带式输送机散状物料检测装置及其控制方法与流程

本发明涉及自动化检测技术领域，特别涉及一种带式输送机散状物料检测装置及其控制方法。

背景技术：

带式输送机具有输送量大、结构简单、维修方便、部件标准化等优点，广泛用于矿山，冶金，建材，化工，电力等行业，是重要的散状物料输送与装卸设备。带式输送机是一种驱动装置的驱动滚筒摩擦驱动输送带，以连续方式运输物料的机械。主要由驱动装置、机架、托辊、输送带、滚筒、张紧装置等组成。它可以将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程，并且可以多条带式输送机相互衔接进行远距离、曲线路径及大高差运送物料。

带式输送机正常作业中，生产系统需要取得带式输送机所运送的散状物料的流量、体积、重量、料头及料尾的位置、是否超量等参数和信息。因为带式输送机输送的都是散状固体物料，料流截面不规则、不断变化且不停运动，因此上述参数的检测比较难于实现。

现有技术并没有能完成上述需求的检测装置，只有如下的只具有单一的料头测功能，只能输出开关量的料流检测开关。并且这些检测装置因技术落后，存在着诸多缺陷。导致带式输送机处于低效率、无监护的运行状态，增加了运行成本，发生事故时不能及时停机而导致事故扩大。料流检测开关主要有安装在输送带上方的触板型或链锤式料流开关、安装在输送带下方的压触式料流开关三种。但此三种料流开关存在灵敏性不高、误报率高、仅能检测物料的有无、安全性不高、易损坏和使用寿命短等缺点

另外还有一种就是用皮带秤来检测料流的重量，达到实用化的就是独立的皮带秤，但该种皮带秤系统非常复杂、价格昂贵、占用空间很大，除非有必要，否则普通带式输送机不会安装独立的皮带秤；还有一种就是集成在常规带式输送机上的皮带秤，该种皮带秤价格高、精度极低、不稳定，数值受输送带张力的影响非常大，所以几乎没有应用。

另外一种就是用核子皮带秤来检测输送带上的料流，该装置安装十分简单，但是价格昂贵，并且其上的射源管理和防护非常麻烦。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提出一种带式输送机散状物料检测装置及其控制方法，旨在设计一种具有长寿命、低故障率和安全性高的优点的带式输送机散状物料检测装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种带式输送机散状物料检测装置，包括：

机座；

带式输送机构，设于所述机座，所述带式输送机构用以输送物料；

检测传感器，设于所述机座且位于所述带式输送机构的上方，所述检测传感器用以通过非接触的方式检测所述带式输送机构上的输送带和物料的高度或横断面上表面轮廓；以及，

控制器，电性连接所述检测传感器，用以根据所述检测传感器的检测结果，计算物料的横断面高度值或横断面面积值，且在物料的横断面高度值或横断面面积值超过预设值时，输出提示信号。

可选地，所述检测传感器为位移检测传感器，所述位移检测传感器朝下设于所述带式输送机构的上方，且沿所述带式输送机构的宽度方向间隔设有多个，用以通过所述多个位移检测传感器检测所述带式输送机构上的输送带和物料的横断面上表面轮廓，所述控制器用以根据所述多个位移检测传感器的检测结果，计算物料的横断面面积值，且在物料的横断面面积值超过预设面积值时，输出提示信号；和/或，

所述检测传感器为激光位移传感器或者超声波位移传感器或者雷达位移传感器。

可选地，所述检测传感器为位移检测传感器，所述位移检测传感器朝下设于所述带式输送机构的上方，用以检测所述带式输送机构上的输送带和物料的高度，所述控制器用以根据所述位移检测传感器的检测结果，计算物料的横断面高度值，且在物料的横断面高度值超过预设高度值时，输出提示信号；或者，

所述检测传感器为位移检测传感器，所述位移检测传感器设于所述带式输送机构在宽度方向上的一侧的上方，所述位移检测传感器用以从一侧检测所述带式输送机构上的输送带和物料的高度，所述控制器用以根据所述位移检测传感器的检测结果，计算物料的横断面高度值，且在物料的横断面高度值超过预设高度值时，输出提示信号；或者，

所述检测传感器为轮廓扫描传感器，所述轮廓扫描传感器朝下设于所述带式输送机构的上方，用以检测所述带式输送机构上的输送带和物料的横断面上表面轮廓，所述控制器用以根据所述轮廓扫描传感器的检测结果，计算物料的横断面面积值，且在物料的横断面面积值超过预设面积值时，输出提示信号。

可选地，所述机座上设有立杆，所述立杆位于所述带式输送机构在宽度方向上的一侧，所述检测传感器通过安装座设于所述立杆的上端；

其中，所述安装座为可沿所述立杆轴线转动调节和上下活动调节地安装于所述立杆的上端。

可选地，所述检测传感器设于所述带式输送机构的上方，所述机座还包括沿水平延伸的横梁，所述横梁的一端连接所述安装座，所述检测传感器设于所述横梁的另一端；或者，

所述检测传感器设于所述带式输送机构的一侧的上方，所述机座还包括设于所述安装座的斜杆，所述斜杆呈朝下且朝所述带式输送机构倾斜设置，所述检测传感器设于所述斜杆。

本发明还提供了一种带式输送机散状物料检测装置的控制方法，包括：

通过非接触的方式检测带式输送机构上的输送带和物料的高度或横断面上表面轮廓；

根据检测结果，计算物料的横断面高度值或横断面面积值，且在物料的横断面高度值或横断面面积值超过预设值时，输出提示信号。

可选地，所述根据检测结果，计算物料的横断面高度值或横断面面积值，且在物料的横断面高度值或横断面面积值超过预设值时，输出提示信号包括：

输出物料的横断面高度值或横断面面积值。

可选地，当所述检测传感器为位移检测传感器，且沿所述带式输送机构的宽度方向间隔设有多个时；或者当所述检测传感器为轮廓扫描传感器时，所述通过非接触的方式检测带式输送机构上的输送带和物料的高度或横断面上表面轮廓包括：

在所述带式输送机构空载时，检测输送带的横断面上表面轮廓；

在所述带式输送机构带料运行时，检测物料的横断面上表面轮廓；

其中，所述根据检测结果，计算物料的横断面高度值或横断面面积值，且在物料的横断面高度值或横断面面积值超过预设值时，输出提示信号包括：

根据所述输送带的横断面上表面轮廓和所述物料的横断面上表面轮廓，计算物料的横断面面积值；

在物料的横断面面积值超过预设面积值时，输出提示信号。

可选地，在所述根据所述输送带的横断面上表面轮廓和所述物料的横断面上表面轮廓，计算物料的横断面面积值的步骤之后，所述控制方法还包括：

根据所述带式输送机构的输送速度和物料的横断面面积值，获得物料的体积和/或重量。

可选地，当所述检测传感器为位移检测传感器时，所述通过非接触的方式检测带式输送机构上的输送带和物料的高度或横断面上表面轮廓包括：

在所述带式输送机构空载时，检测输送带的高度；

在所述带式输送机构带料运行时，检测物料的高度；

其中，所述根据检测结果，计算物料的横断面高度值或横断面面积值，且在物料的横断面高度值或横断面面积值超过预设值时，输出提示信号包括：

根据所述输送带的高度和所述物料的高度，计算物料的横断面高度值；

在物料的横断面高度值超过预设高度值时，输出提示信号。

本发明提供的技术方案中，通过在所述带式输送机构的上方设置所述检测传感器，对所述带式输送机构的散状物料进行在线非接触式测量，得到散状物料料流的横断面高度值或横断面面积值等参数，可根据得到的参数计算流量、重量、体积等参数，也可将得到的参数与预设值比较，得到料头料尾、有无、超量等报警、提示信号，以将这些数据及信号用于控制生产运行。因为所述带式输送机散状物料检测装置为非接触测量，故具有寿命长(3年以上)、维护量低、安装调整方便等优点；所述带式输送机散状物料检测装置可以提供物料的体积、重量等实时参数，为生产提供物料的转运、控制等依据；所述带式输送机散状物料检测装置在物料流量超过预设的流量时，能及时发出报警信号，停机处理，避免发生压料、倒带、损坏带式输送机等事故；所述带式输送机散状物料检测装置采用高可靠性的原理及器件，避免装置发出误报的可能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明提供的带式输送机散状物料检测装置的第一实施例的结构示意图；

图2为图1中的位移检测传感器检测物料的横断面面积值的原理示意图；

图3为本发明提供的带式输送机散状物料检测装置的第二实施例的结构示意图；

图4为图3中的轮廓扫描传感器检测物料的横断面面积值的原理示意图；

图5为本发明提供的带式输送机散状物料检测装置的第三实施例的结构示意图；

图6为本发明提供的带式输送机散状物料检测装置的第四实施例的结构示意图；

图7为本发明提供的带式输送机散状物料检测装置的控制方法的第一实施例的流程示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提供一种带式输送机散状物料检测装置，图1和图2为本发明提供的带式输送机散状物料检测装置的第一实施例。

具体地，请参阅图1和图2，在第一实施例中，所述带式输送机散状物料检测装置100包括机座1、带式输送机构2、检测传感器3以及控制器4(可参阅图3、图5或图6)，所述带式输送机构2设于所述机座1，所述带式输送机构2用以输送物料200，所述检测传感器3设于所述机座1且位于所述带式输送机构2的上方，所述检测传感器3用以通过非接触的方式检测所述带式输送机构2上上的输送带和物料200的高度或横断面上表面轮廓。所述控制器4电性连接所述检测传感器3，用以根据所述检测传感器3的检测结果，计算物料的横断面高度值或横断面面积值，且在物料的横断面高度值或横断面面积值超过预设值时，输出提示信号。

本发明提供的技术方案中，通过在所述带式输送机构2的上方设置所述检测传感器3，对所述带式输送机构2的散状物料200进行在线非接触式测量，得到散状物料料流的横断面高度值或横断面面积值等参数，可根据得到的参数计算流量、重量、体积等参数，也可将得到的参数与预设值比较，得到料头料尾、有无、超量等报警、提示信号，以将这些数据及信号用于控制生产运行。因为所述带式输送机散状物料检测装置100为非接触测量，故具有寿命长(3年以上)、维护量低、安装调整方便等优点；所述带式输送机散状物料检测装置100可以提供物料的体积、重量等实时参数，为生产提供物料的转运、控制等依据；所述带式输送机散状物料检测装置100在物料流量超过预设的流量时，能及时发出报警信号，停机处理，避免发生压料、倒带、损坏带式输送机等事故；所述带式输送机散状物料检测装置100采用高可靠性的原理及器件，避免装置发出误报的可能。

此处需要特殊说明的是，所述带式输送机构2的具体结构设置为现有技术，故在本申请不做详细介绍。在第一实施例中，所述机座1包括机架(未在图中示出)，所述带式输送机构2设于所述机架上。

通过所述检测传感器3采用非接触的方式检测所述带式输送机构2上的输送带和物料200的高度或横断面上表面轮廓，以计算物料的横断面高度值或横断面面积值，具体地，在第一实施例中，是通过所述检测传感器3检测输送带和物料的横断面上表面轮廓。而要通过所述检测传感器3检测输送带和物料的横断面上表面轮廓，所述检测传感器3的设置方式有种，例如，请参阅图1和图2，在第一实施例中，所述检测传感器3为位移检测传感器3a(所述位移检测传感器3a为激光位移传感器或者超声波位移传感器或者雷达位移传感器等)，所述位移检测传感器3a朝下设于所述带式输送机构2的上方，且沿所述带式输送机构2的宽度方向间隔设有多个，用以通过所述多个位移检测传感器3a检测所述带式输送机构2上的输送带和物料的横断面上表面轮廓，所述控制器4用以根据所述多个位移检测传感器3a的检测结果，计算物料的横断面面积值，且在物料的横断面面积值超过预设面积值时，输出提示信号。通过所述多个位移检测传感器3a检测而得到物料的横断面面积值，以作为装置控制的依据，这样误报率较低。

对于通过所述多个位移检测传感器3a得到物料的横断面面积值的原理可请参阅图2：第一步，在所述带式输送机构2空载时，所述多个位移检测传感器3a进行检测，得到一系列所述带式输送机构2的输送带表面点，将所述这一系列输送带表面点拟合成输送带的横断面上表面轮廓s1；第二步，在所述带式输送机构2带料运行时，所述多个位移检测传感器3a进行检测，得到一系列物料表面点，将所述这一系列物料表面点拟合成物料的横断面上表面轮廓s2；第三步，将所述输送带横断面上表面轮廓和所述物料横断面上表面轮廓合成，得到一个封闭的轮廓，这个所述封闭的轮廓即是带式输送机上物料的实时截面，计算物料的横断面面积值s。

在得到物料的横断面面积值s后，可以通过所述控制器4输出物料的横断面面积值s；也可以比较物料的横断面面积值s和预设面积值s0(预设面积值s0可预设有多个)，当s＞s0时，所述控制器4输出提示信号(输出提示信号的同时，可一并输出物料的横断面面积值s)；还可以是连续计算物料的横断面面积值s，再根据物料的横断面面积值s和所述带式输送机构的输送速度v，计算一段时间所输送物料的体积，当然可以进一步将所述体积与物料堆比重相乘，得到该段时间所输送物料的重量，通过所述控制器4输出物料体积或重量的数据。

所述多个位移检测传感器3a设于所述机座1，且位于所述带式输送机构2的上方，具体地，请参阅图1，在第一实施例中，所述机座1上设有两个立柱11和安装杆12，所述两个立柱11沿上下延伸，且分设于所述带式输送机构2在宽度方向上的两侧，所述安装杆12沿所述带式输送机构2的宽度方向延伸，所述安装杆12位于所述带式输送机构2的上方，且架设于所述两个立柱11的上端，所述多个位移检测传感器3a设于所述安装杆12，这样所述多个位移检测传感器3a的安装结构较为简单。

要通过所述检测传感器3检测输送带和物料的横断面上表面轮廓，所述检测传感器3的设置方式还可以请参阅图3和图4，在本发明提供的带式输送机散状物料检测装置的第二实施例中，所述检测传感器3为轮廓扫描传感器3b(所述轮廓扫描传感器3b可以为激光二维轮廓扫描传感器)，所述轮廓扫描传感器3b朝下设于所述带式输送机构2的上方，用以检测所述带式输送机构上2的输送带和物料的横断面上表面轮廓，所述控制器4用以根据所述轮廓扫描传感器3b的检测结果，计算物料的横断面面积值，且在物料的横断面面积值超过预设面积值时，输出提示信号。通过所述轮廓扫描传感器3b检测而得到物料的横断面面积值，以控制所述带式输送机散状物料检测装置100的工作，这样误报率相对较低。

对于通过所述轮廓扫描传感器3b得到物料的横断面面积值的原理可请参阅图4：第一步，在所述带式输送机构2空载时，所述轮廓扫描传感器3b进行检测，得到输送带的横断面上表面轮廓s1；第二步，在所述带式输送机构2带料运行时，所述轮廓扫描传感器3b进行检测，得到物料的横断面上表面轮廓s2；第三步，将所述输送带的横断面上表面轮廓和所述物料的横断面上表面轮廓合成，得到一个封闭的轮廓，这个所述封闭的轮廓即是带式输送机上物料的实时截面，计算物料的横断面面积值s。

在得到物料的横断面面积值s后，可以通过所述控制器4输出物料的横断面面积值s；也可以比较物料的横断面面积值s和预设面积值s0(预设面积值s0可预设有多个)，当s＞s0时，所述控制器4输出提示信号(输出提示信号的同时，可一并输出物料的横断面面积值s)；还可以是连续计算物料的横断面面积值s，再根据物料的横断面面积值s和所述带式输送机构的输送速度v，计算一段时间所输送物料的体积，当然可以进一步将所述体积与物料堆比重相乘，得到该段时间所输送物料的重量，通过所述控制器4输出物料体积或重量的数据。

如上所介绍的，可通过所述检测传感器3检测所述带式输送机构2上的输送带和物料200的高度，以计算物料的横断面高度值，具体地，请参阅图5，在本发明提供的带式输送机散状物料检测装置的第三实施例中，所述检测传感器3为位移检测传感器3a，所述位移检测传感器3a朝下设于所述带式输送机构2的上方(请参阅图5，通常是将所述位移检测传感器3a和所述带式输送机构2的中部位置相对)，用以检测所述带式输送机构上2的输送带和物料200的高度，所述控制器4用以根据所述位移检测传感器3a的检测结果，计算物料的横断面高度值，且在物料的横断面高度值超过预设高度值时，输出提示信号。通过单个所述检测传感器3可检测物料的横断面高度值和有无，且因只设置单个所述检测传感器3，故成本相对较低。

通过所述检测传感器3得到物料的横断面高度值的原理如下：第一步，在所述带式输送机构2空载时，所述位移检测传感器3a进行检测，得到一个所述带式输送机构2表面点到所述位移检测传感器3a的距离，即输送带的高度h1；第二步，在所述带式输送机构2带料运行时，所述位移检测传感器3a进行检测，得到一个料面到所述位移检测传感器3a的距离，即物料的高度h2；第三步，根据所述输送带的高度和所述物料的高度，获得物料的横断面高度值h。

在得到物料的高度值h后，可以通过所述控制器4输出物料的横断面高度值h；也可以比较物料的横断面高度值值h和预设高度值h0(预设面积值h0可预设有多个)，当h＞h0时，所述控制器4输出提示信号(输出提示信号的同时，可一并输出物料的高度值h)。

通过所述检测传感器3得到物料的横断面高度值，所述检测传感器3设置方式还可以请参阅图6，在本发明提供的带式输送机散状物料检测装置的第四实施例中，所述检测传感器3为位移检测传感器3a，所述位移检测传感器3a设于所述带式输送机构2在宽度方向上的一侧的上方，所述位移检测传感器3a用以从一侧检测所述带式输送机构2上的输送带和物料的高度，所述控制器4用以根据所述移检测传感器3a的检测结果，计算物料的横断面高度值，且在物料的横断面高度值超过预设高度值时，输出提示信号。将所述位移检测传感器3a设于所述带式输送机构2的一侧，这样在对所述位移检测传感器3a进行检修时，可避免出现检修人员需站到所述带式输送机构2的输送带上作业的情况。

为了方便对所述检测传感器3进行检修，请参阅图3、图5和图6，在本实施例中，所述机座1上设有立杆13，所述立杆13位于所述带式输送机构2在宽度方向上的一侧，所述检测传感器3通过安装座14设于所述立杆13的上端；其中，所述安装座14为可沿所述立杆13轴线转动调节和上下活动调节地安装于所述立杆13的上端。因为所述安装座14可转动和上下活动调节，不但可以根据实际情况上下调节所述检测传感器3的安装位置，并且检修时可将所述检测传感器3转动至所述带式输送机构2运动范围后再进行维护、检修等作业，这样可避免检修人员需站到所述带式输送机构2的输送带上作业的现象，具有消除现场检修人员的安全风险等优点。

所述检测传感器3通过所述安装座14安装于所述立杆13，具体地，请参阅图3和图5，所述检测传感器3设于所述带式输送机构2的上方，所述机座1还包括沿水平延伸的横梁15，所述横梁15的一端连接所述安装座14，所述检测传感器3设于所述横梁15的另一端(所述横梁15还可以呈伸缩杆设置，以在水平向调节所述检测传感器3的安装位置)。请参阅图6，所述检测传感器3设于所述带式输送机构2的一侧的上方，所述机座1还包括设于所述安装座14的斜杆16，所述斜杆16呈朝下且朝所述带式输送机构2倾斜设置，所述检测传感器3设于所述斜杆16。这样所述检测传感器3的安装结构相对较为简单。

本发明提供一种带式输送机散状物料检测装置的控制方法，图7为本发明提供的带式输送机散状物料检测装置的控制方法的第一实施例。

具体地，请参阅图7，在第一实施例中，所述带式输送机散状物料检测装置的控制方法包括：

步骤s10，通过非接触的方式检测带式输送机构上的输送带和物料的高度或横断面上表面轮廓。

可通过位移检测传感器或轮廓扫描传感器等检测传感器来实时检测带式输送机构上的输送带和物料的高度或横断面上表面轮廓。

步骤s20，根据检测结果，计算物料的横断面高度值或横断面面积值，且在物料的横断面高度值或横断面面积值超过预设值时，输出提示信号。

根据对物料的实时检测检测结果，计算实时物料的横断面高度值或横断面面积值，还可以通过控制器物料的横断面高度值或横断面面积值。

预设值可以是综合考虑带式输送机构的性能参数、输送的物料的相关参数等预先设置的一个或多个经验值。在物料的横断面高度值或横断面面积值超过预设值时，控制器可以是同时输出提示信号及物料的横断面高度值或横断面面积值。

在需要得到物料的横断面面积值时，所述检测传感器可为位移检测传感器，且沿所述带式输送机构的宽度方向间隔设有多个(请参阅图2)；或者所述检测传感器还可为轮廓扫描传感器(请参阅图4)。具体地，所述步骤s10包括：

在所述带式输送机构空载时，检测输送带的横断面上表面轮廓；

在所述带式输送机构带料运行时，检测物料的横断面上表面轮廓；

其中，所述步骤s20包括：

根据所述输送带的横断面上表面轮廓和所述物料的横断面上表面轮廓，计算物料的横断面面积值；

在物料的横断面面积值超过预设面积值时，输出提示信号。

进一步，在所述根据所述输送带的横断面上表面轮廓和所述物料的横断面上表面轮廓，计算物料的横断面面积值的步骤之后，所述控制方法还包括：

根据所述带式输送机构的输送速度和物料的横断面面积值，获得物料的体积和/或重量。

连续计算物料的横断面面积值s，再根据物料的横断面面积值s和所述带式输送机构的输送速度v，计算一段时间所输送物料的体积，当然可以进一步将所述体积与物料堆比重相乘，得到该段时间所输送物料的重量，通过所述控制器输出物料体积或重量的数据。

在需要得到物料的横断面高度值时，所述检测传感器为位移检测传感器(请参阅图5和图6)，具体地，所述步骤s10包括：

在所述带式输送机构空载时，检测输送带的高度；

在所述带式输送机构带料运行时，检测物料的高度；

其中，所述步骤s20包括：

根据所述输送带的高度和所述物料的高度，计算物料的横断面高度值；

在物料的横断面高度值超过预设高度值时，输出提示信号。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。