即可得知撕裂是否发生，做出撕裂破损的预警和报警信息处理。

所述前3D结构光相机和后3D结构光相机分别安装在下料口前后的托辊支架4上。

在输送机下料口部位前和后的输送带非承载面位置的托辊支架或输送机桁架上，分别设置至少一组3D结构光相机，每组由一个以上3D结构光相机组成。

所述前3D结构光相机与前控制装置连接，后3D结构光相机与后控制装置连接。

所述控制装置内置存储器、CPU和运算控制电路，并通过通信接口单元与3D结构光相机连接，控制装置可内置图像处理的边缘算法或图像数据网络上传到上位机或云平台处理。

所述3D结构光相机经网络通信线和电源线与控制装置连接；控制装置设有显示和设置面板（可就地做简单设置，也可通过网络通信由上位控制器或云平台设置）。

本发明的控制装置可做边缘计算，对采集的图像做简单比对处理（单一的3D结构光相机与多个3D结构光相机组成的装置，需要处理的信息量不同。）（若前、后3D结构光相机都用1个，可在检测装置中做边缘计算的比对处理；若前、后3D结构光相机都用多个，则需在上位机或云平台做比对处理；）本发明为非接触式检测，可连续在线检测。本发明只做比对运算，减少了电子控制器的运算量，提高了检测速度。

本发明只对输送带下方的非承载面的撕裂状况做检测，避免了粉尘、雨雪的侵蚀；可通过网络巡检对各检测装置的状况做监测。

本发明采用编码的结构光做拍摄光源，可忽略非承载面的反射光和折射光及周围环境的干扰光线，即无论室外和室内、无论白天和黑夜，都可以采用本发明检测输送带撕裂破损的状况。

本发明涉及的3D结构光相机是公知技术，是一组由投影仪和摄像头组成的系统结构，可集成于一体，也可分散设置，用投影仪投射特定的光信息到物体表面及背景后，由摄像头采集，根据物体造成的光信号的变化，来计算物体的位置和深度等信息，进而复原整个三维空间。结构光相机不依赖于物体本身的颜色和纹理，采用主动投影已知图案的方法来实现快速鲁棒的匹配特征点，达到检测精度高、适用范围广的功能。目前的3D结构光相机为成熟的产品，品牌众多，其参数通常为：测量范围为0.3～2.6米，视野为2110×1360米，检测精度为0.1毫米，完全满足带式输送机的输送带磨损的检测和安装需求。

本发明的积极效果：在输送带非承载面设置3D结构光相机采集输送带未发生撕裂（下料口前方）和可能发生撕裂（下料口后方）部位的图像，经控制装置或网络上传到云平台的图像数据做简要的比对解算，按不同的占比得出撕裂破损状况，进行撕裂破损的预警和报警；通过3D结构光相机对输送带两侧的外边沿与托辊外边缘的距离监测，还能实现输送带跑偏和边缘磨损的监测（可在检测装置、上位机或云平台中，设定输送带跑偏和边缘磨损的预警、报警值），提高现有技术的检测效率和管理水平，实现智能化控制。

附图说明

图1 为本发明检测流程框图；

图2 为本发明实施例两个3D结构光相机及控制装置示意图；

图3为本发明实施例多组3D结构光相机及控制装置示意图；

图4为本发明实施例多个3D结构光相机及控制装置示意图；

图5为本发明实施例一个3D结构光相机及控制装置在托辊支架的安装示意图；

图6为本发明实施例三个3D结构光相机及控制装置在托辊支架的安装示意图；

图中：下料口1、输送带2、槽型托辊3、托辊支架4、前3D结构光相机5、前控制装置6、后3D结构光相机7、后控制装置8、后3D结构光相机一9、后控制装置一10、后3D结构光相机二11、后控制装置二12。

具体实施方式

以下结合附图，通过实施例对本发明做进一步叙述。

一种基于3D结构光相机对输送带撕裂破损检测的方法，在输送带的非承载面设置3D结构光相机，采集输送带未发生撕裂和可能发生撕裂部位的图像，获取三维信息，经控制装置或网络上传到云平台的图像数据做简要的比对解算，并对撕裂损伤的缺陷做出定性和定量表征评价，对输送带纵向撕裂的趋势做出判断，通过对比下料口前后的两组图像，结合不同状况的占比，即可得知撕裂是否发生，得出输送带撕裂破损状况，进行预警和报警。

所述输送带未发生撕裂部位是下料口前方，可能发生撕裂的部位是下料口后方。

在输送机下料口部位前和后的输送带非承载面位置的托辊支架或输送机桁架上（输送带纵向撕裂多发生在下料部位，其它部位极少发生。视需求，也可安置于其它部位），分别设置至少一组3D结构光相机，每组由一个以上3D结构光相机组成。即：以输送带运行方向为准，安装于下料口前面的一组3D结构光相机检测的是输送带没有发生撕裂现象的状况，安装于下料口后面的一组3D结构光相机检测的是输送带有可能发生撕裂现象的状况。按带式输送机的国家标准，矿山输送机带速>2米/秒，下料口最大尺寸<1米，安排在下料口前后位置的两组相机检测到的输送带表面图像时间间隔<0.5秒，可视为同时检测。对比下料口前后的两组图像，结合不同状况的占比，即可得知撕裂是否发生。省去了图像整形、识别、算法运算、锐化拓比等等处理过程占用的大量时间。

按GB/T 10595—2017带式输送机的国家标准，输送带的宽度一般在200毫米-3000毫米，对于输送带宽度过大的（宽度1400毫米以上），考虑相机的景深、焦距、视野等限制，每组3D结构光相机可采用两个或两个以上3D结构光相机在输送机同一位置并排布置，对输送带进行检测，以检测图像能录入输送带两侧外边缘为准（此为兼顾监测外边缘破损和跑偏）。

由于输送带表面覆盖层多为橡胶、塑胶或橡塑并用材料，且输送带非承载面时与托辊接触，异常光滑，少异物，无吸光、反光和透明等区域，适于3D结构光相机获取其表面精确的深度信息。

所述3D结构光相机可采用单色的、彩色的、线阵的或面阵的3D结构光相机采集输送带非承载面的表面图像，按照输送带与3D结构光相机安装位置的检测距离，3D结构光相机与输送带的非承载面安装距离为150～300毫米，调整3D结构光相机的焦距、放大倍数、景深等参数，保障影像拍摄清晰、无畸变。

本发明为无接触式实时检测，对输送带无影响。由于3D结构光相机自带结构光光源，无论黑夜白昼光线如何，都可以进行检测。

所述控制装置内置存储器、CPU和运算控制电路，并通过通信接口单元与3D结构光相机连接，控制装置可内置图像处理的边缘算法或图像数据网络上传到上位机或云平台处理。

为简洁控制装置，避免图像的计算量，控制装置采用较小的图像分辨率，生成多个分辨率下的多尺度图像，达到在低分辨率尺度上对胶带撕裂损伤的弱纹理检测识别。

本发明在检测前需要输入输送机的运行速度等参数。输送机旋转部件较多，特别是重载状况时，整个输送机尤其下料和卸料装置处，易出现堵料和撒料故障，桁架、托辊和输送带的振动、摆振和抖动幅度较大，当3D结构光相机安装在输送机桁架上时，易造成相机成像质量畸变，结合输送机的运行速度对图像成像进行“颤振补偿”，以减小设备振动对检测图像信息的影响。

所述“颤振补偿”：对每次采集的图像都与上次采集的图像做简要的锐化比对，以确定是发生磨损还是由于振动而使锐化清晰度降低，通过网络远程调整3D结构光相机的焦距和景深，使采集的图像满足检测需求。以第n次采集的图像为标准，对采集的第n+1次图像与第n次图像做简单的锐化比对，若有差异（大于A%），通过网络正向微调3D结构光相机的焦距和景深，若此时同化后，差异小于B%，则调整方向正确；若此时同化后，差异大于A%，则调整方向错误，反向倍速调整至同化后差异小于B%时止；A%和B%与输送带运行速度、张紧力等参数协定设置，即：若输送带速度大，则同化差异的B%增大，若张紧力大，则同化差异的B%减小。同化差异的A%同理。(A和B的值由输送带速度和张紧力协调做比例设定)（将这种同化后的差异B%和A%的度量可拟化为振动的幅度，从而感知3D结构光相机的振动状况，间接得出输送机设备的振动状况。）3D结构光相机安装于输送带槽型托辊处时，启动对槽形输送带的“凸形补偿”，以弥补检测图像的中间与边缘位置因摄像头焦距、景深和视野影响的检测精度。

所述“凸形补偿”：由于处于槽型托辊处的输送带在下侧非承载面为凸形，其两个边缘和中间部位不在一个平面，造成采集图像虚化，为此，采用“凸形补偿算法”，即3D结构光相机焦距定位于输送带中间部位，景深调整为最大，以使输送带中间和边缘部位采集的图像清晰。当输送带荷载时，网络远程调整3D结构光相机焦距聚焦到接近输送带中间部位，重点监控输送带荷载受力最大的中间部位状况，此处撕裂易发生；当输送带空载或轻载时，网络远程调整3D结构光相机景深和视野最大，重点监控输送带的两个外边缘状况，此处跑偏和边缘磨损易发生。

本发明具有依据输送机运行速度，监测输送带非承载面两侧外边沿与托辊外边缘距离的“辊边检测”（当3D结构光相机安装于承载托辊处时），实现监测输送带跑偏和边缘磨损的功能。

所述“辊边检测”：通过采集的图像：1-监测输送带的外边缘与托辊外边缘的距离A（跑偏的监测）；2-监测输送带外边缘的三维状况B；（距离A和隆起状况B的值，可在检测装置中设定或经上位控制器网络修正）依据输送机运行速度，通过摄取的图像位移随摄取时间的变化幅度C解调到振动幅度D（振动会使不同时间摄取的图像产生位移，结合时间和发生的位移即可得知振动的幅度和频率），监测输送机各设备部件（如滚筒、托辊、桁架等，以本项装置采集图像涉及到的设备部件为准）产生的振动幅度，为输送机荷载的合理配置及设备部件的载荷、疲劳等设备健康管理提供数据。

本发明的3D结构光相机经细小化后，可置于车辆轮胎内部（与车轮同轴连接的检测装置（如胎压检测装置）同置，经无线通信传输数据信号和供给电源。监测车轮轮胎内表面的状况。可用于各种汽车、飞机轮胎内表面状况的监测，以及各种密封部件和空间的内部状况监测。

本发明通过监测输送带非承载面的刚度值、磨损状况和随承载载荷大小变化的膨胀量，可预估输送带使用寿命、承载载荷的最佳值、物料种类与磨损及运行速度的关系等参数，为输送机的智能化管控提供基础数据，为输送带生产商提供现场运行数据。

本发明全部由电子元器件构成，可采用电池和12V或5V电源供电，属于本质安全型，可应用于煤矿井下等防爆、隔爆的场合。

控制装置对相机和检测装置的参数可实时调整，各检测装置独立运行，由上位控制器统调巡检其状态，不会因某个检测装置故障影响整个检测系统，检测装置可实时上传检测数据，可与云端服务器连接，可做故障的实时数据查询、存储。

一种基于3D结构光相机对输送带撕裂破损检测的装置，包含下料口1、输送带2、槽型托辊3、托辊支架4、前3D结构光相机5和后3D结构光相机7；槽型托辊3位于托辊支架4上，输送带2设置在多个平行布置的槽型托辊3上，输送带2位于下料口1的下方；以输送带运行方向为准，在下料口1前面安装前3D结构光相机5，前3D结构光相机5朝向输送带的非承载面，检测输送带没有发生撕裂的状况；在下料口后面安装后3D结构光相机7，后3D结构光相机7朝向输送带的非承载面，检测输送带可能发生撕裂的状况；通过对比下料口前后的两组图像，结合不同状况的占比，即可得知撕裂是否发生，做出撕裂破损的预警和报警信息处理。

所述前3D结构光相机5和后3D结构光相机7分别安装在下料口前后的托辊支架4上。

参照附图2 ，为本发明实施例两个3D结构光相机+控制装置检测示意图；下料口1前面一个前3D结构光相机5，下料口1后面一个后3D结构光相机7，所述前3D结构光相机5与前控制装置6连接，后3D结构光相机7与后控制装置8连接。前后两个3D结构光相机摄取的图片做比对，按不同之处的占比，得出输送带撕裂破损状况。

若下料口1处为平托辊，也可采用一个或多个3D结构光相机对输送带下方非承载面进行拍摄、比对，得出输送带状况。

参照附图3，为本发明实施例多组3D结构光相机+控制装置检测示意图；下料口1前面一个前3D结构光相机5，下料口1后面两个3D结构光相机，分别是后3D结构光相机一9和后3D结构光相机二11，所述前3D结构光相机5与前控制装置6连接，后3D结构光相机一9与后控制装置一10连接，后3D结构光相机二11与后控制装置二12连接。此为多组3D结构光相机摄取的图片做比对，下料口前的图片分别与下料口后面的两个图片比对，以期提高检测精度和可靠性。

参照附图4，为本发明实施例多个3D结构光相机+控制装置检测示意图；下料口1前面三个前3D结构光相机5排列布置，构成一个前3D结构光相机组，下料口2后面三个后3D结构光相机7排列布置，构成一个后3D结构光相机组。此为两组3D结构光相机摄取的图片做比对，下料口前3D结构光相机组的图片分别与下料口后3D结构光相机组的图片比对，以期适应带宽、提高检测精度。

参照附图5，为本发明实施例一个3D结构光相机及控制装置在托辊支架的安装示意图；槽型托辊3位于托辊支架4上，输送带2设置在多个平行布置的槽型托辊3上，输送带2位于下料口1的下方；以输送带运行方向为准，在下料口1前面的托辊支架4上安装一个前3D结构光相机5；前3D结构光相机5与前控制装置6连接，前控制装置6也安装在托辊支架4上。（此处以前3D结构光相机为例，后3D结构光相机亦同。）

参照附图6，为本发明实施例三个3D结构光相机及控制装置在托辊支架的安装示意图；槽型托辊3位于托辊支架4上，输送带2设置在多个平行布置的槽型托辊3上，输送带2位于下料口1的下方；以输送带运行方向为准，在下料口1前面的托辊支架4上并列安装三个前3D结构光相机5，三个前3D结构光相机5构成一个前3D结构光相机组；前3D结构光相机组与前控制装置6连接，前控制装置6也安装在托辊支架4上。（此处以前3D结构光相机为例，后3D结构光相机亦同。）所述检测装置内置存储器、CPU和运算控制电路，并通过通信接口单元与3D结构光相机连接，检测装置可内置图像处理的边缘算法或图像数据网络上传到上位机或云平台处理。

所述3D结构光相机经网络通信线和电源线与检测装置连接；检测装置设有显示和设置面板（可就地做简单设置，也可通过网络通信由上位控制器或云平台设置）。

本发明的检测装置即控制装置，可做边缘计算，对采集的图像做简单比对处理（单一的3D结构光相机与多个3D结构光相机组成的装置，需要处理的信息量不同。）本发明为非接触式检测，可连续在线检测。本发明只做比对运算，减少了电子控制器的运算量，提高了检测速度。

本发明只对输送带下方的非承载面的撕裂和边缘破损状况做检测，避免了粉尘、雨雪的侵蚀；可通过网络巡检对各检测装置的状况做监测。

本发明采用编码的结构光做拍摄光源，可忽略非承载面的反射光和折射光及周围环境的干扰光线，即无论室外和室内、无论白天和黑夜，都可以采用本发明检测输送带撕裂破损的状况。

Claims (10)

1.一种基于3D结构光相机对输送带撕裂破损检测的方法，其特征在于：在输送带的非承载面设置3D结构光相机采集输送带未发生撕裂和可能发生撕裂部位的图像，获取三维信息，经控制装置或网络上传到云平台的图像数据做简要的比对解算，并对撕裂损伤的缺陷做出定性和定量表征评价，对输送带纵向撕裂的趋势做出判断，通过对比下料口前后的两组图像，结合不同状况的占比，即可得知撕裂是否发生，得出输送带撕裂破损状况，进行预警和报警。

2.根据权利要求1所述的基于3D结构光相机对输送带撕裂破损检测的方法，其特征在于：所述输送带未发生撕裂部位是下料口前方，可能发生撕裂的部位是下料口后方。

3.根据权利要求1或2所述的基于3D结构光相机对输送带撕裂破损检测的方法，其特征在于：在输送机下料口部位前和后的输送带非承载面位置的托辊支架或输送机桁架上，分别设置至少一组3D结构光相机，每组由一个以上3D结构光相机组成；即：以输送带运行方向为准，安装于下料口前面的一组3D结构光相机检测的是输送带没有发生撕裂现象的状况，安装于下料口后面的一组3D结构光相机检测的是输送带有可能发生撕裂现象的状况。

4.根据权利要求3所述的基于3D结构光相机对输送带撕裂破损检测的方法，其特征在于：每组3D结构光相机可采用两个或两个以上3D结构光相机在输送机同一位置并排布置，对输送带进行检测，以检测图像能录入输送带两侧外边缘为准，此为兼顾监测外边缘破损和跑偏。

5.根据权利要求1所述的基于3D结构光相机对输送带撕裂破损检测的方法，其特征在于：所述3D结构光相机安装于输送带槽型托辊处时，启动对槽形输送带的凸形补偿，以弥补检测图像的中间与边缘位置因摄像头焦距、景深和视野影响的检测精度；所述凸形补偿：槽型托辊处的输送带在非承载面的下侧看为凸形，其两个边缘和中间部位不在一个平面，3D结构光相机焦距定位于输送带中间部位，景深和视野调整为最大，以使输送带中间和边缘部位采集的图像清晰度符合比对要求；当输送带荷载时，网络远程调整3D结构光相机焦距聚焦到接近输送带中间部位，重点监控输送带荷载受力最大的中间部位状况，此处撕裂易发生；当输送带空载或轻载时，网络远程调整3D结构光相机景深和视野最大，重点监控输送带的两个外边缘状况，此处跑偏和边缘磨损易发生。

6.根据权利要求1所述的基于3D结构光相机对输送带撕裂破损检测的方法，其特征在于：当3D结构光相机安装于承载托辊处时，依据输送机运行速度，监测输送带非承载面两侧外边缘与托辊外边缘距离的辊边检测，实现监测输送带跑偏和边缘磨损的功能；所述辊边检测：通过采集的图像，监测输送带的外边缘与托辊外边缘的距离A，判断跑偏；监测输送带外边缘的三维隆起状况B，判断边缘损耗磨损；A值和B值可在检测装置中设定或由上位控制器经网络对检测装置做修正。

7.根据权利要求6所述的基于3D结构光相机对输送带撕裂破损检测的方法，其特征在于：依据输送机运行速度，通过摄取的图像位移随摄取时间的变化幅度C解调到振动幅度D，监测输送机各设备部件产生的振动幅度，为输送载荷的合理配置和设备部件的健康管理提供数据。

8.一种基于3D结构光相机对输送带撕裂破损检测的装置，其特征在于：包含下料口（1）、输送带（2）、槽型托辊（3）、托辊支架（4）、前3D结构光相机（5）和后3D结构光相机（7）；槽型托辊（3）位于托辊支架（4）上，输送带（2）设置在多个平行布置的槽型托辊（3）上，输送带（2）位于下料口（1）的下方；以输送带运行方向为准，在下料口（1）前面安装前3D结构光相机（5），前3D结构光相机（5）朝向输送带的非承载面，检测输送带没有发生撕裂的状况；在下料口后面安装后3D结构光相机（7），后3D结构光相机（7）朝向输送带的非承载面，检测输送带可能发生撕裂的状况；通过对比下料口前后的两组图像，结合不同状况的占比，即可得知撕裂是否发生，做出撕裂破损的预警和报警信息处理。

9.根据权利要求8所述的基于3D结构光相机对输送带撕裂破损检测的装置，其特征在于：所述前3D结构光相机（5）和后3D结构光相机（7）分别安装在下料口前后的托辊支架（4）上。

10.根据权利要求8所述的基于3D结构光相机对输送带撕裂破损检测的装置，其特征在于：在输送机下料口部位前和后的输送带非承载面位置的托辊支架或输送机桁架上，分别设置至少一组3D结构光相机，每组由一个以上3D结构光相机组成。