CN220519326U - 一种托辊运动状态检测装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种托辊运动状态检测装置及系统，该装置包括：分布式光纤传感器、偏心块、振动传导结构、检测终端，以及用于接收光信号和初始光信号的光纤托盘，分布式光纤传感器包括光源发射装置和光缆，光缆沿带式输送机方向设置，以将初始光信号传输至光纤托盘，偏心块安装在待检测托辊的托辊端面，振动传导结构安装在待检测托辊的托辊架上，光纤托盘与检测终端连接，以将光纤托盘接收到的信号发送至检测终端；通过该装置能够基于探测光束确定带式输送机上的多个待检测托辊的运动状态，有效提升了待检测托辊运动状态进行检测的效率，且有效提升了对待检测托辊进行定位的准确性。

Description

一种托辊运动状态检测装置及系统

技术领域

本申请涉及智能检测技术领域，具体涉及一种托辊运动状态检测装置及系统。

背景技术

托辊是带式输送机中用量最大的关键零部件，且是带式输送机运动接触和摩擦的核心部件，极易发生故障，包括托辊卡死、磨损、松动、断裂、掉落等等。由于托辊数量多，故障难以观察，人工巡检难以及时发现托辊故障，且带式输送机工作环境扬尘及噪声较大，常见的视觉或声音检测难以保证可靠性并精准定位故障托辊，而常规传感器检测等由于托辊数量巨大，需要传感器数量多，维护困难，成本高，不具备实际使用的可行性。

分布式光纤传感技术由于其通过一根光缆即可实现沿线分布式实时监测，并在空间上可进行定位，广泛应用于长距离分布式的信息监测领域，如管道、交通、建筑等行业。分布式光纤振动传感器具有抗电磁干扰、易弯曲，体积小等诸多优点，并能对沿光纤线路的托辊进行实时地远程监测并定位，十分适合用于托辊监测。现有部分技术研究尝试通过分布式光纤振动传感器对托辊进行实时监测，绝大多数都是通过直接利用光纤振动传感器监测托辊架或托辊轴的振动，振动状态没有规律且容易相互干扰，信号处理过程相对复杂，定位准确性难以控制。

实用新型内容

鉴于以上所述技术的缺点，本实用新型提供一种托辊运动状态检测装置及系统，以解决上述振动状态没有规律且容易相互干扰，信号处理过程相对复杂，定位准确性难以控制的技术问题。

本实用新型提供的一种托辊运动状态检测装置，所述装置包括：分布式光纤传感器、偏心块、振动传导结构、检测终端，以及用于接收光信号和初始光信号的光纤托盘；所述分布式光纤传感器包括光源发射装置和光缆，所述光缆沿带式输送机方向设置，以将所述初始光信号传输至光纤托盘；所述偏心块安装在待检测托辊的托辊端面，所述振动传导结构安装在待检测托辊的托辊架上；所述光纤托盘与所述检测终端连接，以将所述光纤托盘接收到的信号发送至所述检测终端。

于本申请的一个实施例中，所述振动传导结构包括接触端和输出端，所述接触端与所述偏心块靠近，以在待检测托辊运动时产生振动，并将所述振动传导至所述输出端；所述输出端靠近所述光缆托盘，以在振动时与所述光缆托盘接触，并生成振动信号。

于本申请的一个实施例中，在待检测托辊运动时产生振动信号，包括以下至少之一：所述接触端与所述偏心块接触，当待检测托辊运动时带动偏心块移动，使得所述接触端与所述偏心块发生碰撞，并基于所述碰撞生成振动信号；所述接触端与所述偏心块之间存在磁力，当待检测托辊运动时带动偏心块移动，使得所述接触端在力的作用下发生位移，并基于所述位移生成振动信号。

于本申请的一个实施例中，所述接触端与所述偏心块接触，包括：所述振动传导结构的接触端和输出端都为长摆针，所述接触端的长摆针和所述输出端的长摆针分别固定在所述待检测托辊上；当所述待检测托辊运动时，所述接触端的长摆针与所述偏心块碰撞生成碰撞动能，并将所述碰撞动能传导至所述输出端的长摆针，使得所述输出端的长摆针敲击所述光纤托盘，生成振动信号。

于本申请的一个实施例中，所述接触端与所述偏心块接触，还包括：所述振动传导结构的接触端为压块，所述压块固定在所述待检测托辊上；当所述待检测托辊运动时，所述偏心块发生转动并与所述压块接触，使得所述压块产生位移；基于所述位移带动所述输出端敲击所述光纤托盘，生成振动信号。

于本申请的一个实施例中，所述接触端与所述偏心块之间存在磁力，包括：所述振动传导结构的接触端和所述偏心块都为永磁体，所述接触端的永磁体固定在所述待检测托辊上；当所述待检测托辊运动时，所述偏心块的永磁体发生转动并使得所述接触端的永磁体产生位移；基于所述位移带动所述输出端敲击所述光纤托盘，生成振动信号。

于本申请的一个实施例中，所述振动传导结构还包括传动机械，所述传动机械的一端与所述接触端连接，另一端与得到输出端连接；所述传动机械包括弹簧机构、转轴机构、齿轮机构中至少之一。

于本申请的一个实施例中，光缆托盘对应安装在每组托辊的托辊架位置，采用焊接或螺栓连接的方式，光缆在光缆托盘中环绕成捆布置。

于本申请的一个实施例中，所述检测终端设置在远程控制室，用于接收并显示所述振动信号的振幅信息、频率信息和位置信息。

本申请提供一种托辊运动状态检测系统，所述系统包括带式输送机、托辊架、待检测托辊以及托辊运动状态检测装置，所述托辊架设置于所述带式输送机上，所述待检测托辊设置于所述托辊架上。

本实用新型的有益效果：本实用新型中的一种托辊运动状态检测装置及系统，该装置包括：分布式光纤传感器、偏心块、振动传导结构、检测终端，以及用于接收光信号和初始光信号的光纤托盘，分布式光纤传感器包括光源发射装置和光缆，光缆沿带式输送机方向设置，以将初始光信号传输至光纤托盘，偏心块安装在待检测托辊的托辊端面，振动传导结构安装在待检测托辊的托辊架上，光纤托盘与所述检测终端连接，以将光纤托盘接收到的信号发送至所述检测终端；通过该装置能够基于探测光束确定带式输送机上的多个待检测托辊的运动状态，有效提升了待检测托辊运动状态进行检测的效率，且有效提升了对待检测托辊进行定位的准确性。

此外，本申请提出的实用新型还可以检测到位于中部的上托辊，通过机械传导等方法对托辊振动进行转换，使得检测信号的频率和振幅的范围缩小，可更加准确的通过信号处理滤除噪声，从而有效提升了对托辊运动状态检测的准确性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术者来讲，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。在附图中：

图1是本申请一个实施例示出的托辊运动状态检测装置结构示意图；

图2是本申请一个实施例示出的托辊振动传导模块结构示意图；

图3是本申请另一个实施例示出的托辊振动传导模块结构示意图；

图4是本申请再一个实施例示出的托辊振动传导模块结构示意图；

图5是本申请一个实施例示出的光缆托盘结构示意图。

附图标记：

1－托辊架，2－托辊，3－分布式光纤传感器，4－振动传导模块，5－光缆托盘，6－偏心块，7－接触端摆针，8－传动机构，9－输出端，10－接触端压块，11－接触端永磁体。

具体实施方式

以下将参照附图和优选实施例来说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书中所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

在下文描述中，探讨了大量细节，以提供对本实用新型实施例的更透彻的解释，然而，对本领域技术人员来说，可以在没有这些具体细节的情况下实施本实用新型的实施例是显而易见的，在其他实施例中，以方框图的形式而不是以细节的形式来示出公知的结构和设备，以避免使本实用新型的实施例难以理解。

首先需要说明的是，

图1是本申请一个实施例示出的托辊运动状态检测装置结构示意图，如图1所示，托辊运动状态检测装置包括托辊架1、待检测托辊2、分布式光纤传感器3、振动传导模块4，以及光纤托盘5，此外，还包括偏心块和振动传导模块。其中，分布式光纤振动传感器3沿带式输送机运行方向布置，偏心块设置在托辊端面，托辊转动时偏心块与振动传导模块接触产生振动并传导至光纤托盘5上，光缆托盘安装在每组待检测托辊2对应的位置上，监控终端位于控制室内，用于接收信号并实时监测各个待检测托辊的运转状态并确定故障托辊的位置和故障类型。需要说明的是，光缆托盘5及振动传导结构4安装在托辊架1或专用支架上，采用焊接或螺栓连接，本申请并不对其连接方式做任何限制。

在本申请的一个实施例中，托辊运动状态检测装置包括：分布式光纤传感器、偏心块、振动传导模块、检测终端，以及用于接收光信号和初始光信号的光纤托盘；分布式光纤传感器包括光源发射装置和光缆，光缆沿带式输送机方向设置，以将初始光信号传输至光纤托盘；偏心块安装在待检测托辊的托辊端面，振动传导模块安装在待检测托辊的托辊架上；光纤托盘与检测终端连接，以将光纤托盘接收到的信号发送至检测终端。

在本申请的一个实施例中，振动传导模块包括接触端和输出端，接触端与偏心块靠近，以在待检测托辊运动时产生振动，并将振动传导至输出端；输出端靠近光缆托盘，以在振动时与光缆托盘接触，并生成振动信号。

在本申请的一个具体实施例中，在每个待检测托辊处设置有偏心块和振动传导结构，当输送带开始运动时，托辊正常运动发生转动，则带动与托辊连接的偏心块发生移动，从而使得偏心块和振动传导结构之间发生碰撞或其他力的作用，使得该陈东传导装置发生位移，从而产生振动信号。

在本申请的一个实施例中，在待检测托辊运动时产生振动信号，包括以下至少之一：接触端与偏心块接触，当待检测托辊运动时带动偏心块移动，使得接触端与偏心块发生碰撞，并基于碰撞生成振动信号；接触端与偏心块之间存在磁力，当待检测托辊运动时带动偏心块移动，使得接触端在力的作用下发生位移，并基于位移生成振动信号。

需要说明的是，偏心块安装在托辊端面，可以通过焊接、粘接、铰接或是其他连接方式，本申请并不对其安装方式做任何限制。振动传导模块的主要目的是将托辊运动转化为频率振幅相对固定的有节奏振动，进而可通过简单的信号处理方法过滤掉其他不相关振动，避免了现有托辊振动测量过程中直接测量托辊架振动所具有的噪声过多，振动信号杂乱的问题，因此振动传导结构的接触端和偏心块之间只要存在力的作用使得其接触端发生移动，从而产生振动信号即可，其力的作用可以是接触的形式产生的碰撞或挤压，也可以是非接触的形式产生的磁力作用，本申请亦不对其力的作用方式做任何限制。

此外，还需要说明的是，托辊振动传导模块包括托辊架、托辊、振动传导结构，以及偏心块6。其中，振动传导结构包括接触端、传动机构，以及输出端。

图2是本申请一个实施例示出的托辊振动传导模块结构示意图。如图2所示，托辊振动传导模块包括托辊架1、托辊2、振动传导结构4，以及偏心块6。其中，振动传导结构包括接触端摆针7、传动机构8，以及输出端9。

在本申请的一个实施例中，接触端与偏心块接触，包括：振动传导结构的接触端和输出端都为长摆针，接触端的长摆针和输出端的长摆针分别固定在待检测托辊上；当待检测托辊运动时，接触端的长摆针与偏心块碰撞生成碰撞动能，并将碰撞动能传导至输出端的长摆针，使得输出端的长摆针敲击光纤托盘，生成振动信号。

在本申请的一个具体实施例中，以如图2所示的托辊振动传导模块为例，其振动传导结构的接触端和输出端为长摆针，当带式输送机运行时输送带依靠摩擦作用带动托辊转动，偏心块转动时会与振动传导装置包括接触端的长摆针碰撞产生相对运动，在转动轴作用下带动输出端摆动，输出端摆针在摆动过程中敲击光纤托盘产生振动信号。

图3是本申请另一个实施例示出的托辊振动传导模块结构示意图。

如图3所示，托辊振动传导模块包括托辊架、托辊、振动传导结构4，以及偏心块6。其中，振动传导结构包括传动机构8、输出端9，以及接触端压块10。

在本申请的一个实施例中，接触端与偏心块接触，还包括：振动传导结构的接触端为压块，压块固定在待检测托辊上；当待检测托辊运动时，偏心块发生转动并与压块接触，使得压块产生位移；基于位移带动输出端敲击光纤托盘，生成振动信号。

在本申请的一个具体实施例中，以振动传导结构的接触端采用压块的形式为例，当带式输送机运行时输送带依靠摩擦作用带动托辊转动，带动安装在托辊上的偏心块也随之发生转动，又因为偏心块转动与压块接触时使得压块受压产生位移，带动后续传动装置敲击光纤托盘，从而生成振动信号。

图4是本申请再一个实施例示出的托辊振动传导模块结构示意图，

如图4所示，托辊振动传导模块包括托辊架、托辊、振动传导结构4，以及偏心块6。其中，振动传导结构包括传动机构8、输出端9，以及接触端永磁体11。

在本申请的一个实施例中，接触端与偏心块之间存在磁力，包括：振动传导结构的接触端和偏心块都为永磁体，接触端的永磁体固定在待检测托辊上；当待检测托辊运动时，偏心块的永磁体发生转动并使得接触端的永磁体产生位移，基于位移带动输出端敲击光纤托盘，生成振动信号。

在本申请的一个具体实施例中，以振动传导结构的接触端和偏心块都是永磁体为例，当带式输送机运行时输送带依靠摩擦作用带动托辊转动，带动安装在托辊上的偏心块也随之发生转动，由于偏心块和接触端之间的磁力作用，使得该接触端发生位移，从而基于位移带动输出端敲击光纤托盘，生成振动信号。

需要说明的是，偏心块与振动传导装置接触端通过非接触的形式，通过磁极的斥力或引力产生位移，带动后续传动装置敲击光纤托盘，可以有效减小相互碰撞引起的磨损，从而实现延长设备寿命的目的。

此外，振动传导结构还包括传动机械，传动机械的一端与接触端连接，另一端与得到输出端连接；传动机械包括弹簧机构、转轴机构、齿轮机构中至少之一。

图5是本申请一个实施例示出的光缆托盘结构示意图。

在本申请的一个实施例中，如图5所示，分布式光纤传感器3和振动传导结构4分别布置在光纤托盘上。

在本申请的一个实施例中，光缆托盘对应安装在每组托辊的托辊架位置，采用焊接或螺栓连接的方式，光缆在光缆托盘中环绕成捆布置。

需要说明的是，振动传导结构可以通过转轴、齿轮等必要机械传动方式保证振动传导的可靠性，本申请并不对其传动结构作任何限制。此外，分布式光缆在光纤托盘中成捆布置，可增大分布式光纤传感器对信号位置的分辨率，且光缆外侧采用铠装保护层，保护层具有防水防尘、抗压抗扭以及阻燃等保护效果，可有效保护光纤在带式输送机的工作环境下不受破坏。

此外，本申请还提出一种托辊运动状态检测系统，其特征在于，系统包括带式输送机、托辊架、待检测托辊以及托辊运动状态检测装置，托辊架设置于带式输送机上，待检测托辊设置于托辊架上。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种托辊运动状态检测装置，其特征在于，所述装置包括：分布式光纤传感器、偏心块、振动传导结构、检测终端，以及用于接收光信号和初始光信号的光纤托盘；

所述分布式光纤传感器包括光源发射装置和光缆，所述光缆沿带式输送机方向设置，以将所述初始光信号传输至光纤托盘；

所述偏心块安装在待检测托辊的托辊端面，所述振动传导结构安装在待检测托辊的托辊架上；

所述光纤托盘与所述检测终端连接，以将所述光纤托盘接收到的信号发送至所述检测终端。

2.根据权利要求1所述的托辊运动状态检测装置，其特征在于，所述振动传导结构包括接触端和输出端，

所述接触端与所述偏心块靠近，以在待检测托辊运动时产生振动，并将所述振动传导至所述输出端；

所述输出端靠近所述光缆托盘，以在振动时与所述光缆托盘接触，并生成振动信号。

3.根据权利要求2所述的托辊运动状态检测装置，其特征在于，在待检测托辊运动时产生振动信号，包括以下至少之一：

所述接触端与所述偏心块接触，当待检测托辊运动时带动偏心块移动，使得所述接触端与所述偏心块发生碰撞，并基于所述碰撞生成振动信号；

所述接触端与所述偏心块之间存在磁力，当待检测托辊运动时带动偏心块移动，使得所述接触端在力的作用下发生位移，并基于所述位移生成振动信号。

4.根据权利要求3所述的托辊运动状态检测装置，其特征在于，所述接触端与所述偏心块接触，包括：

所述振动传导结构的接触端和输出端都为长摆针，所述接触端的长摆针和所述输出端的长摆针分别固定在所述待检测托辊上；

当所述待检测托辊运动时，所述接触端的长摆针与所述偏心块碰撞生成碰撞动能，并将所述碰撞动能传导至所述输出端的长摆针，使得所述输出端的长摆针敲击所述光纤托盘，生成振动信号。

5.根据权利要求3所述的托辊运动状态检测装置，其特征在于，所述接触端与所述偏心块接触，还包括：

所述振动传导结构的接触端为压块，所述压块固定在所述待检测托辊上；

当所述待检测托辊运动时，所述偏心块发生转动并与所述压块接触，使得所述压块产生位移；

基于所述位移带动所述输出端敲击所述光纤托盘，生成振动信号。

6.根据权利要求3所述的托辊运动状态检测装置，其特征在于，所述接触端与所述偏心块之间存在磁力，包括：

所述振动传导结构的接触端和所述偏心块都为永磁体，所述接触端的永磁体固定在所述待检测托辊上；

当所述待检测托辊运动时，所述偏心块的永磁体发生转动并使得所述接触端的永磁体产生位移；

基于所述位移带动所述输出端敲击所述光纤托盘，生成振动信号。

7.根据权利要求2所述的托辊运动状态检测装置，其特征在于，所述振动传导结构还包括传动机械，

所述传动机械的一端与所述接触端连接，另一端与得到输出端连接；

所述传动机械包括弹簧机构、转轴机构、齿轮机构中至少之一。

8.根据权利要求1-7任一项所述的托辊运动状态检测装置，其特征在于，

光缆托盘对应安装在每组托辊的托辊架位置，采用焊接或螺栓连接的方式，光缆在光缆托盘中环绕成捆布置。

9.根据权利要求8所述的托辊运动状态检测装置，其特征在于，所述检测终端设置在远程控制室，用于接收并显示所述振动信号的振幅信息、频率信息和位置信息。

10.一种托辊运动状态检测系统，其特征在于，所述系统包括带式输送机、托辊架、待检测托辊以及托辊运动状态检测装置，

所述托辊架设置于所述带式输送机上，所述待检测托辊设置于所述托辊架上。