專利名稱：一種鋼繩芯輸送帶實時在線檢測裝置及其檢測方法
技術領域：
本發(fā)明設計一種鋼繩芯輸送帶檢測裝置，特別涉及一種實時在線檢測裝置，屬于設備自動檢測技術領域。
2、背景技術鋼繩芯輸送帶因其內嵌了數(shù)量不等的鋼絲繩，其抗拉強度大大增強，從而從根本上解決了礦井長運距、大運量的難題。一條長距離、大運量的鋼繩芯輸送帶是由幾條或十幾條膠帶用一種特殊的硫化工藝連接起來的。因此接頭硫化工藝的好壞直接影響到整條運輸膠帶的抗拉強度，從而直接影響到整條輸送帶運輸?shù)陌踩?。鋼繩芯輸送帶在運行過程中若遭受外力突然發(fā)生接頭抽斷，后果將非常嚴重。因此，如何判斷鋼繩芯輸送帶接頭的好壞就成了鋼繩芯輸送帶運輸安全的關鍵。由于煤礦環(huán)境的特殊性，要想了解膠帶鋼絲繩的斷繩、銹蝕及接頭抽動等運行情況，目前通常采用X光透視機對膠帶進行透視檢測。這種方法可以較直觀地看到接頭處鋼絲繩的大幅抽動情況，也可看到鋼絲繩的大幅斷繩情況，但檢測時必須采取加大通風量、嚴格監(jiān)測瓦斯等特殊措施，且無法解決對膠帶銹蝕、小幅度斷繩、接頭小幅抽動及鋼絲繩與膠帶的粘合力下降等情況的檢測。近兒年來美國、德國對該項研究投入較大，發(fā)展也較快，其最新研究成果為CBM檢測器，用磁感應原理對鋼繩芯膠帶進行檢測。該檢測器由上、下兩個傳感器和固定架組成。通過上下傳感器對中間鋼繩芯檢測，將檢測信號進行處理、顯示，就可知道鋼繩芯的受損情況。這種檢測器完全拋開了x光機的檢測，實現(xiàn)了電磁檢測的目標。但這種檢測器需要上下兩個傳感器，并需要較大壓力使上下傳感器緊壓住膠帶，這樣不僅增大了膠帶的摩擦力，而且還受膠帶的抖動影響。因此，這種檢測器的使用受到一定的限制。我國自主研制的精度較高的電磁自感應式傳感器，在計算機DOS操作系統(tǒng)下完成了數(shù)據(jù)的采集與后處理。由于受計算機采集軟、硬件的限制，傳感器離計算機的傳輸距離僅限于50米左右，僅能滿足井上輸送帶及煤礦主斜井輸送帶的檢測要求。
3、發(fā)明內容本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術中信號采集、傳輸中存在的檢測精度不高以及信號傳輸距離短、功能弱、運行速度慢的問題，提供一種鋼繩芯輸送帶自動跟隨、實時在線檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)對輸送帶各種斷頭、接頭抽動、鋼絲繩銹蝕、鋼絲繩與膠帶的粘合力下降等情況的檢測。該檢測系統(tǒng)包括磁發(fā)射傳感器、磁接收傳感器、速度傳感器、DSP(數(shù)字信號處理器)、RS232/光纖轉換器、工控機。磁發(fā)射傳感器給鋼繩芯輸送帶施加一個適量磁場，接收傳感器對輸送帶鋼絲繩各種斷頭、接頭抽動、銹蝕、鋼絲繩與膠帶的粘合力下降的變化引起磁場信號變化進行采集，并將其轉換為電信號送入DSP數(shù)字信號處理器進行數(shù)據(jù)濾波、存儲、運算、打包和發(fā)送，通過RS232/光纖轉換器送給上位計算機再進行數(shù)據(jù)校驗、后處理，最終得出輸送帶鋼絲繩的實際工況。根據(jù)實際工況為DSP系統(tǒng)設計了防爆殼，然后將雙DSP系統(tǒng)及電源部分全部置于其中，使該系統(tǒng)能滿足在煤礦井下及其它有爆炸性氣體場合的使用要求。
采用本發(fā)明的檢測系統(tǒng)進行檢測，可使檢測精度大大提高，信號傳輸距短和運行速度慢等問題得到解決，數(shù)據(jù)可靠傳輸距離可達20Km。


圖1ZSW-G型礦用本質安全型磁傳感器圖2系統(tǒng)結構框3實時采集模塊程序流程圖1圖4實時采集模塊程序流程圖2圖5數(shù)據(jù)分析模塊程序流程圖具體實施方式
如圖2所示，本檢測系統(tǒng)的工作原理是基于電磁感應理論，利用輸送帶各種斷頭、接頭抽動、鋼絲繩銹蝕、鋼絲繩與膠帶的粘合力下降的變化引起磁場信號變化，并把該磁場信號通過磁接收傳感器轉換為電信號送入DSP，進行數(shù)據(jù)濾波、存儲、運算、打包和發(fā)送，通過RS232/光纖轉換器送給上位計算機再進行數(shù)據(jù)校驗、后處理，最終得出輸送帶鋼絲繩的實際工況，在顯示器上顯示或打印機打印輸出檢測報告。通過計算機實時顯示輸送帶接頭和斷頭的情況，以及計算機對各檢測值進行智能處理，給出最終檢測報告，使用戶可清楚地了解到鋼絲繩芯輸送帶的運行工況，為輸送帶的安全生產提供了必要的技術保證。
系統(tǒng)中的檢測傳感器屬于自感應型電感式傳感器。當有磁性物質經過該傳感器下方時，磁性元件感應出高頻調制信號，經集成電路處理后，變?yōu)楹练壍碾娦盘?，經放大、濾波后將其送給輸出寬度驅動電路進行功率放大并送至輸出端。如圖1所示。
為準確定位，選用OMRON旋轉編碼器，該編碼器每圈可輸出360個脈沖。速度傳感器采用機械旋轉施壓方式和輸送帶接觸，主要是為了避免速度傳感器在皮帶上的跳動和打滑而影響檢測精度。同時為了提高速度傳感器的使用壽命，速度傳感器只有在皮帶檢測時與皮帶接觸，不檢測時通過機械機構使其脫離輸送帶。采用DSP系統(tǒng)主要完成對輸送帶各種數(shù)據(jù)的實時采集、控制和傳輸，替代Intel96單片機系統(tǒng)。上位工控機進行數(shù)據(jù)的接收、校驗和后處理，上、下位機之間采用光纖進行數(shù)據(jù)通訊，傳輸距離可達20Km，同時使系統(tǒng)運算、控制功能更強、速度更快、工作更可靠、更便于擴展、性價比更高。
軟件采用模塊化的流程設計方式，運用數(shù)據(jù)庫和C++語言進行編程，使整個系統(tǒng)運行于WINDOWS2000/XP操作系統(tǒng)平臺，具有良好的人機交互界面，程序流程圖如圖3所示主程序開始運行后，首先出現(xiàn)選擇工作模式界面，可以選擇查看歷史數(shù)據(jù)或采集數(shù)據(jù)。選擇查看歷史數(shù)據(jù)將調用查看歷史數(shù)據(jù)界面；若選擇采集則進入皮帶選擇界面。選擇好要檢測的皮帶后，系統(tǒng)自動與下位機進行連接，連接錯誤則提醒用戶檢測通訊電路，連接正確則進入數(shù)據(jù)采集界面并等待用戶輸入，根據(jù)用戶輸入調用相應模塊。
參數(shù)設置模塊模塊被調用后首先要求用戶輸入密碼，經驗證密碼正確后才允許對參數(shù)進行設置。
自檢模塊向下位機發(fā)送自檢命令，通知DSP執(zhí)行自檢程序。當下位機自檢結束后從DSP取得自檢結果，并根據(jù)自檢結果修改相應參數(shù)或通知用戶檢修設備。
查看原始數(shù)據(jù)模塊首先調試人員選擇要查看的原始數(shù)據(jù)，然后系統(tǒng)讀取選定的數(shù)據(jù)并以圖形方式顯示，調試人員根據(jù)圖像判斷系統(tǒng)是否工作正常。
數(shù)據(jù)分析模塊首先對信號進行初處理并進行排序，然后遍歷全部信號并進行如下處理如果當前信號是最后一個信號則結束處理；連續(xù)讀取信號直到放滿接頭區(qū)域，判斷接頭區(qū)域內的信號是否符合接頭標準，如符合就將這批信號標記為接頭信號，如不符合就清空接頭區(qū)域并讀取下一批數(shù)據(jù)；重復上述過程，直到全部信號處理完畢。
權利要求
1.一種鋼繩芯輸送帶實時在線檢測系統(tǒng)，包括磁發(fā)射傳感器、磁接收傳感器、速度傳感器、DSP(數(shù)字信號處理器)、RS232/光纖轉換器、工控機。磁接收傳感器對輸送帶鋼絲繩各種斷頭、接頭抽動、銹蝕、鋼絲繩與膠帶的粘合力下降的變化引起磁場信號的變化進行采集，并轉換為電信號送入DSP進行濾波、存儲、打包和發(fā)送，由上位計算機再進行數(shù)據(jù)校驗、后處理，最終得出輸送帶鋼絲繩的實際工況。
2.如上所述檢測系統(tǒng)其特征在于，采用了兩套DSP系統(tǒng)，一套負責數(shù)據(jù)的采集，另一套負責數(shù)據(jù)的打包與發(fā)送，使數(shù)據(jù)的采集與傳輸在時間上互不影響，保證了測量的實時性和可靠性。
3.如權力要求1、2所述檢測系統(tǒng)，其特征在于，速度傳感器采用機械旋轉施壓方式和輸送帶接觸，避免速度傳感器在皮帶上的跳動和打滑而影響檢測精度。同時提高傳感器的使用壽命，速度傳感器只有在皮帶檢測時與皮帶接觸，不檢測時通過機械機構使其脫離輸送帶。
4.如權力要求1所述檢測系統(tǒng)，其特征在于，為DSP系統(tǒng)設計了防爆殼，然后將雙DSP系統(tǒng)及電源部分全部置于其中，使該系統(tǒng)能滿足在煤礦井下及其它有爆炸性氣體場合的使用要求。
5.如上述檢測系統(tǒng)其特征在于每個磁接收傳感器箱中共配置10只傳感器，并設計了集中調控系統(tǒng)，可以隨時對各傳感器進行調節(jié)，保證其工作狀態(tài)。
6.如上所述檢測系統(tǒng)其特征在于通過以下步驟完成檢測1)主程序開始運行后，首先出現(xiàn)選擇工作模式界面，可以選擇查看歷史數(shù)據(jù)或采集數(shù)據(jù)。選擇查看歷史數(shù)據(jù)將調用查看歷史數(shù)據(jù)界面；若選擇采集則進入皮帶選擇界面。選擇好要檢測的皮帶后，系統(tǒng)自動與下位機進行連接，連接錯誤則提醒用戶檢測通訊電路，連接正確則進入數(shù)據(jù)采集界面并等待用戶輸入，根據(jù)用戶輸入調用相應模塊。2)向下位機發(fā)送自檢命令并通知DSP執(zhí)行自檢程序。當下位機自檢結束后從中取得自檢結果，根據(jù)自檢結果修改相應參數(shù)或通知用戶檢修設備。3)首先對信號進行初處理并進行排序，然后遍歷全部信號并進行如下處理如果當前信號是最后一個信號則結束處理；連續(xù)讀取信號直到放滿接頭區(qū)域，判斷接頭區(qū)域內的信號是否符合接頭標準，如符合就將這批信號標記為接頭信號，如不符合就清空接頭區(qū)域并讀取下一批數(shù)據(jù)；重復上述過程，直到全部信號處理完畢。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋼繩芯輸送帶檢測裝置，該檢測系統(tǒng)包括磁發(fā)射傳感器、磁接收傳感器、速度傳感器、DSP(數(shù)字信號處理器)、RS232/光纖轉換器、工控機。并通過軟件實現(xiàn)其功能，實現(xiàn)對輸送帶鋼絲繩各種斷頭、接頭抽動、鋼絲繩銹蝕、鋼絲繩與膠帶的粘合力下降等情況的檢測。
文檔編號G01N27/82GK1869676SQ20061001289
公開日2006年11月29日 申請日期2006年6月29日 優(yōu)先權日2006年6月29日
發(fā)明者秦文兵 申請人:山西華寧貝爾測控科技有限公司