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一、產(chǎn)品概況
帶式輸送機是一種現(xiàn)代化生產(chǎn)中連續(xù)運輸設備，具有運量大、運距遠、運費低、效率高、運行平穩(wěn)、裝卸方便、適合于散料運輸?shù)葍?yōu)點，與汽車、火車一起成為三大主力工業(yè)運輸工具，已廣泛應用于煤炭、礦山、港口、電力、冶金、化工等領域。輸送帶是帶式輸送機牽引和運載的關鍵部件，在使用過程中，由于長期在惡劣環(huán)境下使用輸送帶老化，載荷量增加，接頭搭接和硫化不好，被廢鋼鐵或煤矸石等異物或障礙物刺傷，帶式輸送機的安裝調整不當，轉載點處落料位置不正造成的負載不均勻等原因，經(jīng)常產(chǎn)生縱向撕裂、跑偏、表面損傷等表面故障，一旦發(fā)生故障將會造成重大斷帶、縱向撕裂等安全事故而停產(chǎn)，運輸物料的損耗，設備的損壞，巨大的經(jīng)濟損失和人員傷亡，嚴重影響安全生產(chǎn)。
我國《智慧礦山信息系統(tǒng)通用技術規(guī)范》（GB/T 3467.9—2017）和帶式輸送機工程設計規(guī)范（GB5043-2008）要求帶式輸送機監(jiān)控系統(tǒng)具有縱撕、跑偏等保護功能。
目前，輸送帶縱向撕裂保護的主要檢測方法是通過壓力、電磁、激光、紅外溫度等傳感器檢測輸送帶的物料泄露和鋼絲繩或橡膠脫落等狀態(tài)，判斷縱向撕裂故障，其主要檢測設備包括漏料檢測裝置、漁線式檢測裝置、測振式檢測裝置、金屬線圈檢測器、磁性橡膠檢測器、壓輥式檢測器、激光光幕檢測器、紅外測溫儀等，存在準確性和可靠性差、易損壞等缺點，并且在縱向撕裂無物料泄漏情況下不能檢測到縱向撕裂故障。另外還有基于激光、紅外線的機器視覺技術輸送帶縱向撕裂檢測方法，在輸送帶表面有水情況下輸送帶表面圖像模糊無法檢測到縱向撕裂故障，也存在準確性和可靠性差的缺點。
輸送帶跑偏保護的主要檢測方法是在輸送帶兩側的機架上安裝二組跑偏開關，輸送帶跑偏時，推動其動作臂偏轉，觸動一組開關動作，發(fā)出報警信號；若繼續(xù)偏離到設定的停機位置，觸動另一組開關動作，控制帶式輸送機停機，只能檢測兩個固定的輸送帶跑偏位置，不能檢測連續(xù)跑偏位置，無法判斷跑偏程度，經(jīng)常發(fā)生報警和停機現(xiàn)象，影響生產(chǎn)，跑偏開關易損壞，可靠性和準確性差。由于跑偏故障不能得到有效地檢測，造成輸送帶縱向撕裂、斷帶、帶式輸送機損壞等安全事故時有發(fā)生。輸送帶表面損傷尚無一種有效的檢測方法，主要依靠人工檢測方法。
為了保證帶式輸送機運行的安全，大部分用戶采用人工檢測方法，該方法是輸送帶運行在檢修或驗帶速度下，靠人眼觀察輸送帶外部情況來判斷輸送帶是否存在表面故障，不能在線檢測，檢測效率低，影響生產(chǎn)；檢測工作需要耗費大量的工時及工費，勞動強度大；帶式輸送機空載運行，消耗大量電能，花費高額電費；增加輸送機起、制動次數(shù)和工作時間，縮短帶式輸送機及輸送帶的使用壽命；只能根據(jù)觀察輸送帶表面情況人為判斷故障，檢測準確率差，易出現(xiàn)漏檢現(xiàn)象，導致安全事故的發(fā)生。
2010年天津市恒一機電科技有限公司與天津工業(yè)大學合作，在國家自然科學基金項目（NSFC51274150）、天津市科技支撐計劃重點項目（13ZCZDGX01000）、天津市應用基礎及前沿研究計劃重點項目（12JCZDJC27800）和天津市成果轉化接力支持重點研發(fā)計劃項目（18YFJLCG00060）等支持下，經(jīng)過八年艱苦的技術公關、上千次的實驗，采用機器視覺技術研制了ZJS220(127)型礦用輸送帶縱向撕裂檢測裝置，獲得了國家發(fā)明專利、實用新型專利、軟件著作權、礦用產(chǎn)品安全標志證書等。
該裝置能夠遠程在線檢測輸送帶表面運行圖像，實時存儲和顯示圖像，并對圖像進行處理與分析，發(fā)現(xiàn)輸送帶縱向撕裂、跑偏、表面損傷等表面故障，及時報警，特別是在檢測到輸送帶產(chǎn)生縱向撕裂故障時輸出停機控制信號，具有技術先進、安全可靠、安裝使用方便、實時檢測、準確性高、顯示直觀等優(yōu)點；避免重大縱向撕裂、斷帶安全事故的發(fā)生、設備的損壞、停產(chǎn)和人員傷亡，減少運輸物料的損耗和經(jīng)濟損失，保證輸送帶安全可靠運行，提高生產(chǎn)效率，具有顯著的經(jīng)濟和社會效益，可廣泛應用于煤炭、礦山、港口、電力、冶金、化工等領域，特別適用于煤礦生產(chǎn)中輸送帶表面故障的安全檢測，已在山西、內蒙古和天津等地推廣應用，成功解決了帶式輸送機輸送帶縱向撕裂的難題，受到了用戶的好評。
二、裝置組成及工作過程
該裝置是由線陣CCD攝像機、線形LED光源、以太網(wǎng)、以太網(wǎng)控制器、采集處理交換機和計算機等組成，其組成示意圖如圖1所示。
圖1 裝置組成示意圖
該裝置工作過程是高亮度線形LED光源發(fā)射的光線照射在輸送帶表面時產(chǎn)生漫反射光，漫反射光的光強與輸送帶表面特性有關；每個線陣CCD攝像機通過線掃描感應漫反射光，每次掃描攝取與運行方向垂直的一行輸送帶表面圖像，通過以太網(wǎng)接口傳輸給采集處理交換機；采集處理交換機利用接收到每個線陣CCD攝像機多行輸送帶表面圖像形成其圖像，并通過圖像拼接算法將多個線陣CCD攝像機的圖像拼接在一起形成一幅輸送帶表面圖像，再利用圖像處理、校正算法對其進行處理后通過以太網(wǎng)傳輸給計算機；計算機利用圖像快速處理算法、故障圖像的特征提取和識別與定位算法對輸送帶表面圖像進行處理，分析和識別輸送帶縱向撕裂、跑偏、表面損傷等表面故障，發(fā)現(xiàn)故障時給出故障報警或停機控制信號。
ZJS220(127)型礦用輸送帶縱向撕裂檢測裝置包括KXJ220(127)D礦用隔爆兼本安型電源控制箱、ZHX2048礦用本安型線陣照相機、DHC14/12L礦用本安型LED照明燈、DHC28/12L礦用本安型LED照明燈、KJJ12礦用本安型交換機、KJD220(127)(B)礦用隔爆兼本安型計算機等，上輸送帶和下輸送帶樣機分別如圖2（a）、（b）所示。
（a）上輸送帶樣機
（b）下輸送帶樣機
圖2 ZJS220（127）型礦用輸送帶縱向撕裂檢測裝置樣機
三、裝置的主要功能和優(yōu)勢
裝置的主要功能：
1. 該裝置能夠利用計算機通過以太網(wǎng)遠程在線監(jiān)測輸送帶表面圖像，實時存儲、顯示輸送帶表面圖像，建立圖像檔案。
2. 該裝置能夠在線分析、識別輸送帶縱向撕裂故障，在檢測到輸送帶縱向撕裂故障時自動報警，輸出停機控制信號，并對故障定位。
3. 該裝置能夠在線檢測輸送帶跑偏故障，分析跑偏故障程度，根據(jù)跑偏故障程度輸出報警信號或停機控制信號。
4. 該裝置能夠在線檢測、分析輸送帶表面損傷故障，進行故障分類和統(tǒng)計，形成檢測報告，給出表面損傷故障程度。
裝置的主要優(yōu)勢：
1．自主知識產(chǎn)權。獲得發(fā)明專利5項、實用新型專利11項、軟件著作權1項；申請發(fā)明專利3項，具有自主知識產(chǎn)權。
2．技術先進，國際領先。得到了國家自然科學基金、天津市科技支撐計劃重點等項目的支持，率先采用LED光源的機器視覺技術，以及電子、通信、圖像處理、模式識別等先進技術研發(fā)出該裝置，克服了激光、紅外線的機器視覺技術輸送帶縱向撕裂檢測方法在輸送帶表面有水情況下輸送帶表面圖像模糊無法檢測縱向撕裂故障的缺點，引領了輸送帶縱向撕裂無損監(jiān)測產(chǎn)品市場。
3．遠程在線檢測，圖像質量好。采用以太網(wǎng)技術能夠遠程實時檢測輸送帶表面圖像，不存在丟幀和圖像不清等現(xiàn)象，圖像真實、清晰，質量好，提高了輸送帶縱向撕裂等故障檢測的準確性。
4．故障檢測、定位準確。采用專利技術對輸送帶表面圖像采集、傳輸、處理、故障識別和分析，表面故障檢測準確率達到100%，故障定位采用測量標尺，無需借助速度傳感器，與輸送帶完全無接觸，可靠性高，定位準確。
5．故障檢測功能強大。能夠自動監(jiān)測輸送帶表面故障，實時存儲、顯示輸送帶表面圖像，建立圖像檔案；檢測到輸送帶縱向撕裂故障時自動報警，輸出停機控制信號；在線檢測輸送帶跑偏故障，分析跑偏故障程度，輸出報警信號或停機控制信號；在線檢測、分析輸送帶表面損傷故障，進行故障分類和統(tǒng)計，形成檢測報告，給出表面損傷故障程度。
6．方便組網(wǎng)。該裝置具有網(wǎng)絡通信功能，能夠利用現(xiàn)有的環(huán)網(wǎng)將多臺裝置連接起來，實現(xiàn)“一拖多”，形成監(jiān)測網(wǎng)絡，方便組網(wǎng)。
7．設備輕便。線陣照相機、LED照明燈、交換機采用本安設計，減小了裝置體積和重量。
8．安裝使用方便。采用模塊化結構，拆裝方便，輕便靈活，對安裝位置要求不高；軟件具有“一鍵完成”功能，可自動完成輸送帶表面圖像采集、故障檢測，安裝使用方便。
9．產(chǎn)品質量可靠。2013年第一套裝置投入市場，成為輸送帶縱向撕裂檢測裝置產(chǎn)品應用的開拓者，截至2020年，最長使用時間已超過7年，并通過大量用戶使用驗證了產(chǎn)品質量，成功解決了帶式輸送機輸送帶縱向撕裂的難題，受到了用戶的好評。
四、主要技術指標
1. 可容檢測輸送帶寬度：0～2.4m；
2. 可容檢測輸送帶運行速度：0～10m/s；
3. 圖像分辨率：2.0mm×2.0mm；
4. 線陣CCD攝像機行頻：不低于19.5KHz；
5. 線形LED光源正常使用壽命：不小于3萬小時；
6. 線形LED光源的亮度值：10萬LUX；
7. 通信方式：以太網(wǎng)；
8. 功耗：小于100W；
9. 工作電源：127V/220V±10%；50Hz ±1%；
10. 工作環(huán)境濕度：小于95%RH；
11. 工作環(huán)境溫度：-30～40℃；
12. 環(huán)境防護等級：IP57；
13. 軟件運行環(huán)境：Windows XP/NT/9x。
五、應用情況及表面故障圖像
該裝置已在山西、內蒙古和天津等地推廣應用，成功解決了帶式輸送機輸送帶縱向撕裂難題，受到了用戶的好評。
該裝置使用的現(xiàn)場照片如圖4所示。
圖4 現(xiàn)場照片
裝置檢測的縱向撕裂、跑偏和表面損傷故障圖像如圖5所示。
（a）縱向撕裂故障圖像
（b）破損故障圖像
（c）跑偏故障圖像
圖5 輸送帶表面故障圖像
六、裝置所獲證書
獲獎證書
