一种管带机物料状态检测装置及方法与流程

本发明涉及管带机，具体为一种管带机物料状态检测装置及方法。

背景技术：

1、带式输送机广泛应用在钢铁、火电、矿业、冶金、建材等领域，用于输送散料。其中圆管状带式输送机(以下简称为管带机)具有密闭输送、布置灵活、环境影响小等优点，已经得到广泛应用，成为主流的散料输送产品。

2、管带机在正常输送过程中，物料是居中落在胶带上，并均匀分布在胶带包围的成管段中，且物料填充率一般不超过管径的75％。若在下料点发生料流过大、落料点不居中或大块物料落下的情况，管带机在成管段极易发生胀管、扭管、爆管等问题，引起托辊框架拉扯变形、托辊受力不均加剧磨损及胶带损伤，严重影响管带机正常、稳定运行。

3、因此，针对管带机输送物料过程中可能发生的料流过大、偏料及大块物料等异常物料状态，发明其检测装置及方法，显得很有必要；

4、比如专利公告号为cn107963394b的“一种圆管带式输送机胀管自动检测与控制装置”，在物料上放置机械式弹性压料板及检测杆，通过压料预处理及检测杆的压力检测，将压力值换算成物料填充率来判断物料状态；

5、采用的是机械式弹性压料板和传感器，直接和物料接触，长时间面对料流方向的物料冲击时容易磨损甚至损坏，测量数据波动大，可靠性低，且对设备安装精度要求很高。输送机运输块状坚硬物料(如矿石等)，该压料板的作用不大，无法将物料压平。

6、比如专利公开号为cn116280998a的“一种管状带式输送机的防胀管检测方法及装置”以及专利公开号为cn110282386a的“带式输送机散状物料检测装置及其控制方法”，在物料上方安装非接触式传感器，如激光、超声波、雷达等，通过多点测距，计算出各位置物料相对于内侧胶带底部的高度，通过数据处理与预设值比较，来判断物料状态；

7、超声波、雷达是发散信号源，无法准确聚焦物料横断面上的一点测量，作为单点测距的测量精度较低。若传感器数量少，少量的数据换算成物料截面积则精度较低，对尖锐、狭长物料容易发生漏检。若需较准确反映物料状态，多点测量则要求投入大量传感器极大提高成本。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种管带机物料状态检测装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种管带机物料状态检测方法，包括以下步骤：

4、用线光源突显胶带上方部件轮廓，并通过摄像机进行采集；

5、提取胶带空载时上表面断面轮廓图像为下线条；

6、提取胶带带载时上表面断面轮廓图像为上线条；

7、所述下线条和所述上线条组合成封闭图形；

8、将得到的封闭图形数据与预先定义的数值进行分析对比，决定是否输出报警信号。

9、优选的，计算所述封闭图形的面积，并结合管带机的带速计算出当前物料的瞬时流量；当前瞬时流量和管带机的最大允许瞬时流量进行比较，若超限判定为料流过大异常情况，并输出料流过大报警信号。

10、优选的，在下线条中心点的垂直方向，标定一条中心基准线，封闭图形以中心基准线为界分为左、右两侧图形，计算出左、右两侧的封闭图形面积差值比例，若超限判定为偏料异常情况，并输出偏料报警信号。

11、优选的，在下线条中心点的水平方向，标定一条水平基准线，并沿水平基准线的垂直方向按一定间距x标定两条竖直基准线，上线条以此两条竖直基准线被分割为最小上线条片段，并标定上线条和两条竖直基准线的两个交点，即该片段的两个端点。

12、两条竖直基准线水平间距x范围之间的上线条片段取管带机管径的1/10作为最小长度单位，即上线条按两条竖直基准线的水平间距x进行等间距分割。最小长度单位依据物料粒径与管带机管径选型正相关特征，但不限于此参数设定，调节最小长度单位的大小可提高或降低大块物料检测的精度。

13、最小上线条片段的两个端点连接线，形成与水平基准线的倾角a，此倾角为该最小上线条片段的平均倾角。按一定间距在上线条区域范围内，连续等间距标定多组竖直基准线，分割得到多个不重复的最小上线条片段(组成完整的上线条)，由此得到多个平均倾角a数据。

14、计算上线条区域内倾角a变化率，与当前输送物料的正常料堆积角变化率比较，若超限50％以上则判定为大块物料异常情况，输出大块物料报警信号，并可根据某个或某些倾角变化率超限所在的最小上线条区域，定位大块物料在胶带水平方向上的位置。

15、一种管带机物料状态检测装置，包括：

16、线光源，用于突显管带机的胶带上方部件轮廓；

17、摄像机，用于采集胶带上方部件图像；

18、控制器，所述控制器与摄像机连接并执行：提取胶带空载时上表面断面轮廓图像为下线条；提取胶带带载时上表面断面轮廓图像为上线条；所述下线条和所述上线条组合成封闭图形；将得到的封闭图形数据与预先定义的数值进行分析对比，决定是否输出报警信号。

19、优选的，所述摄像机采用数字摄像机。

20、优选的，所述线光源提供强光并呈“一字”照射在胶带上方，该光线与料流方向、胶带长度方向垂直。

21、优选的，所述检测装置设置在管带机的展开段。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

23、本发明采用现有成熟的图像识别及处理技术，利用线光源突显管带机展开段胶带上表面及其上方物料横断面的外轮廓，利用数字摄像机识别和采集外轮廓图像，提高图形识别准确性，并对图像进行定量测量、计算和分析，从而检测出管带机输送过程中可能发生的料流过大、偏料及大块物料这些物料异常状态。

24、采用图像识别及处理技术，有效代替点对点测距，数据具有平滑性和连续性，可以准确、定量测量物料状态，避免多点测量因传感器数量不足造成测量精度低的问题。

25、结合管带机带速、管径及物料安息角等参数进行计算分析，提高物料成管后发生胀管、扭管和爆管的预判性。

技术特征：

1.一种管带机物料状态检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种管带机物料状态检测方法，其特征在于：计算所述封闭图形的面积，并结合管带机的带速计算出当前物料的瞬时流量；当前瞬时流量和管带机的最大允许瞬时流量进行比较，若超限判定为料流过大异常情况，并输出料流过大报警信号。

3.根据权利要求1所述的一种管带机物料状态检测方法，其特征在于：在下线条(00)中心点的垂直方向，标定一条中心基准线(l1)，封闭图形以中心基准线(l1)为界分为左、右两侧图形，计算出左、右两侧的封闭图形面积差值比例，若超限判定为偏料异常情况，并输出偏料报警信号。

4.根据权利要求1所述的一种管带机物料状态检测方法，其特征在于：在下线条(00)中心点的水平方向，标定一条水平基准线(l2)，并沿水平基准线(l2)的垂直方向按间距x标定两条竖直基准线(l3，l4)，上线条以此两条竖直基准线(l3，l4)被分割为最小上线条片段，上线条被分割成多个不重复的最小上线条片段，并标定上线条和两条竖直基准线(l3，l4)的两个交点，即该片段的两个端点(p1，p2)；

5.根据权利要求4所述的一种管带机物料状态检测方法，其特征在于：两条竖直基准线(l3，l4)水平间距x取管带机管径的1/10作为最小长度单位。

6.根据权利要求4所述的一种管带机物料状态检测方法，其特征在于：倾角a变化率超出正常堆积角变化率50％以上判定为大块物料异常情况。

7.一种管带机物料状态检测装置，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的一种管带机物料状态检测装置，其特征在于：所述摄像机(a13)采用数字摄像机。

9.根据权利要求7所述的一种管带机物料状态检测装置，其特征在于：所述线光源(a12)提供强光并呈“一字”照射在胶带(b3)上方，该光线与料流方向、胶带(b3)长度方向垂直。

10.根据权利要求7所述的一种管带机物料状态检测装置，其特征在于：所述检测装置设置在管带机的展开段。

技术总结本发明公开了一种管带机物料状态检测装置及方法，包括用线光源突显胶带上方部件轮廓，并通过摄像机进行采集；提取胶带空载时上表面断面轮廓图像为下线条；提取胶带带载时上表面断面轮廓图像为上线条；所述下线条和所述上线条组合成封闭图形；将得到的封闭图形数据与预先定义的数值进行分析对比，决定是否输出报警信号；本发明采用现有成熟的图像识别及处理技术，利用线光源突显管带机展开段胶带上表面及其上方物料横断面的外轮廓，利用数字摄像机识别和采集外轮廓图像，提高图形识别准确性，并对图像进行定量测量、计算和分析，从而检测出管带机输送过程中可能发生的料流过大、偏料及大块物料这些物料异常状态。技术研发人员：翁艺旋,林永荣,郑育平,廖晓军,舒晓媛,王文杰受保护的技术使用者：福建龙净环保股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2