專利名稱：一種煤礦皮帶x射線透視檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及X射線透視技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及到一種進(jìn)行皮帶安全檢測(cè)的 煤礦皮帶X射線透視檢測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前X射線技術(shù)在煤礦皮帶安全檢測(cè)中有著比較廣泛的應(yīng)用，通過X射線透視圖 像能夠清楚地看到皮帶內(nèi)部鋼絲的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)鋼絲是否存在斷裂和銹蝕，進(jìn)而對(duì)于 比較嚴(yán)重的斷裂區(qū)域，能夠及時(shí)采取相應(yīng)的修補(bǔ)措施，降低皮帶發(fā)生斷裂的可能性。傳統(tǒng)的煤礦皮帶X射線檢測(cè)設(shè)備多為手持式X光機(jī)，需要在皮帶停轉(zhuǎn)的情況下，由 專門的測(cè)試人員手持這種設(shè)備，在皮帶的不同位置進(jìn)行局部透射成像，發(fā)現(xiàn)鋼絲中是否存 在異常，這種檢測(cè)方法往往需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，因?yàn)槊旱V皮帶一般長(zhǎng)度為3-10多公里， 完整的檢測(cè)一次需要幾天的時(shí)間，在長(zhǎng)時(shí)間的檢測(cè)過程中，常常存在由于檢測(cè)人員的疏忽， 漏掉皮帶部分異常區(qū)域。并且在此工況下，雖然檢測(cè)人員穿著防護(hù)服，但是長(zhǎng)時(shí)間的X射線 照射，對(duì)檢測(cè)人員的身體也會(huì)產(chǎn)生影響。另外傳統(tǒng)的X射線檢測(cè)只是通過局部掃描的方式 進(jìn)行，如果用戶需要了解某一個(gè)區(qū)域前后兩次掃描的變化情況，對(duì)比同一個(gè)區(qū)域的兩次成 像差異等，傳統(tǒng)的檢測(cè)方法是很難做到的。并且檢測(cè)時(shí)需要皮帶設(shè)備處于不運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，這對(duì)煤礦的生產(chǎn)一定會(huì)造成影響；同 時(shí)現(xiàn)有設(shè)備只能對(duì)皮帶局部位置進(jìn)行檢測(cè)，而煤礦皮帶常常有幾公里，甚至十幾公里長(zhǎng)，光 憑手動(dòng)檢測(cè)的方法很難進(jìn)行完整的測(cè)試，很難全面的發(fā)現(xiàn)皮帶可能出現(xiàn)的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于，克服現(xiàn)有煤礦皮帶透視檢測(cè)設(shè)備不能實(shí)現(xiàn) 完全自動(dòng)的皮帶檢測(cè)，提供了一種能夠?qū)γ旱V皮帶自動(dòng)進(jìn)行完整X射線掃描的裝置，并且 根據(jù)掃描數(shù)據(jù)，自動(dòng)分析、定位皮帶接頭區(qū)域和所有異常區(qū)域，同時(shí)可以分析、對(duì)比多次掃 描結(jié)果，對(duì)皮帶部分區(qū)域的變化進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)問題的區(qū)域。為了解決上面的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種煤礦皮帶X射線透視檢測(cè)系 統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要包括主控系統(tǒng)；所述主控系統(tǒng)用來進(jìn)行數(shù)據(jù)接收和處理并發(fā)出相關(guān)指令；射線源模塊；所述射線源模塊具有可對(duì)皮帶發(fā)射X射線的射線源；所述射線源模 塊能夠產(chǎn)生一定能量的連續(xù)能級(jí)的X射線，該模塊的啟動(dòng)和關(guān)閉由遠(yuǎn)程控制模塊控制，在 每次采集前，打開X射線，采集模塊開始采集數(shù)據(jù)，等到采集完一圈皮帶數(shù)據(jù)以后，關(guān)閉X射 線，停止采集；打開和關(guān)閉射線的時(shí)間取決于皮帶長(zhǎng)度和皮帶運(yùn)行速度；探測(cè)和采集模塊；所述探測(cè)和采集模塊包括對(duì)穿透皮帶后的X射線進(jìn)行探測(cè)的探 測(cè)裝置并通過其中的采集模塊將所探測(cè)到的X射線進(jìn)行采集以得到一定射線源強(qiáng)度的數(shù) 字信號(hào)；在將穿透皮帶后的X射線轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后，該模塊的輸出數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸模 塊組幀后傳遞到主控系統(tǒng)中；[0010]數(shù)據(jù)傳輸模塊；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊將探測(cè)和采集模塊的輸出數(shù)據(jù)組成數(shù)據(jù)幀，通 過光纖方式把數(shù)據(jù)幀傳送到主控系統(tǒng)中；遠(yuǎn)程控制模塊；所述遠(yuǎn)程控制模塊負(fù)責(zé)和上層的遠(yuǎn)程主控系統(tǒng)進(jìn)行通訊，并根據(jù) 主控系統(tǒng)的命令對(duì)射線源模塊以及探測(cè)和采集模塊進(jìn)行控制；控制射線源的打開和關(guān)閉， 啟動(dòng)和停止采集設(shè)備，并把現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境信息傳遞到遠(yuǎn)程主控系統(tǒng)；環(huán)境采集模塊；所述環(huán)境采集模塊負(fù)責(zé)收集所述射線源和探測(cè)裝置中的溫度、濕 度等主要環(huán)境數(shù)據(jù)指標(biāo)以及皮帶穿過探測(cè)裝置時(shí)的速度大小，并把所收集信息通過遠(yuǎn)程控 制模塊傳遞到主控系統(tǒng)中。作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述主控系統(tǒng)包括運(yùn)行控制模塊；所述運(yùn)行控制模塊對(duì)數(shù)據(jù)采集和分析實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，通過提供定 時(shí)運(yùn)行功能，實(shí)現(xiàn)無人值守的皮帶掃描和分析；使得本檢測(cè)系統(tǒng)不需要皮帶停機(jī)即可檢測(cè)， 通過定時(shí)運(yùn)行功能，實(shí)現(xiàn)工作時(shí)間對(duì)皮帶進(jìn)行掃描和分析；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊實(shí)時(shí)存儲(chǔ)由探測(cè)和采集模塊所采集并經(jīng)由數(shù)據(jù) 傳輸模塊所傳送的圖像掃描數(shù)據(jù)；把探測(cè)器(前述探測(cè)裝置的一種)采集模塊獲取的數(shù)據(jù) 通過網(wǎng)絡(luò)方式傳送到遠(yuǎn)程機(jī)房，然后通過數(shù)據(jù)傳輸模塊對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行組幀，再通過 高速通訊的方式傳遞到電腦中去；掃描數(shù)據(jù)庫；所述掃描數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)存儲(chǔ)皮帶每一次掃描的完整數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)分析 模塊所提供的分析結(jié)果信息；數(shù)據(jù)分析模塊；所述數(shù)據(jù)分析模塊對(duì)所述掃描數(shù)據(jù)庫中的圖像數(shù)據(jù)文件等采樣數(shù) 據(jù)進(jìn)行分析，自動(dòng)定位掃描數(shù)據(jù)中接頭和異常區(qū)域，能夠?qū)Χ啻螔呙杞Y(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)多 次檢查的變化區(qū)域；數(shù)據(jù)顯示模塊；所述數(shù)據(jù)顯示模塊將X射線掃描結(jié)果轉(zhuǎn)化為灰度圖像進(jìn)行顯示； 并根據(jù)數(shù)據(jù)分析模塊所作出的接頭和異常區(qū)域結(jié)果的判斷，自動(dòng)顯示皮帶對(duì)應(yīng)位置的圖像 數(shù)據(jù)。作為本技術(shù)方案的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述主控系統(tǒng)還包括告警模塊；所述告警模塊根據(jù)數(shù)據(jù)分析模塊的輸出結(jié)果，如果有異常危險(xiǎn)區(qū)域，通 知檢測(cè)人員，對(duì)于嚴(yán)重異常區(qū)域，發(fā)出告警。也作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述環(huán)境采集模塊包括一霍爾傳感器。其中，所述環(huán)境采集模塊，主要用來實(shí)時(shí)采集射線源所在防暴箱和探測(cè)器所在防 暴箱中的溫度和濕度信息，另外環(huán)境采集模塊還實(shí)時(shí)獲取皮帶的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，分析模塊根據(jù) 皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)速度和采樣頻率，能夠計(jì)算得到圖像像素分辨率，用于長(zhǎng)度計(jì)算。另外，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，實(shí)時(shí)存儲(chǔ)采集到的圖像數(shù)據(jù)。而由于采樣速度太快，系 統(tǒng)來不及實(shí)時(shí)分析掃描數(shù)據(jù)，只是實(shí)時(shí)把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)下來，等掃描結(jié)束后，再啟動(dòng)分析流程。采用本實(shí)用新型所述的系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦皮帶的不停機(jī)檢 測(cè)，通過對(duì)皮帶的完整掃描和自動(dòng)分析，精確定位皮帶中接頭位置和異常區(qū)域位置，提高對(duì) 皮帶異常區(qū)域的檢測(cè)效率，并消除傳統(tǒng)X射線探測(cè)設(shè)備對(duì)檢測(cè)人員的傷害。

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)模塊框4[0026]圖2為圖1的另一種表達(dá)形式；圖3是本實(shí)用新型的系統(tǒng)流程圖；圖4是采集模塊控制流程圖；圖5是數(shù)據(jù)分析和處理流程具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型所述技術(shù)方案的實(shí)施作進(jìn)一步的詳細(xì)描述圖1和圖2是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理示意圖。如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型系統(tǒng)包括主要設(shè)備模塊有X射線源設(shè)備，如X光 機(jī)；探測(cè)和采集設(shè)備，探測(cè)板獲取X射線穿透皮帶后的模擬信號(hào)，采集模塊把探測(cè)板輸出的 信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字信號(hào)。由圖1可知，皮帶處于探測(cè)板和射線源之間，根據(jù)皮帶 寬度、皮帶到射線源的距離，皮帶到探測(cè)板的距離，能夠計(jì)算得到探測(cè)板的寬度；數(shù)據(jù)傳輸 設(shè)備，是指把遠(yuǎn)程采集系統(tǒng)中采集到的數(shù)據(jù)，封裝到高速通訊協(xié)議中，通過光纖方式傳到主 控系統(tǒng)中，由主控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析；環(huán)境采集模塊中的環(huán)境監(jiān)控設(shè)備主要是一些 傳感器設(shè)備，能實(shí)時(shí)獲取射線源裝置和探測(cè)器裝置中的溫度、速度等信息，便于主控系統(tǒng)了 解采集系統(tǒng)的工作狀態(tài)，對(duì)于皮帶速度，通過安裝霍爾傳感器的方式可以計(jì)算得到，皮帶速 度對(duì)于后面數(shù)據(jù)的分析有著重要的作用。主控系統(tǒng)指放置在遠(yuǎn)程控制室中的電腦系統(tǒng)，它 包括多個(gè)子模塊存儲(chǔ)模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)；分析模塊對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到皮 帶接頭區(qū)域和異常區(qū)域的在掃描數(shù)據(jù)中的位置；控制模塊主要是控制什么時(shí)候啟動(dòng)采集系 統(tǒng)；顯示模塊則提供給用戶觀察任意位置的皮帶內(nèi)部圖像。圖3是本實(shí)用新型的系統(tǒng)流程圖。如圖3所示，一次完整的數(shù)據(jù)分析包括下面幾個(gè)方面1、數(shù)據(jù)采集。圖4是本實(shí)用新型數(shù)據(jù)采集流程。首先根據(jù)用戶配置的皮帶長(zhǎng)度和皮帶運(yùn)行平均速度，可以估算出皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)一周需 要的時(shí)間，由運(yùn)行控制模塊控制采集開始和結(jié)束。煤礦皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)速度一般為4m/s，為了得到 較高分辨率的圖像，我們采用500us的采樣速度，這樣一線數(shù)據(jù)的分辨率為2mm。由于采樣 速度快，數(shù)據(jù)量非常大，系統(tǒng)來不及實(shí)時(shí)處理，采集模塊只是實(shí)時(shí)存儲(chǔ)掃描數(shù)據(jù)。采集模塊 通過線程或者多媒體定時(shí)器方式讀取數(shù)據(jù)傳輸模塊送上了的采樣數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)放到緩存 隊(duì)列，根據(jù)緩沖隊(duì)列中數(shù)據(jù)大小確定需不需要存儲(chǔ)，如果緩沖隊(duì)列中數(shù)據(jù)超過指定大小，則 把前面的數(shù)據(jù)存為一個(gè)數(shù)據(jù)文件，采用時(shí)間或者計(jì)數(shù)方式對(duì)數(shù)據(jù)文件進(jìn)行編號(hào)，并在索引 文件中記錄每一個(gè)文件名稱和采樣該數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)應(yīng)的皮帶速度。2、數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)掃描結(jié)束以后，系統(tǒng)啟動(dòng)分析線程，對(duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分析。 分析模塊通過圖像處理算法，定位皮帶接頭區(qū)域在掃描數(shù)據(jù)中的位置，得到皮帶接頭列表 文件。通過異常區(qū)域分析模塊，自動(dòng)定位皮帶中鋼絲斷裂、銹斑、修補(bǔ)、磨損等區(qū)域的位置。3、分析結(jié)果處理和比較。根據(jù)前面得到的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，需要進(jìn)行進(jìn)一步的處理， 由于每一次掃描起始點(diǎn)位置都不一樣，需要對(duì)分析出來的接頭編號(hào)進(jìn)行分析，根據(jù)起始點(diǎn) 位置和接頭位置的相對(duì)關(guān)系，重新對(duì)接頭進(jìn)行編號(hào)處理，對(duì)于任意一個(gè)接頭，在不同次掃描 中這個(gè)編號(hào)是一致的。對(duì)于異常區(qū)域，為了便于用戶實(shí)際定位，需要查找距離這個(gè)異常區(qū)域 最近的一個(gè)接頭和到這個(gè)接頭的距離。對(duì)于接頭區(qū)域，需要分析接頭長(zhǎng)度是否發(fā)生變化，采用本次測(cè)試得到的接頭長(zhǎng)度與上一次測(cè)試和第一次測(cè)試的長(zhǎng)度進(jìn)行對(duì)比，如果變化值大于 指定閾值，則該接頭為異常接頭。4、異常區(qū)域圖像瀏覽。根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，構(gòu)建顯示接頭顯示列表和異常區(qū)域顯 示列表，用戶可以雙擊列表中任意一項(xiàng)，自動(dòng)顯示該位置的圖像信息，由用戶對(duì)分析結(jié)果進(jìn) 行驗(yàn)證。5、報(bào)告和打印。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，打印測(cè)試報(bào)告，完成分析。圖5是本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)分析和處理流程。如圖5所示，數(shù)據(jù)分析模塊采用圖像處理算法對(duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像分析，自動(dòng)定 位皮帶中接頭區(qū)域和異常區(qū)域的位置。在接頭定位模塊，采用掃描數(shù)據(jù)水平投影的方式可找到接頭區(qū)域所在的位置，因 為接頭區(qū)域鋼絲數(shù)量和密度比其它區(qū)域要多一倍左右，通過該方法能夠精確的定位區(qū)域。對(duì)于異常區(qū)域，現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，得到鋼絲的二值數(shù)據(jù)，在對(duì)該數(shù)據(jù)在掃描方向 上進(jìn)行分析，定位鋼絲斷裂區(qū)域和銹蝕區(qū)域。通過對(duì)兩次掃描數(shù)據(jù)的對(duì)比，檢測(cè)人員可以對(duì)比顯示皮帶任意區(qū)域在不同時(shí)刻的 掃描圖像，分析該區(qū)域的變化趨勢(shì)，對(duì)可以發(fā)生異常的區(qū)域進(jìn)行預(yù)警標(biāo)記。采用本實(shí)用新型提供的煤礦皮帶X射線透視檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行皮帶檢測(cè)，使得皮帶在 不停機(jī)的情況下即可實(shí)現(xiàn)質(zhì)量檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)皮帶損耗或不正常的部位，同時(shí)也避免了 X 射線對(duì)檢修人員的傷害，具有積極的意義。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，上述的具體實(shí)施方式
只是示例性的，是為了使本領(lǐng) 域技術(shù)人員能夠更好的理解本專利內(nèi)容，不應(yīng)理解為是對(duì)本專利保護(hù)范圍的限制，只要是 根據(jù)本專利所揭示精神所作的任何等同變更或修飾，均落入本專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種煤礦皮帶X射線透視檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括主控系統(tǒng)；所述主控系統(tǒng)用來進(jìn)行數(shù)據(jù)接收和處理并發(fā)出相關(guān)指令；射線源模塊；所述射線源模塊具有可對(duì)皮帶發(fā)射X射線的射線源；探測(cè)和采集模塊；所述探測(cè)和采集模塊包括對(duì)穿透皮帶后的X射線進(jìn)行探測(cè)的探測(cè)模塊以及將所探測(cè)到的X射線進(jìn)行采集以得到一定射線源強(qiáng)度的數(shù)字信號(hào)的采集模塊；數(shù)據(jù)傳輸模塊；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊將所述探測(cè)和采集模塊的輸出數(shù)據(jù)組成數(shù)據(jù)幀，通過光纖方式把數(shù)據(jù)幀傳送到主控系統(tǒng)中；遠(yuǎn)程控制模塊；所述遠(yuǎn)程控制模塊負(fù)責(zé)和所述主控系統(tǒng)進(jìn)行通訊，并根據(jù)所述主控系統(tǒng)的命令對(duì)所述射線源模塊的啟動(dòng)和關(guān)閉以及所述探測(cè)和采集模塊進(jìn)行控制；環(huán)境采集模塊；所述環(huán)境采集模塊負(fù)責(zé)收集所述射線源模塊和所述探測(cè)模塊中的環(huán)境信息以及皮帶穿過探測(cè)模塊時(shí)的速度大小，并把所收集信息通過所述遠(yuǎn)程控制模塊傳遞到所述主控系統(tǒng)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦皮帶X射線透視檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)境采集模 塊包括一霍爾傳感器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種煤礦皮帶X射線透視檢測(cè)系統(tǒng)，包括主控系統(tǒng)；進(jìn)行數(shù)據(jù)接收處理并發(fā)出指令；射線源模塊；探測(cè)和采集模塊，對(duì)穿透皮帶后的X射線進(jìn)行探測(cè)并將所探測(cè)到的X射線進(jìn)行采集以得到一定射線源強(qiáng)度的數(shù)字信號(hào)，并與后述數(shù)據(jù)傳輸模塊進(jìn)行通信；數(shù)據(jù)傳輸模塊，將探測(cè)和采集模塊的輸出數(shù)據(jù)傳送到主控系統(tǒng)；遠(yuǎn)程控制模塊，與主控系統(tǒng)通訊，并對(duì)射線源模塊的啟閉及探測(cè)和采集模塊進(jìn)行控制；環(huán)境采集模塊，收集射線源和探測(cè)裝置中的環(huán)境信息及皮帶穿過探測(cè)裝置時(shí)的速度并傳遞到主控系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了皮帶的不停機(jī)檢測(cè)，通過皮帶的掃描分析，精確定位接頭和異常區(qū)域位置，提高對(duì)異常區(qū)域的檢測(cè)效率，并消除傳統(tǒng)設(shè)備對(duì)檢測(cè)人員的傷害。
文檔編號(hào)G01N23/04GK201749091SQ201020108090
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月4日
發(fā)明者向霞, 屈俊健, 朱春雨, 楊奎, 梁石磊, 程培俊, 董明, 金素鵬 申請(qǐng)人:上海英邁吉東影圖像設(shè)備有限公司