CN102016492A

CN102016492A - 光学组件和磨损传感器

Info

Publication number: CN102016492A
Application number: CN2008801261514A
Authority: CN
Inventors: 布赖恩·戴维斯
Original assignee: Brian Investments Pty Ltd
Current assignee: Brian Investments Pty Ltd
Priority date: 2007-12-04
Filing date: 2008-12-04
Publication date: 2011-04-13
Also published as: CA2708009A1; AU2008331437A1; WO2009070845A1; US20110037983A1; EP2225530A1; ZA201004696B

Abstract

一种磨损测量设备，包括：主体，在第一端具有可磨损部分；在所述主体内部的导光区域，所述导光区域在可磨损部分内具有反射部分。反射部分被配置为使被引导经过导光部分并且在反射部分处的光沿着导光部分向后反射。由反射部分反射的光的一个或更多个特性与可磨损部分的磨损程度有关。一种光学组件，包括纵向轴线以及沿着所述纵向轴线分隔开的多个反射元件。所述反射元件被布置为反射被引导在与所述纵向轴线基本对齐的方向上的光。反射的量是在沿着组件的长度的方向上组件的物理退化、剥落或磨损的函数。

Description

光学组件和磨损传感器

技术领域

本发明涉及一种光学组件以及磨损传感器。所述光学组件可以不专用在用于测量磨损的设备中。具体而言，但并非排他性地，所述设备用于就地(in-situ)测量磨损板上的磨损。

背景技术

硬化材料的板常常用于使对一个装备的结构元件的磨损效应最小化。磨损板的材料被选择为抗磨损。磨损板充当牺牲元件，使得板而不是装备的结构元件受到磨损。

在监控并确定磨损板的磨损程度时出现难题，例如因为板处于难以接近的位置。因此，难以确定磨损板更换的确切时间，这是因为期望使用磨损板来使得其寿命而不是故障程度最大化。因此，需要一种用于经受磨损的***的磨损传感器。

磨损还发生在其它机械组件上，尤其是在严苛条件下工作的机械组件。一般不能在组件故障或停机期间的拆解/检查之前确定某些组件的磨损程度。

在申请人的在先申请(例如WO2006/081610和WO2007/128068)中，描述了用于测量***经受的磨损的量的各种设备。

显然应当理解，虽然在此引用了现有技术使用和公布，但这种引用并不意味着引用中的任一种在澳大利亚或任何其它国家形成本领域公知常识的一部分。

发明内容

在本发明的陈述以及接下来的本发明的描述中，除了上下文因表述语言或必要内涵而另外需要之外，词语“包括”或变化形式(诸如“包含”或“含有”)是在包括的意义上使用的，也就是说，指定所陈述的特征的存在性，但不排除本发明各个实施例中其它特征的存在性和附加性。

根据本发明的第一方面，提供一种用于测量磨损的设备，所述设备包括：

主体，在第一端处具有可磨损部分；以及

主体的导光区域，

其中，导光区域在可磨损部分内具有反射部分，

其中，反射部分被配置为使被引导经过所述导光部分并且在所述反射部分处的光沿着所述导光部分向后反射，其中，由反射部分反射的光的一个或更多个特性与可磨损部分的磨损的程度有关。

在一个实施例中，所述特性中的一个是所反射的光的量。

在一个实施例中，所述设备包括用于发射光的光源，所述光被引导为经过所述导光部分朝向所述反射部分行进。

在实施例中，所述设备包括用于测量所反射的光的量的检测器。

在又一实施例中，反射部分包括朝向主体的第一端变窄的渐缩形状。

在又一实施例中，主体为紧固件的形式。在另一实施例中，主体为探针的形式。

在另一实施例中，主体还包括外螺纹，使得可被固定在磨损板***的磨损板的孔内。

在实施例中，反射部分由一个或更多个反射元件形成，所述一个或更多个反射元件随着所述可磨损部分磨损而剥落(ablation)，使得所述一个或更多个反射元件的剥落减少反射部分的反射量。

在另一实施例中，所述一个或更多个反射部分包括圆锥形金属表面。

在实施例中，导光区域包括光学组件。

在实施例中，光学组件包括一个或更多个反射元件。

在实施例中，所述一个或更多个反射元件被布置为围绕所述主体的纵向轴线至少部分地轴向延伸。

在实施例中，所述一个或更多个反射元件被布置为围绕所述主体的长度弓形地延伸。

在实施例中，所述一个或更多个反射元件包括沿着主体的长度以间隔开的关系延伸的多个面，其中，当从与第一端相对的第二端观看主体时，反射元件中的两个或更多个共同形成合成反射区域。

在实施例中，所述一个或更多个反射元件的每一个都纵向分隔开，并且具有不同尺度的孔洞或空隙。

在实施例中，所述一个或更多个反射元件中的每一个都形成所述反射部分的至少部分边界。

在实施例中，所述反射部分的孔随着反射部分的长度被缩减而扩大，使得所述反射区域相应减小。

在实施例中，所述反射元件相对于主体的纵向轴线纵向地并且横向地分隔开。

在实施例中，所述反射元件与反射性相对较弱的元件形成对比。

在实施例中，所述反射性相对较弱的元件是标记，所述反射元件是标记之间的空白。

在实施例中，所述一个或更多个特性包括反射部分中剩余的反射元件的数量，或者与该数量有关。

在实施例中，反射部分包括多个标记，所述多个标记沿着可磨损部分的长度并且与可磨损部分的长度交叉地分隔开，使得从主体的第二端能够看见每个标记，所述标记被布置为使得：随着可磨损部分的长度由于所述对象的磨损而磨损，所述标记相继磨损。

根据本发明第二方面，提供一种磨损传感器，包括：

光源；

光接收机，被配置为测量入射光；

主体，在第一端处具有可磨损部分；以及

所述主体内的导光区域，其中，所述光源被布置为将光投射到导光区域，所述光接收机被布置为从导光区域接收光，其中，所述导光区域具有可磨损部分内的反射部分，其中，所述反射部分被配置为从光源朝向光接收机反射光，以及

其中，由所述反射部分反射并且然后由所述光接收机接收到的光与所述可磨损部分的磨损程度有关。

根据本发明的第三方面，提供了一种测量磨损传感器经受的磨损的量的方法，所述方法包括：

将光引导到磨损传感器的透光主体中，所述主体包括反射部分，所述反射部分被配置为使被引导经过所述导光部分并且在所述反射部分处的光沿着所述导光部分向后反射；

测量由所述反射部分反射的光的一个或更多个特性。

根据本发明的第四方面，提供了一种确定磨损传感器经受的磨损的量的方法，所述方法包括：

基于上述方法的所测量的一个或更多个特性来计算磨损的量。

根据本发明的第五方面，提供了一种光学组件，包括：

纵向轴线；以及

多个反射元件，沿着所述纵向轴线分隔开，

其中，所述反射元件被布置为反射被引导在与所述纵向轴线基本对齐的方向上的光，

其中，所述反射的量是在沿着所述组件的长度的方向上所述组件的物理退化或磨损的函数。

在实施例中，所述反射元件包括多个饼形、楔形、尖形、圆形、三角形、截头圆锥形或截头棱椎形段。

在实施例中，所述反射元件沿着所述纵向轴线规则地分隔开。

在实施例中，每个反射元件相对于所述纵向轴线基本上径向延伸。

在实施例中，所述反射元件螺旋地位于所述纵向轴线周围。

在实施例中，每个反射元件围绕所述纵向轴线基本上轴向延伸。

在实施例中，所述光学组件由光学传导材料形成，反射元件布置于光学传导材料内。

根据本发明的第六方面，提供了一种测量对象的磨损的量的方法，所述方法包括：

在所述对象中提供光学组件，其中，所述光学组件具有反射部分，其通过受光学组件的磨损程度影响的方式反射被引导到组件的第一端的光；

将光引导进入光学组件的第一端；以及

测量从光学组件的反射部分反射的光的量，其中，所反射的光的量是光学组件的长度的函数。

在实施例中，所述光学组件是如前面限定的那样。

根据本发明的第七方面，提供了一种磨损传感器，用于测量对象的磨损量，所述磨损传感器包括：

透光长形主体，在使用中被布置在对象内，所述长形主体包括多个标记，所述多个标记沿着所述长形主体的长度并且与所述长形主体的长度交叉地分隔开，使得从长形主体的端部可以看见每个标记，所述标记被布置为使得：随着长形主体的长度由于对象的磨损而磨损，所述标记相继磨损；

其中，剩余标记的数量提供对对象经受的磨损的量的指示。

磨损传感器可以包括用于评估剩余标记的数量的设备。长形主体的一部分可以总体上呈渐缩形状。所述标记可以沿着长形主体的总体上呈渐缩形状的部分分隔开。

磨损传感器可以包括对于所述标记的对比背景。所述对比背景可以包括在标记上的不透明背衬。

用于评估剩余标记的数量的设备可以被配置为使光在标记上通过，并且对剩余标记的数量进行计数。

根据本发明的第八方面，提供了一种确定磨损传感器经受的磨损的量的方法，所述方法包括：

将光引导至磨损传感器的透光长形主体中，长形主体包括多个标记，所述多个标记沿着长形主体的长度并且与长形主体的长度交叉地分隔开，使得从长形主体的端部可以看见每个标记，所述标记被布置为使得：随着长形主体的长度磨损，所述标记相继磨损；以及

评估剩余标记的数量；

其中，剩余标记的数量提供对磨损传感器经受的磨损的量的指示。

在实施例中，评估标记的数量包括：对剩余标记的数量进行计数。

根据本发明的第九方面，提供了一种光学组件，用于反射进入所述光学组件的端部的光，包括：

透光长形主体，包括沿着长形主体的纵向轴线放置的反射元件，每个反射元件被布置为围绕长形主体的纵向轴线至少部分地轴向延伸；

其中，所反射的光的量随着长形主体的长度被缩减而变化。

反射元件可以是同心的。至少一个反射元件可以是多边形的总体形状、或多边形形状的一个或更多个部分。所述长形主体的一部分可以总体上呈渐缩形状。

长形主体可以具有一组台阶，其中，至少一个反射元件位于可以从端部看见的相应台阶的一部分上。

光学组件可以包括不透明部分，所述不透明部分至少部分地位于反射元件相对于所述端部的相对侧。所述不透明部分可以覆盖长形主体的一部分。

根据本发明的第十方面，提供了一种光学组件，用于反射进入所述光学组件的端部的光，所述光学组件包括：

透光长形主体，包括，沿着长形主体的纵向轴线放置的反射元件，每个反射元件被布置为围绕长形主体弓形地延伸；

其中，所反射的光的量随着长形主体的长度磨损而变化。

根据本发明的第十一方面，提供了一种光学组件，用于反射进入所述光学组件的端部的光，包括：

透光长形主体，包括沿着所述长形主体的纵向轴线放置的反射元件，每个反射元件都形成围绕所述长形主体的至少部分边界；

其中，所反射的光的量随着所述长形主体的长度被缩减而变化。

根据本发明的第十二方面，提供了一种光学组件，用于反射进入所述光学组件的端部的光，包括：

透光长形主体，包括沿着长形主体的纵向轴线放置的反射元件，每个反射元件都包括沿着长形主体的纵向轴线以分隔开的关系延伸的面，当从所述端部观看所述长形主体时，反射元件共同形成合成反射区域；

其中，随着长形主体的长度被缩减，所述合成反射区域中的孔扩大，使得所述反射区域相应地减小。

在实施例中，所述孔是在长形主体的第一量被移除之后产生的。

根据本发明的第十四方面，提供了一种合成反射器，包括不同直径的纵向分隔开的中空反射元件，其中，反射元件的逐渐移除使所述合成反射器的反射率变化。

所述中空反射元件可以是不重叠的。一个元件的中空部分的直径可以与邻近元件的外径基本相同。

根据本发明的第十五方面，提供了一种磨损传感器***，包括：

如上面限定的一个或更多个磨损传感器，安装在经受磨损的一个或更多个物体中；

监控器，用于读取所反射的光的一个或更多个特性；以及

输出端，用于基于对一个或更多个特性的读取来产生与所述一个或更多个物体的磨损有关的信息。

在实施例中，所述输出端包括警报发生器，用于当所述一个或更多个传感器指示磨损达到阈值时发出警报。

在实施例中，所述输出端包括显示器，用于显示所测量的一个或更多个传感器的磨损。

在实施例中，显示出的所测量的磨损是以所述一个或更多个物体的剩余厚度的形式。

根据本发明的第十六方面，提供了一种方法，包括：

提供如前所述的一个或更多个磨损传感器；

当所述传感器或每个传感器安装在经受磨损的一个或更多个物体中时，读取所反射的光的一个或更多个特性；以及

基于对一个或更多个特性的读取来输出与一个或更多个物体的磨损有关的信息。

附图说明

为了提供更好的理解，现将参照附图仅以示例的方式描述本发明的实施例，其中：

图1A是本发明的设备在磨损之前的第一实施例的截面正视图；

图1B是经过磨损的图1A中的设备的截面侧视图；

图2是附连到示出在磨损板***的表面上的变化磨损的一个装备的磨损板***以及根据本发明实施例的监控***的实施例的示意性表示；

图3A是本发明的设备在磨损之前的又一实施例的部分截面侧视图；

图3B是经过磨损的图3A所示设备的截面侧视图；

图3C是本发明的设备在磨损之前的又一实施例的部分截面侧视图；

图3D是经过磨损的图3C所示的设备的截面侧视图；

图4A示出本发明的设备在磨损之前的另一实施例的截面侧视图；

图4B示出经过磨损的图4A所示设备的截面侧视图；

图5A示出本发明的光学组件的实施例的侧视图；

图5B示出图6A所示的光学组件的实施例的端视图；

图6A示出本发明的光学组件的又一实施例的侧视图；

图6B示出图6A所示的光学组件的实施例的端视图；

图7A示出根据本发明实施例的光学组件的侧视图；

图7B示出根据本发明另一实施例的光学组件的侧视图；

图8A示出图7A所示的光学组件的端视图；

图8B示出通过图8A所示的光学组件的截面A-A的截面视图；

图8C示出通过经受过磨损的图8B所示的光学组件的截面A-A的截面视图；

图8D示出通过图8A所示的段Z-Z的光学组件的部分截面视图；

图9A是本发明的包括光学组件的设备的又一实施例在磨损之前的截面侧视图；

图9B是经过磨损的图9A所示的光学组件和设备的截面侧视图；

图10示出本发明的磨损传感器的光学组件的实施例的侧视图；

图11示出图10所示的光学组件的正视图；

图12A示出本发明的磨损传感器的光学组件的实施例的侧视图；

图12B示出图12A所示的光学组件的正视图；

图13A示出本发明的磨损传感器的实施例的截面侧视图；

图13B示出图13A所示的磨损传感器的正视图；

图14示出图13A所示的磨损传感器的端视图；

图15示出本发明的磨损传感器的又一实施例的截面正视图；

图16示出图15所示的磨损传感器的侧视图；

图17A示出在磨损之前为了使用而安装的图16的磨损传感器的部分截面侧视图；以及

图17B示出经过磨损的图17A所示的磨损传感器的截面侧面图。

具体实施方式

本发明总体而言涉及一种光学组件以及磨损测量设备。所述光学组件在该设备的某些实施例中具有特定应用，然而，并非要专用于该设备中，而是可以发现其它应用。该设备包括：主体和在主体内部的导光区域，主体在第一端具有可磨损部分，导光区域在可磨损部分内具有反射部分。反射部分被配置为将被引导经过导光部分并且在反射部分处的光沿着导光部分向后反射。由反射部分反射的光的一个或更多个特性与可磨损部分的磨损程度有关。下面描述进一步的实施例。

光学组件包括纵向轴线以及沿着所述纵向轴线分隔开的多个反射元件。反射元件被布置为反射被引导朝着与所述纵向轴线基本对齐的方向的光。反射的量是在沿着组件长度的方向上组件的物理退化、剥落或磨损的函数。下面描述进一步的实施例。

图1A示出根据本发明一个实施例的用于测量磨损的设备10a。设备10a包括主体12，主体12被配置为延伸通过经受磨损的对象(例如比如磨损板***2的磨损板4(图2所示))中的孔14。主体12包括可磨损部分26，可磨损部分26具有从主体12的第一端22向第二端24延伸的深度28。主体12包括表面16(图1A)，在本实施例中，表面16可以与磨损板4的表面18共面。在使用中，表面16经受磨损。可磨损部分26限定了在主体仍有用的同时主体可以磨损的量。优选地，深度28符合或大于磨损板4可接受的磨损的深度29。当可磨损部分26磨损时，在从第一端22到第二端24延伸的方向上进入主体12的磨损量限定了进入表面16的磨损的深度27。

设备10a还包括导光区域20，导光区域20在主体10a内部从第二端24延伸到第一端22，并且被配置为能够将传导通过其中的光。反射部分19位于导光区域20内，并且被配置为朝向主体12的第二端24反射光。对于所示实施例，反射部分19基本上适配在导光区域20内。当可磨损部分26磨损时，从反射部分19反射的光的量基本上与磨损27的深度成比例。对于所示出的本实施例，反射部分19具有朝向主体12的第一端22变窄的渐缩形状部分30。

图1B示出产生了磨损后的图1A所示的设备10的实施例。磨损板4的一部分已经磨损掉，如深度27所指示的那样。随着可磨损部分26变得逐渐磨损，磨损影响反射部分19。具体地说，随着磨损的表面29的磨损深度因磨损板4的进一步磨损而增加，导光区域20和反射部分19也磨损。渐缩形状部分30被配置为使得内部区域20可以在磨损板4产生特定磨损量之后露出，或者其可以开始于表面16。随着可磨损深度28增加，反射部分19反射的光的量开始改变，并且因此与磨损的深度成比例，或是磨损的深度的函数。可以理解，渐缩形状部分30可以包括可以根据深度28来改变反射部分19的反射率的任意线性或非线性形状。

对于本实施例，主体12是与磨损板4分离的组件，并且被***或者装入孔14。然而，在另一实施例中，想到主体12可以一体化地形成在磨损板4内。此外，主体12可以采用例如图3至图5所示的紧固件的形式。

参照图3A和图3B，图中示出合并到用于将磨损板4保持到结构元件32的紧固件的设备10b的又一实施例的截面。设备10b包括紧固件，紧固件具有主体12(形式是螺栓)，具有头34和杆(shank)36。杆36可以具有外螺纹，用于接纳锁紧螺母38(图3A和图3B所示)。头34放置于板4中的互补截头圆锥形孔洞40中。杆36穿过结构元件32中的孔洞42。头34和锁紧螺母38配合将磨损板4紧固到结构元件32。在PCT国际申请No.PCT/AU2005/001820中描述了这种类型的紧固件。可以理解，如果紧固件仅仅***孔洞40，用于监控磨损无需执行结构目的，则锁紧螺母38可以是不必要的。

在本实施例中，孔洞40具有大约5至20°的半开角52，并且头34是互补形状的，但不限于此。应理解，可以使用本领域其它已知的紧固件，包括传统螺栓。在本实施例中，头34的上表面44保持与磨损板4的外表面18共面(如前一实施例那样)。设备10b在杆36内配置有导光区域20，导光区域20基本上从第二端24延伸到主体12的第一端22处的表面44(图3A)。

图3B示出设备10b的该实施例，其中，根据邻近的磨损板4所经历的磨损，可磨损部分26已经磨损至深度31。

图3C和图3D示出根据本发明又一实施例的设备10c。设备10c还包括磨损测量单元(WMU)46。WMU 46包括光传感器48和光源50。光源50可以例如是红外光发射机，例如IR LED(红外线发光二极管)。该光传感器48可以是IR(红外线)光电二极管或IR光电晶体管。例如使用位于使用中的杆的槽上的弹力环将WMU 48紧固到杆24的第二端。当操作时，光源50产生经过反射部分19朝向主体12的第一端22传输的光。反射部分19被配置为将光朝向主体12的第二端24(在此处，光由光传感器48接收)向后反射。当未产生磨损时(如图4A所示)，所反射的光将基本上与光源50所发射的光相同。随着可磨损部分26磨损，以及磨损的深度31展开并且增大(如图3D所示)，渐缩形状部分30也将开始磨损，在物理上改变反射部分19。结果，反射回到光传感器48的光将不同于所发射的光，并且这种差别将对应于磨损的量。在又一实施例中，WMU48可以被配置有导向外部的光源，从而指示当前的深度31。

WMU 48可以还包括：外壳66，被配置为封装WMU 48组件以及电路68，以保护其不受潮湿和/或不利的环境条件的影响。在一个实施例中，外壳66可以包括例如防水弹性或橡胶材料。本领域技术人员将容易得知可以适合于密封WMU 48的其它材料。

图4A和图4B示出根据本发明又一实施例的设备10d。本实施例与图3A至图3D所示的实施例相似；然而，WMU 46还包括至发送器60的通信链路62(所示的硬线连接)，其中，与由光传感器48从反射部分19接收到的反射光相对应的所测量的数据被发送到控制器(未示出)，控制器处理数据从而监控磨损的量。所测量的数据可以要么以无线方式要么经由硬线连接被从发送器60发送到控制器。此外，对于控制器驻留在距磨损***2的远程位置处的实施例，数据的发送可以经由的无线(例如蜂窝)或有线通信装置。应理解，所测量的数据可以通过本领域已知的任何有效通信方式而得以发送到控制器。

在一个实施例中，导光区域20包括空隙或中空部分，通常是填充空气的。

在又一实施例中，反射部分19可以包括被配置为由与导光区域20的形状基本上互补的形状的半透明材料制成的光学组件。该光学组件通过滑动配合而***导光区域20中，或者可以形成导光区域20，或相似物。在一个实施例中，主体12可以与导光区域20一致。使用这种介质来填充由导光区域20限定的腔的目的在于：当可磨损深度28到达导光区域20变为露出之处时，防止潮湿和/或外界物质(例如灰尘)进入腔。应理解，能够反射光的任何材料或介质可以用于反射部分19。在又一实施例中，反射部分19可以包括注入导光区域20并且随时间而固化为凝固形式的材料。该材料可以是例如透明或半透明的树脂化合物。

图5A示出包括光学组件70的反射部分19的又一实施例。光学组件70包括纵向轴线72。沿着纵向轴线72是分隔开的多于一个的光学元件，每个光学元件均径向延伸，从而垂直于纵向轴线72的方向。在实施例中，光学元件是反射元件74。在本实施例中，每个光学元件74都被配置为楔形或饼扇形的形状。每个反射元件74都围绕纵向轴线72旋转对齐，从而光可以被反射在基本上平行于纵向轴线72的方向上通过光学组件70。元件74组合形成合成反射器，其将随着沿着组件的长度添加或者移除元件而改变反射区域。所反射的光的量或其反射率的改变是在基本上与纵向轴线72或光学组件70的长度对齐的方向上产生的光学组件70的物理磨损或退化的函数。随着反射元件74中每个都因磨损而物理改变、移除或者损坏，光学组件70的磨损改变光反射能力。

容易理解，光学组件70的该实施例可以用在上述设备10a-10d的实施例中。可以示出上述光学组件70的实施例的物理实现，其中，导光区域20未配置有渐缩形状，并且光学组件70***导光区域20。随后，导光区域20与光学组件70一起可以填充有树脂状物质，以提供光学组件70的完整性。

通常，沿着图5A所示的长度，光学组件70的最宽尺寸是不均匀的。图6A和图6B示出光学组件70的又一实施例，其中，截面面积沿着纵向轴线72变化，例如用于建立朝向末端78的渐缩形状区域76，末端78当***渐缩形状区域30时可以与其重合并且互补。应理解，光学组件70的该实施例可以用于图1A和图1B、图3A至图3D或图4A和图4B所示的本发明的任何实施例。

参照图7A，其中示出光学组件100的另一示例，光学组件100包括具有反射部分160的透光长形主体120，反射部分160包括沿着长形主体120的纵向轴线180布置的多个反射元件140a-p(统称“反射元件140)。反射元件140可以沿着纵向轴线180彼此分隔开。反射部分160的轮廓形状使得反射元件140被定向为从第一端240接收光，并且朝向第一端240反射光。

反射元件140中的至少一个可以被布置为围绕长形主体120至少部分地在圆周上或径向延伸。虽然该示例中示出十六个反射元件140a-p，但可以使用别的数量。反射元件140中的至少一个在形状上可以是截头圆锥形或部分截头圆锥形。圆锥形状在截面上可以是圆形，或在截面上是多边形。或者，反射元件140中的至少一个在形状上可以是截头棱椎形。

反射元件140可以是中空形状，其中，每个中空形状的直径彼此不同。中空形状可以是不交叠的。一个形状的中空部分的直径可以基本上与邻近中空形状的外径相同。反射元件140可以是同心的。在该实施例中，长形主体120的一部分延伸通过元件140b-140p的每个中空部分。以此方式，该实施例中的反射元件140得以逐渐径向定位。

在该示例中，反射部分160通常是渐缩形状，从而朝向第二端220变窄。每个反射元件140位于沿着纵向轴线160的离散位置处。反射部分160的各个间隔段200位于每个对邻近反射元件140之间，例如反射元件140h与140i之间。反射元件140、反射元件140的方位以及间隔段200的组合可以导致总体渐缩形状是台阶式的，使得每个间隔段200形成每个台阶的平台，而每个反射元件140形成每个台阶的斜坡。

长形主体120包括基本上透明的材料，例如透明塑料。反射元件140可以包括任何合适的反射表面(例如镀银层、白色层)，或者可以取决于总内部反射。可以使用其它颜色。每个反射元件140可以被单独上色或者覆盖。

在实施例中，每个反射元件140的反射表面被定向为基本上垂直于纵向轴线180。以此方式，从第一端240接收到的光可以恰好朝向第一端240反射回去。或者，每个反射元件140的反射表面的相对部分相对于纵向轴线成近似45°的角度。在该布置中，来自第一端240的输入光将从反射元件140的第一成角度部分朝向与第一部分相对的对应的第二成角度部分反射，光然后在第二成角度部分处朝向第一端240反射回去。还期望每个反射元件140的反射表面可以被布置成其它角度，从而将进入第一端240的光朝向第一端240引导回去。

图7B示出还包括不透明部分260的光学组件100，不透明部分260包括不透明材料，例如塑性白漆。不透明部分260相对于第二端240被布置在反射元件140的相对侧。不透明部分260的界面可以充当反射表面。在实施例中，不透明部分的直径与光学组件100的一端部分280的直径相同。在实施例中，光学组件100沿着其长度是恒定直径。反射元件140可以形成反射部分160与不透明部分260之间的边界。

如图8A所示，当沿着纵向轴线180观看光学组件100时，反射元件140形成合成截面反射区域300。图8B更详细示出的反射区域300的部位Y对应于图7A上标记的截面A-A。反射元件140中的每个被布置为形成台阶的相应斜坡，可见斜坡形成反射区域300的一部分。在该示例中，位于第二端220处的第一反射元件140a对应于反射区域300的最中心部位。相继更靠近于光学组件100的第一端240的每个反射元件140对应于反射区域300的从反射区域300的从最中心部位向外径向延伸的每个相继部分。在图8B中，反射区域300的部位Y的各部分对应于如图7A所示的反射元件140a-140f中的每一个。

图8D示出图8A所示的光学元件100的部分截面视图。图8D所示的截面区域对应于图8A所示的部位Z-Z。图8D示出构成反射区域30的反射元件140a-p中的每一个。

在该实施例中，反射元件a-h的截面是多边形，具体地说，截面是三角形。图8D示出每个三角的一边。反射元件140i-140p中每一个都包括围绕轴180对称地布置的三个截头圆锥形或截头棱椎形部分，虽然其不必采用这种形式。截头圆锥形/截头棱椎形部分的数量可以不是三个，可以是环面部分、弓形或别的形状，并且无需对称。各部分可以是直的。或者，反射元件140可以被布置为围绕长形主体120弓形地延伸。图8D示出每个截头圆锥形/截头棱椎形部分的一个。各部分可以是别的合适的形状。当光被引导进入长形主体120的第一端240时，光传输经过长形主体120，并且入射到反射元件140上。(存在的)反射元件140将至少一些入射光朝向第一端240反射回去。在该示例中，反射区域300逐渐覆盖光学组件100的截面区域。

如果光学组件100在第二端220处磨损了，则反射元件140a将被移除。如图8C所示，反射元件140a的移除在反射区域300中产生孔320。

如果光学组件100在第二端220处经受进一步的磨损，则更多的反射元件140将被逐渐移除。随着更多的磨损出现并且后续的反射元件140被磨损掉，孔320将根据施加到第二端220的磨损的量而从反射区域300的中心向外径向扩大。因此，扩大的量将改变，这进而意味着可以由反射区域300反射的光将随着光学组件100从第二端220磨损而减少。

当光被引导进入光学组件100的第一端240时，朝向第一端240反射的光的量的测量值于是可以用于测量反射部分160经受的磨损的量。或者，测量孔的扩大量可以用于测量磨损的量。作为又一替代方式，当反射元件140是不同颜色时，测量所反射的颜色的改变可以用于测量磨损的量。

如图9A和图9B所示，光学组件100可以用作磨损传感器340的一部分。磨损传感器340可以用于测量对象经受的磨损的量。在该示例中，与上述设备10a-10d相似，磨损传感器340用于测量磨损板360经受的磨损的量。磨损传感器340可以用在其它应用中。磨损板360用于保护结构元件320。在该示例中，磨损板360可以通过磨损传感器340紧固到结构元件380。磨损传感器340包括紧固件，紧固件具有主体400(形式是螺栓)，具有与前面所述相似的头420和杆440。杆440可以具有用于接纳锁紧螺母460的外螺纹(图9A和图9B所示)。头420放置于磨损板360中的互补截头圆锥形孔洞480中。杆440穿过结构元件380中的孔洞500。头420具有直钻孔洞520，光学组件100位于直钻孔洞520中。与光学组件100的第一端220相邻的孔洞520中的区域被反填充(back fill)有不透明材料，以形成不透明部分260。以此方式，不透明部分260相对于第一端240(光可以被引导进入第一端240)位于反射元件140的相对侧。头420和锁紧螺母460可以配合将磨损板360紧固到结构元件380，如上所述。

应理解，可以使用本领域已知的其它紧固件，包括传统螺栓。在本实施例中，头420的上表面560保持与磨损板360的外表面580共面。磨损传感器340被配置为在杆440内部容纳光学组件100，并且从第一端240延伸到基本上在主体120的第二端220处的表面560(图9A)。

图9B示出磨损传感器340的本实施例，其中，磨损传感器340在第二端220处的一部分已经根据邻近的磨损板360经历的磨损而磨损至深度600。

随着磨损传感器340在第二端220处磨损，光学组件100将从第二端220起被磨损，并且反射元件140将被逐渐移除。因此，如果光被引导进入磨损传感器340的第一端240，则随着更多磨损出现，更少的光朝向第一端240被反射回去。

图10A和图11B示出光学组件1000的另一示例，光学组件1000包括透光长形主体1200，透光长形主体1200具有朝向其第一端1001的标记区域1400。如图11B更清楚地示出的那样，标记区域1400包括被空白1800分隔开的多个标记1600。标记1600可以包括不透明黑线或条。空白1800可以包括透明塑料材料、或例如上色不透明材料。可想到标记1600和空白1800的很多变形，然而，重要的概念是，标记1600不同于空白1800，例如通过彼此不同或对比的颜色。

在该示例中，标记1600被布置为基本上横穿长形主体1200的长度，并且相应地在沿着长形主体1200的长度的方向上分隔开。在该示例中，第一端1001具有倾斜剖面，使得标记区域1400与长形主体1200的长度交叉并且沿着长形主体1200的长度延伸。由于该布置，所以可以从长形主体1200的第二端1002观看标记1600中的每一个。

图12A和图12B示出光学组件2000的另一实施例，其中，不透明部分2200相对于第二端1002被布置在标记区域1400的相对侧。在该示例中，不透明部分2200充当标记1600的对比背景，并且可以包括白色不透明塑料。在这种布置中，如果空白1800包括透明塑料材料，则标记1600将与从第二端1002可见的白色不透明部分2200形成对比。

图13A和图13B示出磨损传感器3000。在该示例中，光学组件2000已经合并到紧固件3200中。紧固件3200包括头3400和杆3600。杆3600还可以包括外螺纹3800和缺口4000，缺口4000用于固定用于估计标记1600的数量的设备。稍后参照图15描述这种设备(图15所示的扫描设备6000)的示例。

图14示出从图13A或图13B的第二端观看的磨损传感器3000的后视图。据此视图，清楚的是，可以透过磨损传感器3000观看标记区域1400，并且可以相应地观看标记1600。在该示例中，随着磨损传感器3000的第一端1001被磨损，标记区域1400也被磨损，导致标记1600被相继移除。当如图14所示从第二端1002观看磨损传感器3000时，可见的剩余标记1600的数量将随着磨损程度的增加而减小。这允许根据与已经对磨损传感器产生的磨损的量有关的剩余标记的数量来测量磨损程度。

当测量对磨损传感器3000产生的磨损的量时，可以通过视觉来对标记1600的数量进行计数。

或者，可以使用被布置为对标记1600的数量自动计数的设备(例如通过被布置为朝向第一端1001引导光并且在第二端1002处测量所反射的光的量的扫描设备)来对标记1600的数量进行计数。作为又一替代方式，可以通过比较传感器3000产生磨损之前从第一端1001反射的光的量和在磨损传感器3000经受磨损之后所反射的光的光量来获得剩余标记1600的数量的指示并且因此获得磨损传感器3000经受的磨损的量。

现参照图15，其中示出包括扫描设备6000的磨损传感器5000的实施例，扫描设备6000可以用作对剩余标记1600的数量进行人工计数的替代方式。在该特定示例中，磨损传感器5000包括布置在第二端1002处的突起5200，突起5200被成形为由扫描设备6000的互补形状开孔7000接纳。在扫描设备6000具有互补形状开孔时，可以正确地对准扫描设备6000和磨损传感器5000，例如通过确保标记1600与光源/接收机6600对准并且相对于光源/接收机6600正确地定位。在该示例中，突起5200包括空隙5400，空隙5400接纳设置在开孔7000中的互补形状钉6400。

如图16所示，可以组合扫描设备6000和磨损传感器5000，以形成磨损传感器5000a。磨损传感器5000a可以用于对象，以测量对象经受的磨损的程度。如果磨损传感器5000a被合并到对象，使得第一端1001(对应于邻近标记区域1400)与正经受磨损的对象的端部共面，则由磨损传感器5000a测量的磨损的程度将对应于对对象自身产生的磨损的程度。

如图17A和图17B所示，磨损传感器5000a可以用于测量对象经受的磨损的量。在该示例中，磨损传感器5000a用于测量磨损板9200经受的磨损的量。还想到磨损传感器5000a可以用在期望测量对象经受的磨损的量的其它应用中。在该示例中，磨损板9200用于保护结构元件9600。磨损板9200被磨损传感器5000a自身紧固到结构元件9600，磨损传感器5000a包括具有头3400和杆3600的紧固件3200。杆3600具有用于接纳锁紧螺母9600的外螺纹3800。头3400放置于磨损板9200中的互补截头圆锥形孔洞10000中。杆3600穿过结构元件9600中的孔洞10200。头3400具有直钻孔洞4200，光学组件2000放置于直钻孔洞4200中。与第一端1001邻近的孔洞42的区域被反填充有不透明材料，以形成不透明部分2200。以此方式，不透明部分2200相对于扫描设备6000位于标记区域1400的相对侧。头3400和锁紧螺母9800配合将磨损板9200紧固到结构元件9600。

在本实施例中，头3400的上表面10400保持与磨损板9200的外表面10600共面。磨损传感器5000a被配置为在杆3600内部容纳光学组件2000，并且从邻近于扫描设备6000的端部基本上延伸到表面10400。

图17B示出磨损传感器5000a的该实施例，其中，根据邻近的磨损板9200经历的磨损，磨损传感器5000a的第一端1001的一部分已经磨损至深度10800。随着磨损传感器5000a在第一端1001处磨损，光学组件2000将从同一端磨损，并且标记1600将被逐渐移除。因此，如果光被引导朝向磨损传感器5000a的标记区域1400，则随着更多的磨损产生，将检测到更少的标记1600。

扫描设备6000示出如何存取剩余标记1600的数量的一个示例。光源/接收元件6600可以将光引导朝向标记区域1400，并且连续测量所反射的光，从而确定剩余标记1600的数量。当可操作时，光源/接收元件6600生成透过光学组件2000朝向长形主体1200的标记区域1400传输的光。标记1600在该示例中被配置为吸收被引导朝向标记1600的光的至少一部分。所反射的光是由光源/感测元件6600测量的。所反射的照射在光源/感测元件6600上的光被设备(诸如光电二极管)转换，以产生用于确定剩余标记1600的数量的信号。

随着磨损产生并且磨损的深度10800展开并且增大，如图17B所示，光学组件1000的邻近标记区域1400的端部将开始磨损，也导致逐渐移除标记1600。因此，由扫描设备6000检测到的标记1600的数量将随着更多的磨损产生而减小。

扫描设备6000还可以包括至发射机(未示出)的通信链路6800，在发射机处，与由光源/接收元件6600从标记区域1400接收到的所反射的光相对应的所测量的数据被发送到控制器(未示出)，控制器处理所述数据，从而如上所述监控磨损的量。

可以理解，用于根据本发明在此描述的任何实施例来测量磨损的设备的阵列可以被布置于磨损板***2上。因此，就可以制订磨损板4的磨损程度，而无需为了检查而移除它们，或者无需依赖于经验方法(thumb method)的规则。因此，需要改变的板可以在最适当的时间改变。

应理解，通过所描述的任何实施例，主体12的表面16可以被配置有适当的凹陷，凹陷可以允许主体12旋入或者将主体12定位就位。例如，可以存在铸入表面16中的凹陷以允许工具***，从而允许主体12适当地旋转并且因此接合互补螺纹用于安全定位。

在图2中，示出了磨损监控***900，用于监控磨损板***2。磨损板***2安装在经受磨损的一个装备上，诸如斜道或料斗。在该示例中，每个磨损板4具有一组四个孔洞6，在孔洞6中，紧固件用于将磨损板4固定就位，或者可以使用没有紧固作用的探针。每个紧固件具有磨损传感器10(例如上述所安装的磨损传感器)，从而在该示例中每个磨损板4具有四个传感器，每个传感器都监控相应的磨损板4的磨损程度。可以使用每个磨损板的传感器的别的数量。

磨损传感器10被周期性地读取，以产生反映在每个点处的磨损的深度的数据流902，其存储于数据存储设备(诸如计算机904的大规模存储设备908)中。计算机904处理数据流902，以监控料斗中各个磨损板4发生的磨损的程度。计算机904可以被配置为作为如上所述的控制器工作，使得如果板的磨损级别达到阈值，则触发待生成的警报。该警报可以显示在显示器906上，或者输出到另一***(诸如触发料斗的维护的调度的消息***)，使得可以在故障之前在便利的时间更换磨损的板。

计算机904可以被配置为在显示器906上以图形形式(诸如以沿着直线的磨损板4的剩余厚度的图线的形式)示出磨损板4的磨损的深度的表示。直线的位置可以是可选择的。例如，图线X-X示出沿着直线X-X的厚度，图线Y-Y示出沿着直线Y-Y的厚度。如图所示，某些板可能比其它板磨损更多。磨损监控***900允许跟踪磨损的程度，使得可以在故障之前在便利的时间更换磨损的板。

计算机904可以被配置为：基于所计算出的磨损速率来计算磨损板更换的估计时间，磨损速率是根据监控每个板随时间的磨损程度而计算出的。

通常，计算机904将通过将指令(以计算机程序的形式)从大规模存储设备加载到工作存储器而得以配置。

除了描述过的实施例之外，在不脱离基本发明构思的情况下，本领域技术人员会受到暗示而做出大量改变和修改。所有这些改变和修改都被认为是在本发明的范围内，其特性是根据前面的描述来确定的。

Claims

1.一种用于测量磨损的设备，所述设备包括：

主体，在第一端处具有可磨损部分；以及

所述主体的导光区域，

其中，所述导光区域在所述可磨损部分内具有反射部分，

其中，所述射部分被配置为使被引导经过所述导光部分并且在所述反射部分处的光沿着所述导光部分向后反射，其中，由所述反射部分反射的光的一个或更多个特性与所述可磨损部分的磨损程度有关。

2.如权利要求1所述的设备，其中，所述特性中的一个是所反射的光的量。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述设备还包括用于发光的光源，所述光被引导为经过所述导光部分朝向所述反射部分行进。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述设备包括用于测量所反射的光的一个或更多个特性的检测器。

5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述内部区域包括朝向所述主体的第一端而变窄的渐缩形状。

6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述主体为紧固件的形式。

7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述主体为探针的形式。

8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述一个或更多个反射部分包括圆锥形金属表面。

9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述主体还包括外螺纹，使得能被固定在磨损板***的磨损板的孔内。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的设备，其中，所述反射部分中的孔随着所述反射部分的长度缩减而扩大，使得所述反射区域相应地减小。

11.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述反射部分由一个或更多个反射元件形成，所述一个或更多个反射元件随着所述可磨损部分磨损而剥落，使得所述一个或更多个反射元件的剥落减少所述反射部分的反射量。

12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述导光区域包括光学组件。

13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述光学组件包括所述一个或更多个反射元件。

14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述一个或更多个反射元件被布置为围绕所述主体的纵向轴线至少部分地轴向延伸。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的设备，其中，所述一个或更多个反射元件被布置为围绕所述主体的长度弓形地延伸。

16.根据权利要求11至15中任一项所述的设备，其中，所述一个或更多个反射元件包括沿着所述主体的长度以间隔开的关系延伸的多个面，其中，当从与所述第一端相对的第二端观看所述主体时，所述反射元件中的两个或更多个共同形成合成反射区域。

17.根据权利要求11至16中任一项所述的设备，其中，所述一个或更多个反射元件中的每一个都纵向分隔开，并且具有不同尺度的孔洞或空隙。

18.根据权利要求11至17中任一项所述的设备，其中，所述一个或更多个反射元件中的每一个都形成所述反射部分的至少部分边界。

19.根据权利要求11至18中任一项所述的设备，其中，所述反射元件相对于所述主体的纵向轴线纵向地并且横向地分隔开。

20.根据权利要求11至19中任一项所述的设备，其中，所述反射元件与反射性相对较弱的元件形成对比。

21.根据权利要求20所述的设备，其中，所述反射性相对较弱的元件是标记，所述反射元件是所述标记之间的空白。

22.根据权利要求11至21中任一项所述的设备，其中，所述一个或更多个特性包括所述反射部分中剩余的反射元件的数量，或者与该数量有关。

23.根据权利要求1至22中任一项所述的设备，其中，所述反射部分包括多个标记，所述多个标记沿着所述可磨损部分的长度并且与所述可磨损部分的长度交叉地分隔开，使得从所述主体的第二端能够看见每个标记，所述标记被布置为使得：随着所述可磨损部分的长度由于所述对象的磨损而磨损，所述标记相继磨损。

24.一种传感器，包括：

光源；

光接收机，被配置为测量入射的光；

主体，在第一端处具有可磨损部分；以及

所述主体内的导光区域，其中所述主体被配置为在所述主体上安装所述光源和所述光接收机，从而分别将光投射到所述导光区域中以及从所述导光区域接收光，

其中，所述导光区域在所述可磨损部分内具有反射部分，其中所述反射部分被配置为将来自所述光源的光朝向所述光接收机反射；以及

其中，由所述光接收机接收到的光与所述可磨损部分的磨损程度有关。

25.一种测量磨损传感器经受的磨损的量的方法，所述方法包括：

测量由所述反射部分反射的光的一个或更多个特性。

26.一种确定磨损传感器经受的磨损的量的方法，所述方法包括：

基于上述方法所测量的一个或更多个特性来计算磨损的量。

27.一种光学组件，包括：

纵向轴线；以及

多个反射元件，沿着所述纵向轴线分隔开，

28.根据权利要求27所述的光学组件，其中，所述反射元件包括多个饼形、楔形、尖形、圆形、三角形、截头圆锥形或截头棱椎形段。

29.根据权利要求27或权利要求28所述的光学组件，其中，所述反射元件沿着所述纵向轴线规则地分隔开。

30.根据权利要求27至29中任一项所述的光学组件，其中，每个反射元件相对于所述纵向轴线基本上径向延伸。

31.根据权利要求27至30中任一项所述的光学组件，其中，所述反射元件螺旋地位于所述纵向轴线周围。

32.根据权利要求27至29中任一项所述的光学组件，其中，每个反射元件围绕所述纵向轴线基本上轴向延伸。

33.根据权利要求27至32中任一项所述的光学组件，其中，所述光学组件由光学传导材料形成，所述光学传导材料内是所述反射元件。

34.一种光学组件，用于反射进入所述光学组件的端部的光，包括：

透光长形主体，包括沿着所述长形主体的纵向轴线放置的反射元件，每个反射元件包括相对于所述长形主体的纵向轴线以分隔开的关系延伸的面，当从所述端部观看所述长形主体时，所述反射元件共同形成合成截面反射区域；

其中，随着所述长形主体的长度被缩减，所述合成截面反射区域中的孔扩大，使得所述反射区域相应地减小。

35.一种合成反射器，包括纵向分隔开的不同直径的中空反射元件，其中，所述反射元件的逐渐移除使所述合成反射器的反射率变化。

36.根据权利要求35所述的合成反射器，其中，所述中空反射元件是不重叠的。

37.根据权利要求35所述的合成反射器，其中，一个元件的中空部分的直径与相邻元件的外径基本相同。

38.一种磨损传感器，用于测量对象的磨损的量，所述磨损传感器包括：

透光长形主体，在使用中被布置在所述对象内，所述长形主体包括多个标记，所述多个标记沿着所述长形主体的长度并且与所述长形主体的长度交叉地分隔开，使得从所述长形主体的端部能够看见每个标记，所述标记被布置为使得：随着所述长形主体的长度由于所述对象的磨损而磨损，所述标记相继磨损；

其中，剩余标记的数量提供对所述对象经受的磨损的量的指示。

39.一种确定磨损传感器经受的磨损的量的方法，所述方法包括：

将光引导至磨损传感器的透光长形主体中，所述长形主体包括多个标记，所述多个标记沿着所述长形主体的长度并且与所述长形主体的长度交叉地分隔开，使得从所述长形主体的端部能够看见每个标记，所述标记被布置为使得：随着所述长形主体的长度磨损，所述标记相继磨损；以及评估剩余标记的数量；

其中，剩余标记的数量提供对所述磨损传感器经受的磨损的量的指示。

40.一种磨损传感器***，包括：

监控器，用于读取所反射的光的一个或更多个特性；以及

输出端，用于基于对所述一个或更多个特性的读取来产生与所述一个或更多个物体的磨损有关的信息。

41.如权利要求40所述的***，其中，所述输出端包括警报发生器，用于当所述一个或更多个传感器指示磨损达到阈值时发出警报。

42.如权利要求40或41所述的***，其中，所述输出端包括显示器，用于显示所测量的一个或更多个传感器的磨损。

43.如权利要求42所述的***，其中，显示出的所测量的磨损是所述一个或更多个物体的剩余厚度的形式。

44.一种方法，包括：

提供如在权利要求40中限定的一个或更多个磨损传感器；

基于对所述一个或更多个特性的读取来输出与所述一个或更多个物体的磨损有关的信息。