線激光縱向撕裂檢測裝置在選煤廠帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用

郭玉梅

(山西煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院,山西省太原市,030001)

線激光縱向撕裂檢測裝置在選煤廠帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用

郭玉梅

(山西煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院,山西省太原市,030001)

根據(jù)現(xiàn)有帶式輸送機(jī)輸送膠帶縱向撕裂檢測方法存在的問題,研究了線激光縱向撕裂檢測方法,介紹了線激光縱向撕裂檢測裝置的基本組成,分析了該裝置的工作原理。實(shí)際應(yīng)用表明,該裝置能夠找出輸送膠帶存在縱向撕裂的隱患和故障地點(diǎn),從而及時(shí)采取有效措施對輸送膠帶進(jìn)行修補(bǔ)或更換。

線激光 縱向撕裂檢測裝置 帶式輸送機(jī) 輸送膠帶

目前,檢測帶式輸送機(jī)輸送膠帶縱向撕裂包括超聲波檢測和微電流檢測等多種方法,國際上應(yīng)用較好的方法是在輸送膠帶內(nèi)部埋嵌導(dǎo)體,通過檢測導(dǎo)體的通斷情況對帶式輸送機(jī)輸送膠帶是否發(fā)生撕裂進(jìn)行判斷,而基于數(shù)字圖像處理的帶式輸送機(jī)輸送膠帶撕裂視覺檢測技術(shù)也已有應(yīng)用,然而這些檢測方法都存在著不同程度的缺陷和不足。因此,研究了線激光視覺檢測方法對帶式輸送機(jī)的輸送膠帶進(jìn)行檢測,利用激光照射物體的表面,可以形成具有與物體外形相符的輪廓線,從而獲取物體的幾何信息,通過改變激光的照射角度對形成的輪廓線進(jìn)行放大或縮小,并配合相應(yīng)的圖像處理方法及程序算法,實(shí)現(xiàn)輪廓缺陷的準(zhǔn)確檢測,找出輸送膠帶存在縱向撕裂的隱患和故障地點(diǎn),從而及時(shí)采取有效措施對輸送膠帶進(jìn)行修補(bǔ)或更換,確保選煤廠高效安全生產(chǎn)。

1 線激光縱向撕裂檢測裝置基本組成

線激光檢測裝置的硬件系統(tǒng)由本安型一字線激光、隔爆型CCD相機(jī)、隔爆型現(xiàn)場處理器和遠(yuǎn)端服務(wù)器4部分組成,硬件結(jié)構(gòu)組成如圖l所示。

圖1 線激光縱向撕裂檢測裝置結(jié)構(gòu)組成

根據(jù)帶式輸送機(jī)輸送膠帶的寬度可增加或減少相機(jī)和光源數(shù)量,保證相機(jī)和激光能覆蓋整個(gè)輸送膠帶的寬度范圍。為了避免同一相機(jī)視野內(nèi)出現(xiàn)多條激光輪廓線,在帶式輸送機(jī)輸送膠帶運(yùn)行方向采用相機(jī)和激光錯(cuò)位方式進(jìn)行安裝,使一個(gè)相機(jī)視野內(nèi)只有一條激光輪廓線。相機(jī)和激光安裝位置示意圖如圖2所示。

圖2 相機(jī)和激光安裝位置示意圖

2 線激光縱向撕裂檢測裝置工作原理

為了實(shí)現(xiàn)對帶式輸送機(jī)輸送膠帶縱向撕裂現(xiàn)象的準(zhǔn)確判斷和識別,采用線激光對運(yùn)輸?shù)妮斔湍z帶下表面進(jìn)行照射,使激光在輸送膠帶下表面呈現(xiàn)對應(yīng)的輪廓曲線,當(dāng)輸送膠帶出現(xiàn)撕裂時(shí),拍攝到的輪廓線即出現(xiàn)斷裂,利用自動(dòng)查找輪廓線斷裂情況可準(zhǔn)確地判斷輸送膠帶撕裂位置。

由于激光輪廓線在被測的輸送膠帶下表面上具有一定寬度,并且寬度并不均勻,輪廓線的亮度在不同的位置也可能不同,如何準(zhǔn)確地獲取輪廓線中的缺陷信息至關(guān)重要,因此,采用CCD相機(jī)對線激光照射輸送膠帶后產(chǎn)生的激光輪廓線進(jìn)行拍攝。在CCD相機(jī)拍攝到的圖像中,光線隨著輸送膠帶表面的變化而變化的情況能夠被及時(shí)捕獲。實(shí)際安裝中激光器距離輸送膠帶約為300 mm,照射角度為40°,CCD相機(jī)距離輸送膠帶約為400 mm。所采集的圖像視場分辨率為640×480,激光線寬度方向所占像素約為5個(gè),視野總大小為500 mm× 400 mm,按照像元比例計(jì)算,激光線的寬度大約是4.17 mm。

3 線激光縱向撕裂檢測裝置的安裝

由于輸送膠帶的縱向撕裂發(fā)生為瞬變過程,如果不能在第一時(shí)間內(nèi)對發(fā)生撕裂的輸送膠帶進(jìn)行停機(jī)和報(bào)警,將會(huì)使撕裂現(xiàn)象迅速擴(kuò)大化,因此,對圖像的實(shí)時(shí)處理非常重要,而提高圖像識別的重要前提是提高拍攝圖像的質(zhì)量。為了避免一些復(fù)雜的濾波算法,需要注意拍攝圖像中的激光輪廓線寬度和邊緣的散射現(xiàn)象。

3.1 激光發(fā)射器的照射角度

激光發(fā)射器的照射角度對反應(yīng)激光輪廓線的寬度、缺陷的分辨率和輪廓線的散射情況等都有明顯地影響,為了讓激光輪廓線能夠準(zhǔn)確地反映缺陷現(xiàn)象,必須保證合適的照射角度。改變激光發(fā)射器的照射角度,CCD相機(jī)捕捉到的激光照片如圖3所示。

圖3 不同照射角度形成的激光輪廓線

由圖3可以看出,激光照射角度越大缺陷分辨度越不明顯,但是邊緣散射越嚴(yán)重,因此,在安裝過程中應(yīng)盡量避免激光照射角度過大,以保證良好的圖像效果,根據(jù)現(xiàn)場安裝環(huán)境盡量保證安裝角度在30°左右為宜。

3.2 激光發(fā)射器的照射距離

激光發(fā)射器的照射距離主要影響輪廓線寬度和散射,要保證良好的圖像識別效果必須盡可能地去除散射現(xiàn)象,為了實(shí)現(xiàn)對缺陷響應(yīng)的敏感度,應(yīng)盡量使得輪廓線寬度變小。改變激光發(fā)射器的照射距離,CCD相機(jī)捕捉到的激光照片如圖4所示。

圖4 不同照射距離形成的激光輪廓線

由圖4可以看出,激光照射距離與缺陷分辨度成反比例變化,與邊緣散射成正比例變化,因此,在安裝過程中增大激光照射距離可以很好的解決輪廓線過寬和散射嚴(yán)重問題,從而保證良好的圖像效果,實(shí)際安裝過程中可根據(jù)安裝環(huán)境盡量放大照射距離。

3.3 激光發(fā)射器的照射功率

為了能夠得到理想的激光輪廓線,保證圖像效果,應(yīng)嚴(yán)格控制激光發(fā)射器的功率大小。在有白熾燈照射的室內(nèi)環(huán)境,激光光源功率應(yīng)達(dá)到30 m W以上;在室外自然光環(huán)境,激光光源功率應(yīng)達(dá)到100 m W以上;若有強(qiáng)光直照場所,應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增大激光光源功率,但光源功率應(yīng)不超過200 m W。

4 線激光縱向撕裂檢測裝置的應(yīng)用

2014年1月,首套線激光縱向撕裂檢測裝置在中煤能源山西中煤東坡煤業(yè)有限公司投入使用, 2014年7月,第2套和第3套線激光縱向撕裂檢測裝置分別在同煤集團(tuán)晉華工礦和陽煤集團(tuán)五礦投入使用。截止2015年1月10日,共投入使用12套線激光縱向撕裂檢測裝置,使用效果均達(dá)到客戶要求。

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(責(zé)任編輯 路 強(qiáng))

Research on line laser detective device for longitudinal rips applied to belt conveyor in coal preparation plant

Guo Yumei
(Shanxi Coal Vocational Technical College,Taiyuan,Shanxi 030001,China)

Aimed at the existing problems in the detection of longitudinal rips of conveyor belt,the line laser detection of longitudinal rips was studied.The primary components of line laser detective device were introduced,and its working principle was analyzed.The application showed that this device could detect the location of longitudinal rips even the hidden cracks on the conveyor belt,and then the belt could be mended or replaced timely.

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TD528.1

A

郭玉梅(1964－),女,山西大同人,山西煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授,主要從事煤礦機(jī)電及選煤技術(shù)的研究。