CN204116278U - 钢绳芯输送带的实时在线无损检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钢绳芯输送带的实时在线无损检测装置，包括磁化块、皮带位置检测器、磁敏传感器阵列、多通道同步数据采集卡、以太网交换机和嵌入式工控机，磁化块、皮带位置检测器和磁敏传感器阵列设置在头轮与尾轮之间的钢绳芯传送带回传线上，钢绳芯传送带的回传部依次经过磁化块、皮带位置检测器和磁敏传感器阵列，皮带位置检测器与磁敏传感器阵列相连接，磁敏传感器阵列与多通道同步数据采集卡相连接，多通道同步数据采集卡经过以太网交换机与嵌入式工控机相连接。本实用新型的结构简单，保证了输送带的安全运行，提高了系统的自动化程度,实现了对输送带缺陷的精确定位，适用性好实用性强。

Description

钢绳芯输送带的实时在线无损检测装置

技术领域

本实用新型属于钢绳输送带技术领域，具体涉及一种钢绳芯输送带的实时在线无损检测装置。 

背景技术

钢丝绳芯带式输送机，具有抗张强度高、伸长率小、体柔软、设备紧凑，使用寿命长，耐曲挠疲劳，抗冲击性能好，运输能力大，启动平稳，运行安全等优点，在长距离运输时，具有其它运输设备不可替代的优势，被广泛应用于港口、煤矿、钢厂、电厂、船厂、冶矿等各重要行业的生产中。钢丝绳芯输送带的绳芯全部密封在胶带内部，维护人员靠肉眼很难及时准确的发现其缺陷。在实际运行过程中，由于没有科学有效的检测手段，硫化接头因受力过大抽动、钢丝绳芯因受外力冲击砸断、胶皮破损进水导致钢丝绳芯锈蚀、锈断隐患，都不能及时发现、排除，严重地威胁着输送机的安全运转，甚至由于抽头、断绳等重大隐患导致运行过程中断带的恶性事故，造成巨大的经济损失和人员伤亡。 

专利申请号201110066494.X提供了一种钢丝绳芯输送带X光在线检测探测器及信号采集处理方法，需要X射线光源和图像处理，无法满足在线实时性，且对人体健康不利。专利申请号201110124385.9提供了一种基于机器视觉的输送带在线监测系统和专利申请号201310042252.6提供一种激光视觉输送带损伤检测装置检测输送带工作时可能产生的表皮破损、撕裂等损伤状况，利用视觉只能通过检测输送带表面判断内部情况，无法可靠判断和预测钢丝绳芯的变化。专利申请号201210531213.8提供一种钢绳芯胶带的阵列式磁致伸缩光纤传感器在线检测方法，需要根据钢丝绳芯数目布置磁致伸缩传感器的位置，一旦皮带跑偏就不能可靠检测，且灵活性差。专利申请号201210352699.9提供了一种钢丝绳芯输送带缺陷智能识别方法及系统，采用电磁感应技术检测钢丝绳芯输送带的缺陷，分八个步骤，融入了小波算法、模糊支持向量机、遗传算法等算法，因步骤较多，算法复杂导致不能保证实时在线检测。这些检测装置或方法对钢丝绳芯输送带安 全运行的检测和监控的研究起到了很大的推动作用，但仍在存许多不足之处，诸如涉及图像处理、复杂算法、设备复杂、安装不方便，以及投资过大或对操作人员身体健康不利等问题。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种操作简单，可有效实现在线实时监测的钢绳芯输送带的实时在线无损检测装置。 

实现本实用新型目的的技术方案是：一种钢绳芯输送带的实时在线无损检测装置，包括磁化块、皮带位置检测器、磁敏传感器阵列、多通道同步数据采集卡、以太网交换机和嵌入式工控机，所述磁化块、皮带位置检测器和磁敏传感器阵列设置在头轮与尾轮之间的钢绳芯传送带回传线上，所述钢绳芯传送带的回传部依次经过磁化块、皮带位置检测器和磁敏传感器阵列，所述皮带位置检测器与磁敏传感器阵列相连接，所述磁敏传感器阵列与所述多通道同步数据采集卡相连接，所述多通道同步数据采集卡经过以太网交换机与所述嵌入式工控机相连接。 

所述磁化块包括钕铁硼永磁钢和固定架，所述固定架平行钢绳芯输送带且两端固定在输送带支架上，所述钕铁硼永磁钢的宽度与钢绳芯传送带的宽度相同且安装在固定架上。 

所述皮带位置检测器包括带槽触轮，与所述带槽触轮相连接的轴，在所述轴的外侧设有轴套，在所述轴套的远离带槽触轮一端设有光电编码器和支撑架，在所述支撑架上设有接近开关，在所述接近开关的一端设有安装固定孔，在所述支撑架与光电编码器活动连接，在所述支撑架的底部与光电编码器之间设有弹簧，所述弹簧使所述带槽触轮紧压在钢绳芯传送的回传带表面。 

所述磁敏传感器阵列包括八路传感器、与传感器相连接的霍尔元件、与所述霍尔元件相连接的仪表运算放大器、与所述仪表运算放大器相连接的处理电路，所述处理电路与所述多通道同步数据采集卡相连接，所述八路传感器中每路传感器均连接三个霍尔元件。 

所述多通道同步数据采集卡包括多通道同步AD转换电路、与所述多通道同步AD转换电路的输出端相连接的微处理器、与所述微处理器相连接的存储电路和网络传输电路、与所述微处理器相连接的触摸屏电路，所述网络传输电路经过以太网交换机与所述嵌入式工控机相连接。 

本实用新型具有积极的效果：本实用新型的结构简单，使各个结构模块化，可根据所要检测皮带的宽度和根数，灵活配置霍尔元件阵列传感器和多通道同步数据采集卡的数量，提高了检测装置的使用灵活性；实现实时在线检测并能自动预警，可在皮带断裂前较早的发现隐患，保证了输送带的安全运行，提高了系统的自动化程度；区别于X光透射检测器、超声波检测器等检测器，无需在传输皮带内预置材料，降低了对被检测皮带的要求，提高了检测对象的普遍性，同时采用漏磁原理，避免了X射线对使用者身体健康的损伤；应用漏磁场信号集聚原理，采用霍尔元件阵列传感器，可以有效地规避X光传感器和视觉传感器的高成本问题，从而有效降低系统成本；采用本安电源和嵌入式技术，提高装置的可靠程度减少了体积，应用于煤矿等防爆场合，提高了检测对象的普遍性；采用传感阵列及多通道同步数据采集技术，避免了采用扫描造成采样数据的时间差异，实现了对输送带横向上的同步实时检测，结合皮带位置和速度的检测，实现了对输送带缺陷的精确定位，适用性好实用性强。 

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中： 

图1为本实用新型的整体结构示意图； 

图2为本实用新型的磁化块结构示意图； 

图3为本实用新型的皮带位置传感器的结构示意图； 

图4为本实用新型的多通道同步数据转换电路的电路图； 

图5为本实用新型的存储电路的电路图； 

图6为本实用新型的通信电路的电路图； 

图7A为本实用新型的微控制器的电路图的左部； 

图7B为本实用新型的微控制器的电路图的右部； 

图7A与图7B合并后为本发明的微控制器的电路图； 

图8为本发明的磁敏传感器阵列的磁敏传感器电路图。 

具体实施方式

(实施例1) 

图1至图8显示了本实用新型的一种具体实施方式，其中图1为本实 用新型的整体结构示意图；图2为本实用新型的磁化块结构示意图；图3为本实用新型的皮带位置传感器的结构示意图；图4为本实用新型的多通道同步数据转换电路的电路图；图5为本实用新型的存储电路的电路图；图6为本实用新型的通信电路的电路图；图7A为本实用新型的微控制器的电路图的左部；图7B为本实用新型的微控制器的电路图的右部；图8为本实用新型的磁敏传感器阵列的磁敏传感器电路图。 

见图1至图8，一种钢绳芯输送带的实时在线无损检测装置，包括磁化块4、皮带位置检测器5、磁敏传感器阵列6、多通道同步数据采集卡7、以太网交换机8和嵌入式工控机9，所述磁化块4、皮带位置检测器5和磁敏传感器阵列6设置在头轮2与尾轮3之间的钢绳芯传送带1回传线上，所述钢绳芯传送带1的回传部依次经过磁化块4、皮带位置检测器5和磁敏传感器阵列6，所述皮带位置检测器5与磁敏传感器阵列6相连接，所述磁敏传感器阵列6与所述多通道同步数据采集卡7相连接，所述多通道同步数据采集卡7经过以太网交换机8与所述嵌入式工控机9相连接。磁化块安装在输送带尾轮回程处，给输送带的钢丝绳芯磁化加磁；磁敏传感器阵列安装在头轮处检测钢丝绳芯的漏磁信号，与磁化块保持足够远的距离，避免磁化块的磁场影响到磁敏传感阵列；皮带位置检测器靠近磁敏传感器阵列安放，检测输送带的位置和运行速度；多通道同步数据采集卡以和SPI总线磁敏传感器阵列连接，实时采集漏磁信号及皮带位置信号并处理；以太网交换机通过RJ45网线与多通道同步数据采集卡连接，汇集多个多通道同步数据采集卡的数据和信息，嵌入式工控机通过通信电缆连接以太网交换机，实现与多通道同步数据采集卡数据信息交换。 

所述磁化块4包括钕铁硼永磁钢41和固定架42，所述固定架42平行钢绳芯输送带且两端固定在输送带支架上，所述钕铁硼永磁钢41的宽度与钢绳芯传送带1的宽度相同且安装在固定架上。 

所述皮带位置检测器5包括带槽触轮51，与所述带槽触轮51相连接的轴52，在所述轴52的外侧设有轴套53，在所述轴套53的远离带槽触轮51一端设有光电编码器54和支撑架55，在所述支撑架55上设有接近开关56，在所述接近开关56的一端设有安装固定孔57，在所述支撑架55与光电编码器54活动连接，在所述支撑架55的底部与光电编码器54之间设有弹簧58，所述弹簧58使所述带槽触轮紧压在钢绳芯传送的回传带表面。皮带位置传感器通过安装固定孔固定在输送机的支架上，弹簧使得带槽触轮紧压 在下皮带表面，避免皮带跳动、打滑等影响位置速度的检测，带槽触轮和光电编码器均安装在传动轴上，触轮每转一圈光电编码器输出600个脉冲，在皮带的接头处安装感应块，皮带每转一周，感应块经过一次接近开关，接近开关输出开关信号，根据编码器输出的脉冲信号和接近开关的开关信号精确确定皮带转动的位置和速度。 

所述磁敏传感器阵列包括八路传感器、与传感器相连接的霍尔元件、与所述霍尔元件相连接的仪表运算放大器、与所述仪表运算放大器相连接的处理电路，所述处理电路与所述多通道同步数据采集卡相连接，所述八路传感器中每路传感器均连接三个霍尔元件。多通道同步数据转换电路采用TI的ADS8568芯片，高达650kSPS同步高速信号采集速度，采用菊花链的串行输出，SD卡的接口电路，支持高达32G的存储卡，存储采集到的信号。带触摸屏LCD接口电路如图所示，用来连接4.3寸、5寸、7寸的带触摸屏的LCD屏，检测时作为数据采集卡和使用者的信息交互，可在lcd上显示检测状态和检测结果。微控制器最小系统电路主要包含STM32F407芯片和基本的外围电路，在STM32F407芯片中移植了嵌入式实时操作系统uC/OS-II，用来实现实时在线数据采集及处理。网络通信电路如图所示，采用DP83848芯片，以太网变压器HR911105A，实现数据的以太网通讯。 

嵌入式工业控制计算机，为研华的嵌入式无风扇工业计算机NO-2184G，采用英特尔酷睿i72655处理器，具有极高的数据处理能力。将传过来的数据进行处理，及时将接收到的数据存入数据库；在检测程序界面中将皮带的检测信号绘制出和真实情况相符的图像，以便在线实时监测、显示皮带中所有钢丝绳芯的接头和缺陷、损伤等具体情况；定位皮带的接头和缺陷位置，准确计算出钢丝绳接头间的距离，区分接头和损伤，判别接头钢丝绳的抽动。并实现分等级自动告警。 

磁敏阵列传感器有8路传感器，每一路包括3个间隔8mm的霍尔元件SS39ET、仪表运算放大器INA128及处理电路组成，SS39ET第一脚接地，第三脚接5V电压，2脚输出和磁信号成比例信号，INA128为仪表运算放大器，+-5V供电，霍尔元件输出的信号经滤波后连接INA128，调理后输出稳定的+-5v模拟电压信号。 

所述多通道同步数据采集卡包括多通道同步AD转换电路、与所述多通道同步AD转换电路的输出端相连接的微处理器、与所述微处理器相连接的存储电路和网络传输电路、与所述微处理器相连接的触摸屏电路，所述网 络传输电路经过以太网交换机与所述嵌入式工控机相连接。 

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本实用新型的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本实用新型的保护范围。 

Claims (5)

1.一种钢绳芯输送带的实时在线无损检测装置，包括磁化块、皮带位置检测器、磁敏传感器阵列、多通道同步数据采集卡、以太网交换机和嵌入式工控机，其特征在于：所述磁化块、皮带位置检测器和磁敏传感器阵列设置在头轮与尾轮之间的钢绳芯传送带回传线上，所述钢绳芯传送带的回传部依次经过磁化块、皮带位置检测器和磁敏传感器阵列，所述皮带位置检测器与磁敏传感器阵列相连接，所述磁敏传感器阵列与所述多通道同步数据采集卡相连接，所述多通道同步数据采集卡经过以太网交换机与所述嵌入式工控机相连接。

2.根据权利要求1所述的钢绳芯输送带的实时在线无损检测装置，其特征在于：所述磁化块包括钕铁硼永磁钢和固定架，所述固定架平行钢绳芯输送带且两端固定在输送带支架上，所述钕铁硼永磁钢的宽度与钢绳芯传送带的宽度相同且安装在固定架上。

3.根据要利要求2所述的钢绳芯输送带的实时在线无损检测装置，其特征在于：所述皮带位置检测器包括带槽触轮，与所述带槽触轮相连接的轴，在所述轴的外侧设有轴套，在所述轴套的远离带槽触轮一端设有光电编码器和支撑架，在所述支撑架上设有接近开关，在所述接近开关的一端设有安装固定孔，在所述支撑架与光电编码器活动连接，在所述支撑架的底部与光电编码器之间设有弹簧，所述弹簧使所述带槽触轮紧压在钢绳芯传送的回传带表面。

4.根据权利要求3所述的钢绳芯输送带的实时在线无损检测装置，其特征在于：所述磁敏传感器阵列包括八路传感器、与传感器相连接的霍尔元件、与所述霍尔元件相连接的仪表运算放大器、与所述仪表运算放大器相连接的处理电路，所述处理电路与所述多通道同步数据采集卡相连接，所述八路传感器中每路传感器均连接三个霍尔元件。

5.根据权利要求4所述的钢绳芯输送带的实时在线无损检测装置，其特征在于：所述多通道同步数据采集卡包括多通道同步AD转换电路、与所述多通道同步AD转换电路的输出端相连接的微处理器、与所述微处理器相连接的存储电路和网络传输电路、与所述微处理器相连接的触摸屏电路，所述网络传输电路经过以太网交换机与所述嵌入式工控机相连接。