CN107728223A - 一种钢绳芯输送带接头抽动在线检测方法 - Google Patents

一种钢绳芯输送带接头抽动在线检测方法 Download PDF

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Abstract

一种钢绳芯输送带接头抽动太赫兹在线检测传感器及其使用方法，属于煤矿企业输送带在线检测技术领域，其特征在于是利用太赫兹能迅速对物体的细微变化作出分析和鉴别，而且与其它波段的成像技术相比太赫兹成像技术所得到的探测图像的分辨率和景深都有明显增强，且对人体没有伤害等特点，将太赫兹成像技术和CCD相机图像检测技术相结合完成对钢绳芯输送带接头抽动在线检测的方法。这样的设计利用少量的硬件设备实现对于钢绳芯输送带的高度实时化的接头抽动预警，不仅可以将设备的采购与运营成本控制在企业可以接受的范围内，同时，也保证了图像分析***对钢绳芯输送带接头抽动状态的误判率能够控制到10%以下。

Description

一种钢绳芯输送带接头抽动在线检测方法
技术领域
本发明一种钢绳芯输送带接头抽动在线检测方法，属于煤矿企业输送带在线检测技术领域，根据太赫兹具有强穿透性以及能够迅速对所检测物体的细微变化作出分析和鉴别等特点，采用太赫兹成像技术，并结合CCD相机图像检测技术完成对于钢绳芯输送带接头抽动情况的检测。
背景技术
钢绳芯输送带是广泛应用于煤矿，冶金，码头和电力等部门的大型运输设备，具有运输功率大，运输距离长等特点。长距离的钢绳芯输送带有很多硫化接头，在生产应用中难以长期保持出厂时的接头强度值，所以输送带接头成为整条钢绳芯输送带抗拉性能最薄弱的环节。就现有煤炭企业中钢绳芯输送带断裂事故来看，大多数都是由于接头抽动未被及时发现而造成的，因此，研制和更新一种新型的钢绳芯输送带接头抽动在线检测传感器，对避免断带事故的发生有着重要的显示意义。通过生产调研可知，目前大多数煤炭企业在对钢绳芯输送带接头进行抽动检查时都采用目测方法，对输送带接头处覆盖层橡胶表面形状的变化：是否有“起泡”或“划伤”，任凭经验判断其是否抽动，但这种方法不能实时地对钢绳芯输送带接头抽动情况进行检测，而且需要大量的人力，工作效率低下，因此，研制和更新一种新型的钢绳芯输送带接头抽动在线检测传感器，对避免断带事故的发生和解放生产力有着重要的现实意义。
发明内容
本发明一种钢绳芯输送带接头抽动在线检测方法，其目的在于为解决目前的钢绳芯输送带接头抽动检测方法中存在的实时性差、效率低、硬件要求高的问题，从而公开一种传感器以太赫兹为敏感源，利用太赫兹成像技术和CCD相机图像检测技术相结合完成对钢绳芯输送带接头抽动检测的方法。因为太赫兹能迅速对物体的细微变化作出分析和鉴别，而且与其它波段的成像技术相比太赫兹成像技术所得到的探测图像的分辨率和景深都有明显增强，且对人体没有伤害等。
本发明一种钢绳芯输送带接头抽动在线检测方法，具体的检测步骤为：
1）该方法所采用的装置由太赫兹源1、CCD相机2、钢绳芯输送带3、信号传输***4、图像分析***5、防爆安全***6和警报与输送带控制***7组成；所述太赫兹源1和CCD相机2，分别位于待测输送带的两侧且在同一直线上，CCD相机2位于待测输送带下侧，太赫兹源1位于待测输送带上侧，CCD相机位于防爆安全***6内部，防爆安全***6位于输送带下方，与太赫兹源1位于同一直线，所述的信号传输***4与防爆安全***6相连接，所述的图像分析***5与信号传输***4相连接，所述的警报与输送带控制***7与图像分析***5相连接；对所述的钢绳芯输送带3，待测的钢绳芯接头处的区域的外部不涂任何金属漆，其余的部分涂喷对太赫兹反射极强的金属薄膜；所述的CCD相机2采用的型号是MindVision的MV-GE1000M-T;信号传输***4是通过CCD相机2自带的USB接口与图像分析***5相连接；图像分析***5包括计算机硬件和程序软件；防爆安全***6采用的型号是KH-3000；警报与输送带控制***7采用的型号是西门子的S7-300；
2）所述的太赫兹光源1发射的太赫兹射线覆盖在钢绳芯输送带3的中央区域，该区域面积大于等于接头处的面积，当接头处处于该区域时，太赫兹穿过钢绳芯输送带3接头处，输送带的外面的橡胶层对太赫兹电磁辐射是透明的，输送带里面的钢绳芯对太赫兹射线具有强反射特性，这使得被太赫兹射线覆盖的钢绳芯输送带3的接头处不是钢绳芯的部分被透射回CCD相机2，CCD相机2捕捉到足够强度的太赫兹射线产生清晰的太赫兹图像，若此时钢绳芯输送带接头发生了抽动，太赫兹射线覆盖的区域内被透射的太赫兹射线增加，被反射的太赫兹射线减少，透射过传送带的太赫兹射线可以被CCD相机2接受到，而被钢绳芯反射的太赫兹射线无法被CCD相机接受到，经CCD相机成像后的图像中钢绳芯的部分表现为黑色的阴影，所以CCD相机2所接受到的太赫兹强度也会相应的增加。CCD相机2产生的图像通过信号传输***4传输到图像分析***5，由图像分析***5分析判断CCD相机2拍摄的太赫兹图像中的钢绳芯输送带3接头是否发生了抽动，一旦图像分析***5判定特征出现，就会将危险信号传递给警报与输送带控制***7，再由警报与输送带控制***7对相关人员发出警报，并且控制输送机进入减速或是停机状态，实现钢绳芯输送带接头抽动检测与预警。
本发明一种钢绳芯输送带接头抽动在线检测方法，其优点在于：1.使用太赫兹源1完成太赫兹的产生和发射、CCD相机2完成太赫兹的接收，本方法使用的太赫兹源1所发出的太赫兹射线可以覆盖待检测的钢绳芯输送带接头处区域的面积，太赫兹射线透射过钢绳芯输送带3被CCD相机2所接受，而太赫兹射线被输送带中的钢绳芯金属反射，在CCD相机2成像后变现为阴影形式，从而绘制出钢绳芯输送带接头抽动的状况图，这样的设计可以利用一个普通CCD相机2、太赫兹源1等硬件设备实现对于钢绳芯输送带接头抽动的的实时监测预警。
2.利用太赫兹成像技术并结合CCD相机图像检测技术完成对于钢绳芯输送带接头抽动情况的检测。使用这种方法可以有较好的成像能力，与其它波段的成像技术相比，所得到的探测图像的分辨率和景深都有明显的增强；太赫兹光谱技术信噪比高，能够迅速对物体的细微变化做出分析和鉴别；太赫兹成像技术对物质集团进行功能性成像，可以获得物质内部的折射率分布，而且对人体没有伤害；许多非金属非极性材料对太赫兹射线的吸收较小，其对太赫兹电磁辐射是透明的；太赫兹射线的穿透性和对金属的强反射特性，并且太赫兹的高频率特性使得成像的分辨率更高。
附图说明
图1为本发明一种钢绳芯输送带接头抽动在线检测方法主视示意图。
图2为本发明一种钢绳芯输送带接头抽动在线检测方法右视示意图。
图3为本发明一种钢绳芯输送带接头抽动在线检测方法结构框图。
1、太赫兹源
2、CCD相机
3、钢绳芯输送带
4、信号传输***
5、图像分析***
6、防爆安全***
7、警报与输送带控制***。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施作如下详述：
实施方式1
一种传感器以太赫兹为敏感源，利用太赫兹能迅速对物体细微变化作出分析和鉴别、太赫兹成像技术比利用其它技术所得到的探测图像的分辨率和景深明显增强且对人体没有伤害的特点，将太赫兹成像技术和CCD相机图像检测技术相结合完成对钢绳芯输送带接头抽动检测的方法，具体的检测步骤为：
1）该方法所采用的装置由太赫兹源1、CCD相机2、钢绳芯输送带3、信号传输***4、图像分析***5、防爆安全***6和警报与输送带控制***7组成；所述太赫兹源1和CCD相机2，分别位于待测输送带的两侧且在同一直线上，CCD相机2位于待测输送带下侧，太赫兹源1位于待测输送带上侧，CCD相机2位于防爆安全***6内部，防爆安全***6位于输送带下方，与太赫兹源1位于同一直线，所述的信号传输***4与防爆安全***6相连接，所述的图像分析***5与信号传输***4相连接，所述的警报与输送带控制***7与图像分析***5相连接；对所述的钢绳芯输送带3，待测的钢绳芯接头处的区域的外部不涂任何金属漆，其余的部分涂喷对太赫兹反射极强的金属薄膜，所述的CCD相机2采用的型号是MindVision的MV-GE1000M-T;信号传输***4是通过CCD相机2自带的USB接口与图像分析***5相连接；图像分析***5包括计算机硬件和程序软件；防爆安全***6采用的型号是KH-3000；警报与输送带控制***7采用的型号是西门子的S7-300；
2）所述的太赫兹光源1发射的太赫兹射线覆盖在钢绳芯输送带3的中央区域，该区域面积大于等于接头处的面积，当接头处处于该区域时，太赫兹穿过钢绳芯输送带3接头处，输送带的外面的橡胶层对太赫兹电磁辐射是透明的，输送带里面的钢绳芯对太赫兹射线具有强反射特性，这使得被太赫兹射线覆盖的钢绳芯输送带3的接头处不是钢绳芯的部分被透射回CCD相机2，CCD相机2捕捉到足够强度的太赫兹射线产生清晰的太赫兹图像，若此时钢绳芯输送带3接头发生了抽动，太赫兹射线覆盖的区域内被透射的太赫兹射线增加，被反射的太赫兹射线减少，透射过传送带的太赫兹射线可以被CCD相机2接受到，而被钢绳芯反射的太赫兹射线无法被CCD相机2接受到，经CCD相机2成像后的图像中钢绳芯的部分表现为黑色的阴影，所以CCD相机2所接受到的太赫兹强度也会相应的增加，CCD相机2产生的图像通过信号传输***4传输到图像分析***5，由图像分析***5分析判断CCD相机2拍摄的太赫兹图像中的钢绳芯输送带接头是否发生了抽动，一旦图像分析***5判定特征出现，就会将危险信号传递给警报与输送带控制***7，再由警报与输送带控制***7对相关人员发出警报，并且控制输送机进入减速或是停机状态，实现钢绳芯输送带接头抽动检测与预警。
上述钢绳芯输送带接头抽动太赫兹在线检测方法的工作过程为：
1）所述的太赫兹光源1发射的太赫兹射线覆盖在钢绳芯输送带3的中央区域，该区域面积大于等于接头处的面积，由于钢绳芯输送带3接头处没有图喷对太赫兹反射极强的金属薄膜，其余部分涂有该金属薄膜，所以太赫兹穿过钢绳芯输送带3接头处时，太赫兹没有被完全反射掉，在线检测***开始工作，由于钢绳芯输送带3的外面的橡胶层对太赫兹电磁辐射是透明的，输送带里面的钢绳芯对太赫兹射线具有强反射特性，这使得被太赫兹射线覆盖的钢绳芯输送带3的接头处不是钢绳芯的部分被透射回CCD相机2，CCD相机2捕捉到足够强度的太赫兹射线产生清晰的太赫兹图像，若此时钢绳芯输送带接头发生了抽动，太赫兹射线覆盖的区域内被透射的太赫兹射线增加，被反射的太赫兹射线减少，透射过传送带的太赫兹射线可以被CCD相机2接受到，而被钢绳芯反射的太赫兹射线无法被CCD相机2接受到，经CCD相机2成像后的图像中钢绳芯的部分表现为黑色的阴影，所以CCD相机2所接受到的太赫兹强度也会相应地增加。
2）所述的防爆安全系6固定在待测区域正下方35cm处，防爆安全***6在待测区域垂直方向上为开放设置，确保太赫兹射线的光路不会被遮挡，所述的太赫兹源1位于待测输送带的正上方，所述的CCD相机2放置在防爆安全***6内部且与太赫兹源1在同一直线上，当输送带接头处于太赫兹射线覆盖的区域的时候，在线检测***开始运行，太赫兹源1发出的太赫兹射线可以轻易的穿透输送带的橡胶部分，从而被CCD相机2接受，而输送带中的钢绳芯部分将太赫兹射线反射从而不能被CCD相机2接受，则此时CCD相机2就可以拍摄到钢绳芯输送带3接头图像，一旦钢绳芯输送带3接头发生了抽动，那么被太赫兹覆盖的区域中钢绳芯的面积有所减少即太赫兹被反射的面积减少，橡胶部分的面积增多即穿透输送带的太赫兹射线增多，此时CCD相机2所拍摄到的图像就会显示为高亮背景下的黑色阴影，这黑色阴影就是输送带中的钢绳芯发生抽动后在太赫兹照射下明显的特征，本方法即以此作为钢绳芯输送带接头抽动的判别依据。
3）所述的信号传输***4将CCD相机2捕捉到的数字信号传递给图像分析***5，利用图像分析***5自身的判别算法判断钢绳芯输送带接头是否发生了抽动，在发现接头抽动的情况下，该***还可以对抽动状况进行评估，一旦发现钢绳芯输送带接头抽动状况超过了设定的阈值，图像分析***5就会通知警报与胶带控制***7采取相应的动作，通过对相关人员发出警报、对输送带采取减速或是停机等措施完成对于煤矿输送带的预警。
实施方式2
2）所述的防爆安全系6固定在待测区域正下方30cm处，防爆安全***6在待测区域垂直方向上为开放设置，确保太赫兹射线的光路不会被遮挡，其它同实施方式1 。
实施方式3
2）所述的防爆安全系6固定在待测区域正下方40cm处，防爆安全***6在待测区域垂直方向上为开放设置，确保太赫兹射线的光路不会被遮挡，其它同实施方式1 。

Claims (1)

1.一种钢绳芯输送带接头抽动在线检测方法，其特征在于是一种传感器以太赫兹为敏感源，利用太赫兹能迅速对物体细微变化作出分析和鉴别、太赫兹成像技术比利用其它技术所得到的探测图像的分辨率和景深明显增强且对人体没有伤害的特点，将太赫兹成像技术和CCD相机图像检测技术相结合完成对钢绳芯输送带接头抽动检测的方法，具体的检测步骤为：
1）该方法所采用的装置由太赫兹源（1）、CCD相机（2）、钢绳芯输送带（3）、信号传输***（4）、图像分析***（5）、防爆安全***（6）和警报与输送带控制***（7）组成；所述太赫兹源（1）和CCD相机（2），分别位于待测输送带的两侧且在同一直线上，CCD相机（2）位于待测输送带下侧，太赫兹源（1）位于待测输送带上侧，CCD相机（2）位于防爆安全***（6）内部，防爆安全***（6）位于输送带下方，与太赫兹源（1）位于同一直线，所述的信号传输***（4）与防爆安全***（6）相连接，所述的图像分析***（5）与信号传输***（4）相连接，所述的警报与输送带控制***（7）与图像分析***（5）相连接；对所述的钢绳芯输送带（3），待测的钢绳芯接头处的区域的外部不涂任何金属漆，其余的部分涂喷对太赫兹反射极强的金属薄膜，所述的CCD相机（2）采用的型号是MindVision的MV-GE1000M-T；信号传输***（4）是通过CCD相机（2）自带的USB接口，与图像分析***（5）相连接；图像分析***(5)包括计算机硬件和程序软件；防爆安全***(6)采用的型号是KH-3000；警报与输送带控制***(7)采用的型号是西门子的S7-300；
2）所述的太赫兹光源(1)发射的太赫兹射线覆盖在钢绳芯输送带(3)的中央区域，该区域面积大于等于接头处的面积，当接头处处于该区域时，太赫兹穿过钢绳芯输送带(3)接头处，输送带的外面的橡胶层对太赫兹电磁辐射是透明的，输送带里面的钢绳芯对太赫兹射线具有强反射特性，这使得被太赫兹射线覆盖的钢绳芯输送带(3)的接头处不是钢绳芯的部分被透射回CCD相机(2)，CCD相机（2）捕捉到足够强度的太赫兹射线产生清晰的太赫兹图像，若此时钢绳芯输送带接头发生了抽动，太赫兹射线覆盖的区域内被透射的太赫兹射线增加，被反射的太赫兹射线减少，透射过传送带的太赫兹射线可以被CCD相机（2）接受到，而被钢绳芯反射的太赫兹射线无法被CCD相机（2）接受到，经CCD相机（2）成像后的图像中钢绳芯的部分表现为黑色的阴影，所以CCD相机（2）所接受到的太赫兹强度也会相应的增加；CCD相机（2）产生的图像通过信号传输***（4）传输到图像分析***（5），由图像分析***（5）分析判断CCD相机（2）拍摄的太赫兹图像中的钢绳芯输送带接头是否发生了抽动，一旦图像分析***（5）判定特征出现，就会将危险信号传递给警报与输送带控制***（7），再由警报与输送带控制***（7）对相关人员发出警报，并且控制输送机进入减速或是停机状态，实现钢绳芯输送带接头抽动检测与预警。
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