非接触式皮带输送计重及偏离警示装置的制作方法

本发明属于传输带技术领域，具体涉及一种非接触式皮带输送计重及偏离警示装置。

背景技术：

目前，皮带输送机中通常采用称重传感器来进行称重。现有技术中采用传感器对皮带输送机进行送料称重的方式为，在整个皮带输送机的下方设置若干悬臂式称重传感器，由各悬臂式称重传感器共同承担整个皮带及其上物料的重量，并将获得的称重信号传递给称重控制仪表，由称重控制仪表将获得的信号处理后，得出某一时段输送物料的重量。这种称重方式存在的缺点是：当皮带输送机呈一定的倾角时，处在最上方的传感器承受的压力较小，处在最下方的传感器所承受的压力最大，从而导致传感器在较大程度上受力不均，最终造成称重计量的不准确的问题。此外，现有技术中的称重方式中传感器与皮带直接相接触，由于皮带在输送过程中的压力的频繁变化以及振动等因素，传感器容易发生失效现象，故障率较高。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种非接触式皮带输送计重及偏离警示装置，本装置不但组件较少，成本较低，而且在测量时不与皮带相接触，测量精度较高而故障率较低。

为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：

一种非接触式皮带输送计重及偏离警示装置，本装置包括如下组成部分：

传感装置，用于获得皮带以及皮带上的物料在垂直于皮带运输方向上的轮廓信息数据，并将所获得的轮廓信息数据发送至数据处理装置；

数据处理装置，用于接收传感装置发送来的轮廓信息数据，并根据轮廓信息数据获得皮带和物料二者的垂直于皮带运输方向上的形状轮廓，由此获得物料在皮带上的横截面面积，再结合皮带的运输速度、运行时间以及物料密度即可获得皮带在相应运行时间内所运送的物料质量；所述数据处理装置还对不同时期获得的皮带的形状轮廓进行比对，当不同时期所获得的皮带形状轮廓的偏差值达到设定值时，数据处理装置发出警报信号；

同步器，用于分别连接传感装置和皮带的驱动机构，当皮带的驱动机构动作时，同步器向传感装置发出工作信号，使得传感装置与皮带同步工作；

所述传感装置为高清摄像头，所述皮带由机头段、机尾段以及连接二者的中段构成，所述高清摄像头的摄像方向沿着所述皮带的运输方向正对所述机头段或中段。

优选的，所述数据处理装置为图像高速处理装置，所述图像高速处理装置根据皮带和物料与周边环境的颜色的rgb值差异识别皮带轮廓以及物料轮廓。

优选的，物料在皮带上的横截面面积的取得步骤如下：

s1，在皮带空转时，高清摄像头拍摄皮带的空转图像，并将空转图像数据发送至图像高速处理装置，所述图像高速处理装置逐行扫描空转图像中的所有坐标点的rgb值，并根据空转图像中的皮带与周边环境的颜色rgb值差异识别皮带轮廓，将所得皮带轮廓存储为原始值；

s2，在皮带运输物料时，高清摄像头实时拍摄皮带和物料的运输图像，并将运输图像发送至图像高速处理装置进行处理，所述图像高速处理装置逐行扫描运输图像中的所有坐标点的rgb，并根据运输图像中的皮带、物料与周边环境的颜色rgb值差异识别皮带和物料的共同轮廓，然后将皮带和物料的共同轮廓存储为运输值，所述图像高速处理装置将运输值与原始值进行减法运算，即可得到物料横截面的面积值s。

优选的，设皮带的运转速度为v，高清摄像头拍摄图像的固定间隔时间为t，测量所得的物料横截面面积值为s，实时测量物料密度为ρ，则时间t内物料的运输质量为qt＝vtsρ；

设皮带连续运转并运输物料的时间t1，t1＝n1×t，则皮带在连续运转时所运输的物料质量如下：

第1个t：得到并存储此时的时间t和物料质量qt1；

第2个t：得到并存储此时的时间2t和物料质量qt1+qt2；

……

第n1个t：得到并存储此时的时间t1和物料质量qt1+qt2+…+qtn1＝q1；

皮带连续空转的时间t2，t2＝n2×t，则皮带在连续运转时所运输的物料质量为q2；

则皮带在连续运转并运输物料的时间t1和连续空转的时间t2中所运输的物料总重量为q＝q1+q2＝q1；根据所记录的时间和物料质量作出两者之间的曲线，可得到任意时间的物料运输累计质量。

优选的，所述图像高速处理装置将皮带空转时所获得的皮带轮廓初始值与皮带运输物料时所获得的皮带轮廓运输值相比较，当对应位置的相应坐标偏差最大值超过设定值时，图像高速处理装置发出警报信号。

本发明的有益效果在于：

1)本发明采用了非接触式的称重测量方式，即通过传感装置测量得到两个形状轮廓：其一为皮带空转时测量得到的皮带轮廓，另一个为输送物料时测量得到的皮带和物料的共同轮廓，本发明通过上述两个轮廓得到物料的横截面积，然后结合皮带的运输速度、运行时间以及物料密度即可获得皮带在相应运行时间内所运送的物料质量。从而，本发明通过非接触式的传感测量实现了皮带输送的实时称重，不但组件少，成本低，而且称量准确，故障率低，降低了设备的维修保障工作。

2)获得物料的横截面面积是本发明的关键，为准确获得物料的横截面面积，本发明采用了如下技术方案：所述传感装置为高清摄像头，所述数据处理装置为图像高速处理装置。工作时，高清摄像头沿着皮带的输送方向正对着皮带的机头段或中段，即高清摄像头的拍摄方向必须与皮带被拍摄段的运行方向平行，此时高清摄像头的拍摄方向垂直于皮带的横向方向，从而高清摄像头能够获得皮带的横向截面和承载有物料的皮带横向截面。因此，本技术方案中，由于本发明中巧妙地设置了高清摄像头的拍摄位置，不但使得高清摄像头的数量仅设置为一个，而且能够准确地捕捉到皮带以及皮带和物料的形状轮廓。此外，由于高清摄像头正对皮带的输送方向，因此拍摄角度较广，误差较小，高清摄像头每次仅需要拍摄一张图像即可获得皮带以及皮带和物料的形状轮廓的全貌，因此图像高速处理装置的数据处理量也较少，故图像高速处理装置的处理速度较高。

3)本发明还具有皮带位置的偏离警示功能，当皮带在运输过程中因跑偏或受阻碍而运行不正常时，不但不能实现正常的运料功能，而且可能造成各种运行故障，因此及早发现皮带的位置异常现象并发出警示信号是非常关键的。本发明通过传感装置和数据处理装置获得皮带轮廓，并通过设置皮带轮廓与设定值的偏差值来实现对皮带位置的实时监视的功能，从而不但做到了准确可靠，而且能够做到在皮带运行过程中的全天候监控，有效地保证了皮带运行的安全可靠性和稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例的安装结构示意图。

图2为实施例中皮带空转时皮带形状轮廓的结构示意图。

图3为实施例中皮带运输物料时皮带和物料的形状轮廓的结构示意图。

图中标记的含义如下：

10-传感装置20-数据处理装置30-同步器

a-皮带a1-机头段a2-中段a3-机尾段

a4-皮带形状轮廓

b-物料b1-物料形状轮廓

c-图像边框

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合实施例，对本发明的结构以及工作方式进行详细介绍。

如图1所示，一种非接触式皮带输送计重及偏离警示装置，本装置包括传感装置10、数据处理装置20以及同步器30。

本实施例中的传感装置10为高清摄像头，高清摄像头用于获得皮带a以及皮带上的物料b在垂直于皮带运输方向上的轮廓信息数据，并将所获得的轮廓信息数据发送至数据处理装置20；如图1所示，所述皮带a由机头段a1、机尾段a3以及连接二者的中段a2构成，所述高清摄像头的摄像方向沿着所述皮带a的运输方向正对所述机头段a1或中段a2，即如图1中所显示的，当所述高清摄像头的摄像方向沿着所述皮带a的运输方向正对所述机头段a1时，高清摄像头在图1中的位置2处；当所述高清摄像头的摄像方向沿着所述皮带a的运输方向正对所述中段a2时，高清摄像头在图1中的位置1处。

本实施例中的数据处理装置20为为图像高速处理装置，所述图像高速处理装置根据皮带和物料与周边环境的颜色的rgb值差异识别皮带轮廓以及物料轮廓。

所述同步器30用于分别连接传感装置10和皮带a的驱动机构，当皮带a的驱动机构动作时，同步器30向传感装置10即高清摄像头发出工作信号，使得传感装置10与皮带a同步工作。

本实施例中，物料b在皮带a上的横截面面积的取得步骤如下：

s1，在皮带a空转时，高清摄像头拍摄皮带a的空转图像，并将空转图像数据发送至图像高速处理装置，所述图像高速处理装置逐行扫描空转图像中的所有坐标点的rgb值，并根据空转图像中的皮带与周边环境的颜色rgb值差异识别皮带轮廓，将所得皮带轮廓存储为原始值，如图2所示；

s2，在皮带a运输物料b时，高清摄像头实时拍摄皮带a和物料b的运输图像，并将运输图像发送至图像高速处理装置进行处理，所述图像高速处理装置逐行扫描运输图像中的所有坐标点的rgb，并根据运输图像中的皮带、物料与周边环境的颜色rgb值差异识别皮带和物料的共同轮廓，然后将皮带和物料的共同轮廓存储为运输值，如图3所示。所述图像高速处理装置将运输值与原始值进行减法运算，即可得到物料横截面的面积值s。

设皮带a的运转速度为v，高清摄像头拍摄图像的固定间隔时间为t，测量所得的物料横截面面积值为s，实时测量物料密度为ρ，则时间t内物料的运输质量为qt＝vtsρ；

设皮带连续运转并运输物料的时间t1，t1＝n1×t，则皮带在连续运转时所运输的物料质量如下：

第1个t：得到并存储此时的时间t和物料质量qt1；

第2个t：得到并存储此时的时间2t和物料质量qt1+qt2；

……

第n1个t：得到并存储此时的时间t1和物料质量qt1+qt2+…+qtn1＝q1；

皮带连续空转的时间t2，t2＝n2×t，则皮带在连续运转时所运输的物料质量为q2，事实上，q2为零；

则皮带在连续运转并运输物料的时间t1和连续空转的时间t2中所运输的物料总重量为q＝q1+q2＝q1；根据所记录的时间和物料质量作出两者之间的曲线，可得到任意时间的物料运输累计质量。

本实施例中，所述数据处理装置20还对不同时期获得的皮带a的形状轮廓进行比对，比如，所述图像高速处理装置将皮带a空转时所获得的皮带轮廓初始值与皮带运输物料时所获得的皮带轮廓运输值相比较，当对应位置的相应坐标偏差最大值超过设定值如5cm时，图像高速处理装置判定皮带运行出现异常。因为皮带a的下侧由承托装置，因此即便皮带a的上侧承载有物料b，皮带a的下沉尺寸也是非常有限的，当皮带在空转状态和运输状态下对应位置的相应坐标偏差最大值超过设定值时，图像高速处理装置即发出警报信号。