线激光纵向撕裂检测装置在选煤厂带式输送机中的应用

郭玉梅

(山西煤炭职业技术学院,山西省太原市,030001)

线激光纵向撕裂检测装置在选煤厂带式输送机中的应用

郭玉梅

(山西煤炭职业技术学院,山西省太原市,030001)

根据现有带式输送机输送胶带纵向撕裂检测方法存在的问题,研究了线激光纵向撕裂检测方法,介绍了线激光纵向撕裂检测装置的基本组成,分析了该装置的工作原理。实际应用表明,该装置能够找出输送胶带存在纵向撕裂的隐患和故障地点,从而及时采取有效措施对输送胶带进行修补或更换。

线激光 纵向撕裂检测装置 带式输送机 输送胶带

目前,检测带式输送机输送胶带纵向撕裂包括超声波检测和微电流检测等多种方法,国际上应用较好的方法是在输送胶带内部埋嵌导体,通过检测导体的通断情况对带式输送机输送胶带是否发生撕裂进行判断,而基于数字图像处理的带式输送机输送胶带撕裂视觉检测技术也已有应用,然而这些检测方法都存在着不同程度的缺陷和不足。因此,研究了线激光视觉检测方法对带式输送机的输送胶带进行检测,利用激光照射物体的表面,可以形成具有与物体外形相符的轮廓线,从而获取物体的几何信息,通过改变激光的照射角度对形成的轮廓线进行放大或缩小,并配合相应的图像处理方法及程序算法,实现轮廓缺陷的准确检测,找出输送胶带存在纵向撕裂的隐患和故障地点,从而及时采取有效措施对输送胶带进行修补或更换,确保选煤厂高效安全生产。

1 线激光纵向撕裂检测装置基本组成

线激光检测装置的硬件系统由本安型一字线激光、隔爆型CCD相机、隔爆型现场处理器和远端服务器4部分组成,硬件结构组成如图l所示。

图1 线激光纵向撕裂检测装置结构组成

根据带式输送机输送胶带的宽度可增加或减少相机和光源数量,保证相机和激光能覆盖整个输送胶带的宽度范围。为了避免同一相机视野内出现多条激光轮廓线,在带式输送机输送胶带运行方向采用相机和激光错位方式进行安装,使一个相机视野内只有一条激光轮廓线。相机和激光安装位置示意图如图2所示。

图2 相机和激光安装位置示意图

2 线激光纵向撕裂检测装置工作原理

为了实现对带式输送机输送胶带纵向撕裂现象的准确判断和识别,采用线激光对运输的输送胶带下表面进行照射,使激光在输送胶带下表面呈现对应的轮廓曲线,当输送胶带出现撕裂时,拍摄到的轮廓线即出现断裂,利用自动查找轮廓线断裂情况可准确地判断输送胶带撕裂位置。

由于激光轮廓线在被测的输送胶带下表面上具有一定宽度,并且宽度并不均匀,轮廓线的亮度在不同的位置也可能不同,如何准确地获取轮廓线中的缺陷信息至关重要,因此,采用CCD相机对线激光照射输送胶带后产生的激光轮廓线进行拍摄。在CCD相机拍摄到的图像中,光线随着输送胶带表面的变化而变化的情况能够被及时捕获。实际安装中激光器距离输送胶带约为300 mm,照射角度为40°,CCD相机距离输送胶带约为400 mm。所采集的图像视场分辨率为640×480,激光线宽度方向所占像素约为5个,视野总大小为500 mm× 400 mm,按照像元比例计算,激光线的宽度大约是4.17 mm。

3 线激光纵向撕裂检测装置的安装

由于输送胶带的纵向撕裂发生为瞬变过程,如果不能在第一时间内对发生撕裂的输送胶带进行停机和报警,将会使撕裂现象迅速扩大化,因此,对图像的实时处理非常重要,而提高图像识别的重要前提是提高拍摄图像的质量。为了避免一些复杂的滤波算法,需要注意拍摄图像中的激光轮廓线宽度和边缘的散射现象。

3.1 激光发射器的照射角度

激光发射器的照射角度对反应激光轮廓线的宽度、缺陷的分辨率和轮廓线的散射情况等都有明显地影响,为了让激光轮廓线能够准确地反映缺陷现象,必须保证合适的照射角度。改变激光发射器的照射角度,CCD相机捕捉到的激光照片如图3所示。

图3 不同照射角度形成的激光轮廓线

由图3可以看出,激光照射角度越大缺陷分辨度越不明显,但是边缘散射越严重,因此,在安装过程中应尽量避免激光照射角度过大,以保证良好的图像效果,根据现场安装环境尽量保证安装角度在30°左右为宜。

3.2 激光发射器的照射距离

激光发射器的照射距离主要影响轮廓线宽度和散射,要保证良好的图像识别效果必须尽可能地去除散射现象,为了实现对缺陷响应的敏感度,应尽量使得轮廓线宽度变小。改变激光发射器的照射距离,CCD相机捕捉到的激光照片如图4所示。

图4 不同照射距离形成的激光轮廓线

由图4可以看出,激光照射距离与缺陷分辨度成反比例变化,与边缘散射成正比例变化,因此,在安装过程中增大激光照射距离可以很好的解决轮廓线过宽和散射严重问题,从而保证良好的图像效果,实际安装过程中可根据安装环境尽量放大照射距离。

3.3 激光发射器的照射功率

为了能够得到理想的激光轮廓线,保证图像效果,应严格控制激光发射器的功率大小。在有白炽灯照射的室内环境,激光光源功率应达到30 m W以上;在室外自然光环境,激光光源功率应达到100 m W以上;若有强光直照场所,应当适当增大激光光源功率,但光源功率应不超过200 m W。

4 线激光纵向撕裂检测装置的应用

2014年1月,首套线激光纵向撕裂检测装置在中煤能源山西中煤东坡煤业有限公司投入使用, 2014年7月,第2套和第3套线激光纵向撕裂检测装置分别在同煤集团晋华工矿和阳煤集团五矿投入使用。截止2015年1月10日,共投入使用12套线激光纵向撕裂检测装置,使用效果均达到客户要求。

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(责任编辑 路 强)

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,山西煤炭职业技术学院副教授,主要从事煤矿机电及选煤技术的研究。