基于激光測距的皮帶檢測報(bào)警裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于激光測距的皮帶檢測報(bào)警裝置，該裝置涉及激光測距和通信等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]運(yùn)輸皮帶是物料短途運(yùn)輸?shù)闹匾O(shè)備，廣泛應(yīng)用于礦山、農(nóng)業(yè)、食品、煙草等生產(chǎn)行業(yè)。皮帶跑偏是運(yùn)輸皮帶作業(yè)過程中最為常見的故障，其危害性極大，主要影響有以下幾個方面:皮帶跑偏引起系統(tǒng)故障停機(jī)影響生產(chǎn)作業(yè)效率；易造成設(shè)備主要部件的非正常損壞；皮帶跑偏造成的物料遺灑容易形成安全隱患。所以及時、準(zhǔn)確地檢測皮帶跑偏具有非常重要的意義。目前皮帶跑偏檢測主要的方法是使用跑偏檢測開關(guān)，即行程開關(guān)。使用時將行程開關(guān)成對安裝于輸送機(jī)頭部或尾部，當(dāng)皮帶跑偏時皮帶邊緣接觸壓迫行程開關(guān)觸頭產(chǎn)生移動觸發(fā)報(bào)警。跑偏檢測開關(guān)是機(jī)械式開關(guān)，采用接觸式檢測方式，當(dāng)其應(yīng)用于如煤礦井下等較為惡劣的生產(chǎn)環(huán)境時，極易被煤塵、泥污、油泥等影響，易發(fā)生誤報(bào)、漏報(bào)等故障。因此，跑偏檢測開關(guān)的故障率較高。為保障跑偏檢測開關(guān)正常工作，需專職人員人工對開關(guān)進(jìn)行定期維護(hù)，使用的人力成本較高。
[0003]因此，目前需要一種采用非接觸式檢測原理的、運(yùn)行可靠、便于實(shí)施、維護(hù)成本低的檢測運(yùn)輸皮帶跑偏的新設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型目的在于提供一種基于激光測距的皮帶檢測報(bào)警裝置，采用非接觸式檢測原理，運(yùn)行可靠且維護(hù)成本低。
[0005]1.所述檢測報(bào)警裝置主要包括激光掃描測距設(shè)備、皮帶測速單元、人機(jī)交互單元、存儲單元、數(shù)據(jù)處理單元和通信單元；激光掃描測距設(shè)備安裝在運(yùn)輸皮帶上方，用于獲取物料截面數(shù)據(jù)；皮帶測速單元連接皮帶滾筒軸，用于獲取皮帶運(yùn)動速度；人機(jī)交互單元包括按鍵、顯示屏和報(bào)警器，按鍵用于對檢測相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置操作，顯示屏用于數(shù)據(jù)顯示，報(bào)警器用于聲光報(bào)警；通信單元負(fù)責(zé)采集和發(fā)送數(shù)據(jù)；存儲單元負(fù)責(zé)存儲皮帶在正常狀態(tài)下的邊緣位置數(shù)據(jù)、檢測相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理單元對激光掃描測距設(shè)備的掃描數(shù)據(jù)和皮帶測速單元的信號或數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到皮帶速度及皮帶是否跑偏的邏輯數(shù)據(jù)。
[0006]2.該裝置進(jìn)一步包括:激光掃描測距設(shè)備安裝在每條運(yùn)輸皮帶的對稱軸線的正上方，安裝高度應(yīng)高于物料高度；同時激光掃描測距設(shè)備的掃描面應(yīng)垂直于皮帶對稱軸線和皮帶底部切面，并且需保證掃描測距范圍大于皮帶寬度。
[0007]3.該裝置進(jìn)一步包括:皮帶測速單元直接或間接連接皮帶滾筒軸，測量滾筒的轉(zhuǎn)速，根據(jù)轉(zhuǎn)速發(fā)送相應(yīng)的脈沖信號。
[0008]4.該裝置進(jìn)一步包括:通信單元包括輸入和輸出端口，通過數(shù)據(jù)輸入端口接收激光掃描測距單元設(shè)備的掃描數(shù)據(jù)，通過脈沖輸入端口接收皮帶測速單元設(shè)備的脈沖數(shù)據(jù)；將數(shù)據(jù)處理單元處理結(jié)果通過通信端口發(fā)送給其它監(jiān)控管理設(shè)備，通過脈沖輸出端口連接皮帶控制設(shè)備，當(dāng)皮帶跑偏報(bào)警時通過皮帶控制設(shè)備控制皮帶停止運(yùn)行
[0009]5.該裝置進(jìn)一步包括:檢測報(bào)警裝置的數(shù)據(jù)處理單元包括乘法器和比較器，乘法器用于處理皮帶測速單元發(fā)送的脈沖信號；處理得到皮帶速度；采用比較器處理元激光掃描測距單元設(shè)備的掃描數(shù)據(jù)得到皮帶邊緣位置；比較器還處理實(shí)時皮帶邊緣位置和標(biāo)定位置數(shù)據(jù)，處理得到皮帶是否跑偏的邏輯數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0010]圖1基于激光測距的皮帶檢測報(bào)警裝置示意圖。
[0011]圖2設(shè)備安裝示意圖。
[0012]圖3檢測報(bào)警實(shí)施過程示意圖。
[0013]圖4標(biāo)定時激光掃描測距所采集的截面數(shù)據(jù)示意圖。
[0014]圖5皮帶跑偏時激光掃描測距所采集的瞬時截面數(shù)據(jù)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]所述檢測報(bào)警裝置如圖1所示實(shí)施例中，包括:
[0016]1.激光掃描測距單元(101)，采用測距距離大于5米的激光掃描測距儀(102)。
[0017]2.皮帶測速單元(103)，采用光電轉(zhuǎn)速傳感器(104)，與皮帶滾筒軸直接或間接相連，實(shí)時測量滾筒的轉(zhuǎn)速。
[0018]3.通信單元(105)，包括輸入端口(106)和輸入端口(107)，數(shù)據(jù)輸入端口接收激光掃描測距儀(102)發(fā)送的掃描數(shù)據(jù)可選用RS232、RS485、USB等標(biāo)準(zhǔn)端口。，脈沖輸入端口接收光電轉(zhuǎn)速傳感器(104)的脈沖信。數(shù)據(jù)輸出端口將數(shù)據(jù)發(fā)送給其它設(shè)備，可采用網(wǎng)絡(luò)端口或現(xiàn)場總線端口，除有線端口外，也可使用無線通信方式；脈沖輸出端口連接皮帶控制設(shè)備(如PLC)，當(dāng)皮帶跑偏時發(fā)送脈沖信號控制皮帶停止運(yùn)轉(zhuǎn)，保護(hù)相關(guān)設(shè)備。
[0019]4.人機(jī)交互單元(108)，包括顯示屏(109)和按鍵(111)，顯示屏采用兩行點(diǎn)陣型IXD液晶顯示模塊，視域尺寸:60.5X18.0mm，54.8X18.3m。設(shè)計(jì)使用4個按鍵，采用獨(dú)立按鍵式鍵盤，結(jié)合顯示屏的顯示介面，實(shí)現(xiàn)對檢測相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置操作的功能。報(bào)警器(112)具有喇叭和報(bào)警燈，實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警功能。
[0020]5.存儲單元(113)、采用I片24C512存儲芯片(114)，24C512使用I2C總線通信，使用兩個標(biāo)準(zhǔn)I/o接口加上拉電阻連接SCL和SDA管腳，實(shí)現(xiàn)處理器與存儲芯片通信控制。存儲芯片主要存儲裝置中與檢測有關(guān)的參數(shù)，及標(biāo)定時皮帶的位置數(shù)據(jù)。
[0021]6.數(shù)據(jù)處理單元(115)，比較器(116)，用于執(zhí)行數(shù)據(jù)比較處理工作，乘法器用(117)于執(zhí)行乘法的數(shù)據(jù)處理工作，實(shí)施時可使用MCU，也可使用FPGA實(shí)現(xiàn)。
[0022]7.輔助電路(118)，除以上提到的各單元設(shè)備外，裝置還包括電源電路等輔助電路和相關(guān)元件，為各單元設(shè)備元件提供支持，如在煤礦井下使用下所有元件及電路應(yīng)符合本質(zhì)安全要求。
[0023]激光掃描測距單元和皮帶測速單元的安裝位置參考圖2:
[0024]1.激光掃描測距儀(102)安裝在每條運(yùn)輸皮帶的對稱軸線的正上方，安裝高度應(yīng)高于物料高度；同時激光掃描測距設(shè)備的掃描面應(yīng)垂直于皮帶對稱軸線(201)和皮帶底部切面(202)，并且需保證掃描測距范圍大于皮帶寬度；。
[0025]2.光電轉(zhuǎn)速傳感器(104)直接或間接連接滾筒(203)的軸。
[0026]3.除激光掃描測距單元和皮帶測速單元外的其他單元元件集中在裝置殼體(204)內(nèi)，裝置殼體可安裝在皮帶測速單元所在滾筒的支架上。
[0027]檢測報(bào)警的具體實(shí)施步驟如圖3所示:
[0028]1.位置標(biāo)定(301)，標(biāo)定時需對位置正常的皮帶使用激光掃描測距設(shè)備進(jìn)行掃描，獲得皮帶的邊緣位置慫和々，，如圖4所示，記錄在存儲單元中。過程如下:
[0029]a)通信單元接收激光掃描測距設(shè)備掃描獲得皮帶上物料的截面上部形狀數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)為一組激光頭到目標(biāo)的距離值，大多激光掃描測距儀的掃描角度較大，一般都達(dá)到180度以上，最大可達(dá)到360度，為防止干擾，只截取皮帶檢測角度區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)組成數(shù)組X(n)進(jìn)行處理；
[0030]b)數(shù)據(jù)處理單元比較器從X(O)開始向后逐個求相鄰兩數(shù)的差X(i)-X(1-1)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某個差大于閾值G時x(i)-xa-l) >G，則結(jié)束比較并記錄當(dāng)前值在數(shù)組中的位置i，左邊界位置Alj= i ；
[0031]c)同理從X(n-l)開始向前重復(fù)以上過程，得到右邊界位置Ak，將所得位置存儲在存儲單元。
[0032]2.(302)通信單元接收光電轉(zhuǎn)速傳感器上傳的脈沖數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理單元使用乘法器處理得到Vi, Vi= S.P.L.31，式中S為脈沖間隔時間，P為傳感器分辨率即轉(zhuǎn)一周的脈沖總數(shù)，L為滾筒直徑。
[0033]3.(303)通信單元接收激光掃描測距儀掃描獲得皮帶上物料的截面上部形狀實(shí)時數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理單元通過以上提到的比較器處理過程得到實(shí)時皮帶的邊緣位置BjP Bk，如圖5所示。
[0034]4.(304)數(shù)據(jù)處理單元比較器通過比較實(shí)時皮帶的邊緣位置Bk與已記錄的皮帶的邊緣位置\、Ak，如Ibk-AkI >F，且|BfA」> F，同時Bk-AA BfA』負(fù)號相同；如符合以上條件則觸發(fā)皮帶跑偏報(bào)警(305)，報(bào)警器聲光報(bào)警，并在顯示屏顯示相關(guān)信息，通過通信單元并向皮帶控制設(shè)備發(fā)送控制信號。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于激光測距的皮帶檢測報(bào)警裝置，其特征在于:裝置主要包括激光掃描測距設(shè)備、皮帶測速單元、人機(jī)交互單元、存儲單元、數(shù)據(jù)處理單元和通信單元；激光掃描測距設(shè)備安裝在運(yùn)輸皮帶上方，用于獲取物料截面數(shù)據(jù)；皮帶測速單元連接皮帶滾筒軸，用于獲取皮帶運(yùn)動速度；人機(jī)交互單元包括按鍵、顯示屏和報(bào)警器，按鍵用于對檢測相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置操作，顯示屏用于數(shù)據(jù)顯示，報(bào)警器用于聲光報(bào)警；通信單元負(fù)責(zé)采集和發(fā)送數(shù)據(jù)；存儲單元負(fù)責(zé)存儲皮帶在正常狀態(tài)下的邊緣位置數(shù)據(jù)、檢測相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理單元對激光掃描測距設(shè)備的掃描數(shù)據(jù)和皮帶測速單元的信號或數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到皮帶速度及皮帶是否跑偏的邏輯數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的檢測報(bào)警裝置，其特征在于:激光掃描測距設(shè)備安裝在每條運(yùn)輸皮帶的對稱軸線的正上方，安裝高度應(yīng)高于物料高度；同時激光掃描測距設(shè)備的掃描面應(yīng)垂直于皮帶對稱軸線和皮帶底部切面，并且需保證掃描測距范圍大于皮帶寬度。
3.如權(quán)利要求1所述的檢測報(bào)警裝置，其特征在于:皮帶測速單元直接或間接連接皮帶滾筒軸，測量滾筒的轉(zhuǎn)速，根據(jù)轉(zhuǎn)速發(fā)送相應(yīng)的脈沖信號。
4.如權(quán)利要求1所述的檢測報(bào)警裝置，其特征在于:通信單元包括輸入和輸出端口，通過數(shù)據(jù)輸入端口接收激光掃描測距設(shè)備的掃描數(shù)據(jù)，通過脈沖輸入端口接收皮帶測速單元的脈沖數(shù)據(jù)；將數(shù)據(jù)處理單元處理結(jié)果通過通信端口發(fā)送給其它監(jiān)控管理設(shè)備，通過脈沖輸出端口連接皮帶控制設(shè)備，當(dāng)皮帶跑偏報(bào)警時通過皮帶控制設(shè)備控制皮帶停止運(yùn)行。
5.如權(quán)利要求1所述的檢測報(bào)警裝置，其特征在于:檢測報(bào)警裝置的數(shù)據(jù)處理單元包括乘法器和比較器，乘法器用于處理皮帶測速單元發(fā)送的脈沖信號；處理得到皮帶速度；采用比較器處理激光掃描測距設(shè)備的掃描數(shù)據(jù)，處理得到皮帶邊緣位置；比較器還處理實(shí)時皮帶邊緣位置和標(biāo)定位置數(shù)據(jù)，處理得到皮帶是否跑偏的邏輯數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于激光測距的皮帶檢測報(bào)警裝置，采用非接觸式測量原理，有效避免行程開關(guān)測量受接觸環(huán)境影響產(chǎn)生的漏報(bào)誤報(bào)等故障。所述系統(tǒng)通過激光掃描測距設(shè)備掃描物料表面，獲得激光頭到物料表面的距離值，再通過距離值獲得皮帶的邊緣位置，通過與裝置標(biāo)定時記錄的皮帶邊緣位置進(jìn)行比較處理，判定皮帶是否跑偏，當(dāng)發(fā)現(xiàn)皮帶跑偏，通過發(fā)送脈沖控制信號通知皮帶控制設(shè)備做出相應(yīng)的動作，保護(hù)皮帶設(shè)備不受損壞。本系統(tǒng)所用設(shè)備及原件極少，結(jié)構(gòu)簡單，檢測可靠高，系統(tǒng)維護(hù)成本低、便于在各運(yùn)輸皮帶使用行業(yè)中推廣應(yīng)用。
【IPC分類】B65G43-02
【公開號】CN204528511
【申請?zhí)枴緾N201520028021
【發(fā)明人】劉毅, 孫繼平
【申請人】中國礦業(yè)大學(xué)(北京)
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年1月13日