一种输送机皮带运行状态图像采集装置的制作方法

本发明涉及钢铁、冶金、矿业技术领域，特别涉及一种输送机皮带运行状态图像采集装置。

背景技术：

在炼铁高炉、矿业开采系统中，原材料输送皮带机是十分重要设备，在以冶金、矿山为代表的工业领域，在码头、铁路为代表的运输业，及军事、农业、民用等领域带式输送机承担着大量的散装物料的运输工作，承担运送的重任，是安全生产的重要保证。由于其长期承受重物压力、腐蚀、疲劳和物料颗粒刮蹭和磨损，很容易使皮带发生断裂、跑偏、撕裂的重大事故，不仅仅会影响生产的正常运行，甚至还有可能造成人员的伤亡。因此，有必要设计一种能够有效对输送机皮带是否存在开裂问题、被硬物戳穿问题、是否存在开胶问题进行检测的装置，以及时的发现皮带问题，做到随时报警、及时发现，减小由于皮带断裂给生产造成的重大损失，尽早避免重大事故的发生。

目前，在输送机皮带运行状态监测装置中，采用激光投射法获取皮带运行状态图像的图像采集装置一般都是将相机或激光模组安装后直接向上投到皮带下表面，以获取具有激光幕的图像。然而在实际生产过程中，由于相机或激光模组在高粉尘环境下工作，其上非常容易接灰，而该积灰问题必然导致相机和激光模组无法采集到准确的皮带运行状态图像。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种安装和调试方便，且能够解决激光组件和相机组件在高粉尘环境下工作容易接灰的问题的输送机皮带运行状态图像采集装置。

为此，本发明技术方案如下：

一种输送机皮带运行状态图像采集装置，以相对设置的方式对称安装在支撑架的激光组件和图像采集组件，且在激光组件和图像采集组件外侧各设置有一个防尘罩；其中，激光组件包括设置在激光调节架上的激光模组，使激光模组的设置角度可调；图像采集组件包括设置在相机调节架上的相机，使相机的设置角度可调；防尘罩由一个具有顶板、两侧侧板、背板和底板的外壳以及一块透明板构成，且透明板密封固定在外壳前侧形成一封闭壳体，使两个防尘罩的透明板分别设置在激光组件的激光光线发射侧和图像采集组件的镜头侧；透明板的设置角度满足：透明板件以垂直于水平面的方式设置、或透明板件以其与防尘罩的水平底板所成夹角为89～100°的方式设置。其中，保护罩的底板可以为水平板也可以采用其他形状；相应地，透明板的具体设置方式为：透明板以垂直于水平面的方式设置、透明板自垂直于水平面方向朝向趋近激光组件/图像采集组件的方向偏转α1(0°＜α1≤1°)的角度设置、或透明板自垂直于水平面方向朝向远离激光组件/图像采集组件的方向偏转α2(0°＜α2≤10°)的角度设置。

在该输送机皮带运行状态图像采集装置中，采用上述角度设置方式对透明板进行安装时，能够有效阻止粉尘自然落到防护玻璃表面，即几乎没有自然落灰。

进一步地，透明板采用钢化玻璃；同样，也可以采用有机玻璃、石英玻璃、蓝宝石玻璃或其他透明材质制作而成的具有高透光、高强度且耐磨的透明件。

更进一步地，透明板优选采用钢化玻璃，并通过在钢化玻璃的外表面覆有一层防静电镀膜，以减少灰尘在玻璃表面的静电吸附可能，使其兼具防尘和透光的作用。

进一步地，在透明板内侧板面的边沿处对称设置有两组自振动装置；每组自振动装置包括至少两个间隔设置的纽扣式振动电机，每个纽扣式振动电机均固定在透明板上。该技术方案通过对钢化玻璃增加电动振动功能，实现当需要清理积灰的时候使纽扣电机通电运行发出震动，使得玻璃表面产生震动从而将吸附在玻璃表面的积灰直接震动脱落，从而起到清洁玻璃的作用；同时还可以利用震动对接近玻璃表面的粉尘颗粒进行主动撞击，使其离开玻璃表面。最大程度的减少玻璃表面积灰的发生，实现自清洁功能。

进一步地，透明板夹设在外侧框架和内侧框架之间；内侧框架由矩形内框、自矩形内框前侧边沿向前侧延伸形成的透明板安装部、以及自透明板安装部向外侧弯折并延伸形成的外侧框架固定部构成，使内侧固定有纽扣式振动电机的透明板设置在由矩形内框和透明板安装部形成的环形槽内，且透明板的外侧板面与透明板安装部的外表面齐平；外侧框架为一矩形外框，其尺寸与内侧框架的固定部的尺寸相适应，使外侧框架盖装在内侧框架的外侧框架固定部的外表面上，并通过沿周向均布设置的多个螺钉将透明板固定在外侧框架和内侧框架之间。

更进一步地，在透明板与外侧框架之间通过设置在二者之间接触面上的密封件形成密封；透明板与内侧框架之间通过设置在二者之间接触面上的密封件形成密封。

进一步地，激光调节架与相机调节架结构相同；每个调节架均包括两块固定板、两块调节板和一块安装板构成；两块固定板平行且间隔设置，且二者后端固定在壳体背板上、前端各间隔开设有两个圆形通孔；两块调节板对称设置在两块固定板的两侧，每块调节板上均开设有一个圆形通孔和一个弧形通孔，且其圆形通孔与弧形通孔之间的间距与固定板上两个圆形通孔的间距一致；安装板的背面固定在靠近两个调节板上开设圆形通孔的一端，且在安装板上开设有与相机或激光模组相匹配的安装孔；两块调节板通过依次穿装在两块固定板上位于同侧的圆形通孔内以及两块调节板上的圆形通孔内的螺栓与两块固定板活动连接，并通过依次穿装在两块固定板上另一个圆形通孔和两块调节板上弧形通孔内的螺栓将安装板以预设倾斜角度固定。

进一步地，每个防尘罩通过设置在其两侧的两个限位调节组件可拆卸固定在支撑架体上；其中，限位调节组件包括限位块和限位块固定架；其中，限位块为一自其顶面斜向侧壁切削有一斜面的立方块结构，其位于斜面对侧的侧壁抵在防尘罩的侧壁上；限位块固定架包括一块与限位块的斜面相配合的斜板、焊接固定在斜板底边并与限位块的斜面下方侧壁相配合的竖板、以及焊接固定在斜板和竖板后侧的背板；限位块固定架通过将斜板和竖板分别抵在限位块的斜面和斜面下方侧壁上，并通过将背板通过螺栓固定在支撑架体上，使防尘罩通过固定在其两侧的限位调节组件固定在支撑架体的设定位置上。

进一步地，在支撑架体两侧对称设置有两个导轨固定架，使支撑架体通过两侧的导轨固定架架设在皮带框架的两根平行设置的钢制构件上，如槽钢，同时保持激光组件发射在其上方皮带底面上的激光光线横线贯穿皮带。

进一步地，导轨固定架由两个分别设置在位于同侧的支撑导轨端部的导轨固定支架构成，每个导轨固定支架包括上导轨固定架、下导轨固定架、u形调节架和固定板；其中，

上导轨固定架由第一水平板以及沿第一水平板的长边方向间隔设置在第一水平板底面上的长竖板和短竖板构成，长竖板和第一短竖板相互平行且均垂直于第一水平板的底面；在第一水平板的两端各开设有一个轴向通孔，在位于长竖板和第一短竖板之间的水平板上开设有一个轴向通孔，且第一短竖板与位于其邻侧端部的轴向通孔的间距与皮带框架的槽钢的宽度相适应；在长竖板上自上而下间隔开设有多个径向通孔；

下导轨固定架由第二水平板和竖直设置在第二水平板的短边边侧的第二短竖板；在第二水平板的两端开设有两个轴向通孔，且第二水平板的两个轴向通孔分别与第一水平板上且位于第一短竖板两侧的两个轴向通孔一一对应，使上导轨固定架与下导轨固定架之间通过两个紧固螺栓可拆卸连接，且下轨固定架的第二短竖板贴合在上导轨固定架的长竖板上；

u形调节架由底板和垂直于底板且固定在底板对侧侧边处的两块侧板构成；底板竖直设置且在其上开设有一竖向的条形通孔，使其通过设置在底板的条形通孔内和长竖板上任意径向通孔内的紧固螺栓位置可调地固定在长竖板上；在位于上方的侧板上开设有与第一水平板另一端的轴向通孔对应的轴向通孔，且在两个轴向通孔内设置有紧固螺栓；在位于下方的侧板上开设有两个轴向通孔；

固定板水平设置在位于下方的侧板上，且在固定板两侧分别开设有一条平行于固定板短边的条形通孔和一条平行于固定板长边的条形通孔；平行于固定板长边的条形通孔与开设在u形调节架的下方侧板上的两个轴向通孔相对应，且在其上设置有两个紧固螺栓；平行于固定板短边的条形通孔与开设在支撑导轨端部的两个轴向通孔相对应，且在其上设置有两个紧固螺栓。

与现有技术相比，该输送机皮带运行状态图像采集装置结构简单，设计合理，其通过在激光组件和相机组件外侧加装防尘防尘罩，解决了激光组件和相机组件在高粉尘环境下工作容易接灰的问题，延缓或阻止灰尘落到防护玻璃的表面，保证激光线和摄像机光路的畅通；同时，通过对调节激光模组和相机设置角度的调节架的结构和导轨安装架的结构进行优化，使该输送机皮带运行状态图像采集装置同时具有现场安装和调试方便的优点。

附图说明

图1为本发明的输送机皮带运行状态图像采集装置的结构示意图；

图2为本发明的输送机皮带运行状态图像采集装置的安装状态侧视图；

图3为本发明的输送机皮带运行状态图像采集装置的防尘罩的侧视图

图4为本发明的输送机皮带运行状态图像采集装置的激光组件及套装在其外侧的防尘罩的正视图；

图5为图4的局部放大图；

图6为本发明的输送机皮带运行状态图像采集装置的防尘罩的透明板件的俯视图；

图7为本发明的输送机皮带运行状态图像采集装置的激光组件的结构示意图；

图8为本发明的输送机皮带运行状态图像采集装置的图像采集组件及套装在其外侧的防尘罩的正视图；

图9为本发明的输送机皮带运行状态图像采集装置的图像采集组件的结构示意图；

图10为本发明的输送机皮带运行状态图像采集装置的限位调节组件的结构示意图；

图11为本发明的输送机皮带运行状态图像采集装置的导轨固定架的结构示意图；

图12为本发明的输送机皮带运行状态图像采集装置的导轨固定架的正视图；

图13为采用本发明的输送机皮带运行状态图像采集装置采集得到的正常皮带运行过程中的图像；

图14为采用本发明的输送机皮带运行状态图像采集装置采集得到的异常皮带运行过程中的图像；

图中，1、支撑导轨，2、导轨固定支架，2a、上导轨固定架，2b、下导轨固定架，2c、u形调节，2d、固定板，2e、第一紧固螺栓，2f、第二紧固螺栓，2g、第四紧固螺栓，2h、第三紧固螺栓，2i、第五紧固螺栓，3、限位块固定架，4、激光模组调节架，5、激光模组，6、限位块，7、盖板，8、槽钢，9、外侧框架，10、内侧框架，11、垫块，12、相机调节架，12a、固定板，12b、调节板，12c、安装板，13、相机，14、底板，15、上侧送料皮带，16、下侧送料皮带，17、外壳，18、透明板，19、纽扣式振动电机。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。

如图1和图2所示，该输送机皮带运行状态图像采集装置包括以相对设置的方式对称安装在支撑架体上的激光组件和图像采集组件，且在激光组件和图像采集组件外侧各设置有一个防尘罩；具体地，

如图1和图3所示，支撑架体包括两条支撑导轨1以及自下而上依次水平叠加设置的底板14、垫块11和盖板7；其中，支撑导轨1由水平设置的条形横板和底边固定在条形横板长边一侧的条形竖板构成；两条支撑导轨1以其条形横板位于内侧的方式对称且间隔设置，使底板14两侧固定在两条支撑导轨的条形横板上；

分别设置在激光组件和图像采集组件外侧的两个防尘罩对称设置在两条支撑导轨1上，使分别设置在两个防尘罩内的激光组件和图像采集组件以相对设置的方式安装在防尘罩的内壁上；其中，

防尘罩由一个具有顶板、两侧侧板和背板的外壳17、和一块密封固定在外壳前侧的透明板18构成；其中，防尘罩可拆卸密封固定在支撑导轨1上，使支撑导轨1的条形横板作为防尘罩的底板；透明板18夹设在外侧框架和内侧框架之间形成透明板件，并通过螺栓密封固定在外壳17前侧，使由外壳17和透明板18之间形成一个封闭壳体；具体地，

如图3所示，为克服透明板18的积灰问题，透明板件采用斜向设置的方式，具体可以将透明板18以其与防尘罩的水平底板之间所成夹角α为93°的方式设置，即透明板18自垂直于水平面方向朝向远离激光组件/图像采集组件的方向偏转3°，用于避免垂直落下的灰尘直接落到玻璃的表面上，这样激光光束就不会因玻璃积累灰尘而遮挡激光线了；同样也可以保证相机拍摄到完整而清晰的图像；

如图4、图5和图8所示，在透明板18的内侧板面的边沿处对称设置有两组自振动装置；每组自振动装置包括两个间隔设置的纽扣式振动电机19，每个纽扣式振动电机19直接采用粘接的方式贴敷在透明板18上，以实现当需要清理积灰的时候使纽扣电机通电运行发出震动，使得玻璃表面产生震动从而将吸附在玻璃表面的积灰直接震动脱落，从而起到清洁玻璃的作用；同时在位于邻侧的内侧框架10上开设线孔，便于将纽扣式振动电机19的引线通过线孔与穿出；

如图6所示，为了进一步同时将自振动装置稳定设置在内侧框架10和外侧框架9之间，内侧框架10由矩形内框、自矩形内框前侧边沿向前侧延伸形成的透明板安装部、以及自透明板安装部向外侧弯折并延伸形成的外侧框架固定部构成，使内侧固定有纽扣式振动电机19的透明板18设置在由矩形内框和透明板安装部所形成的环形槽内，且透明板18的外侧板面与透明板安装部的外表面齐平；外侧框架9为一矩形外框，其尺寸与内侧框架的固定部的尺寸相适应，使外侧框架9盖装在内侧框架10的外侧框架固定部的外表面上，并通过沿周向均布设置的多个螺钉将透明板18固定在外侧框架9和内侧框架10之间；其中，外壳17、内侧框架10和外侧框架9为一钢制结构，透明板18采用厚度为3mm的钢化玻璃，且在其外表面上覆有一层防静电镀膜，使得空气中的粉尘颗粒物很难附着在钢化玻璃表面，这样可以使得视窗的钢化玻璃长期保持干净、清晰；另外，为了保证防尘罩的密封性，在透明板与外侧框架之间通过设置在二者之间接触面上的密封件形成密封；透明板与内侧框架之间通过设置在二者之间接触面上的密封件形成密封；同时，在内侧框架10与外壳17之间通过设置在二者之间接触面上的密封件形成密封；

如图7所示，激光组件包括固定在激光模组调节架4上的激光模组5；激光模组5由两个激光发射装置构成，每个激光发射装置上交错排列有六个激光发射器，实现激光模组5朝向皮带底光线面发射出12条平行的激光；如图9所示，图像采集组件包括固定在相机调节架12上的相机13；相机13采用高清数码相机；

激光模组调节架和相机调节架结构相同；以如图7所示的相机调节架12为例进行说明，相机调节架12包括两块条形固定板12a、两块扇形调节板12b和一块矩形安装板12c构成；两块固定板12a平行且间隔设置，且在靠近每块固定板12a前端的位置上开设有两个圆形通孔；两块调节板12b对称设置在两块固定板12a的两侧，且两块调节板12b的小尺寸端位于前端，在每块调节板12b的小尺寸端开设有一个圆形通孔、大尺寸端开设有一个与扇形调节板12b的弧形边弧度一致弧形通孔，且其圆形通孔与弧形通孔之间的间距与固定板12a上两个圆形通孔的间距一致；安装板12c的背面固定在靠近两个调节板12b上开设圆形通孔的一端，且在安装板12c上开设有与相机或激光模组相匹配的安装孔，使激光模组5和相机13能够通过螺栓固定在其相应调节架的安装板12c上；两块调节板12b通过依次设置在两块固定板12a上位于同侧的圆形通孔内以及两块调节板12b上的圆形通孔内的转轴与两块固定板活动连接，并通过依次设置在两块固定板12a上另一个圆形通孔和两块调节板12b上弧形通孔内的螺栓将安装板12c以预设倾斜角度固定；其中，激光模组调节架和相机调节架通过将其条形固定板后端固定在外壳17的背板上，实现将激光组件和图像采集组件固定在防尘罩内；

如图10所示，每个防尘罩通过分别设置在其两侧两个限位调节组件实现防尘罩可拆卸固定在底板上；每个限位调节组件包括限位块6和限位块固定架3；其中，限位块6为一自其顶面斜向侧壁切削有一斜面的立方块结构，其位于斜面对侧的侧壁抵在防尘罩的侧壁上；限位块固定架3包括一块与限位块的斜面相配合的斜板、焊接固定在斜板底边并与限位块的斜面下方侧壁相配合的竖板、以及焊接固定在斜板和竖板后侧的背板；使限位块固定架3通过将斜板和竖板分别抵在限位块的斜面和斜面下方侧壁上，并通过将背板通过螺栓固定在支撑架体上，使防尘罩通过固定在其两侧的限位调节组件固定在支撑架体的设定位置上；该限位块固定架3在结构设计上与限位块6相互配合，使其压配在限位块6的斜面上对限位块6进行固定时，限位块6在竖直方向上和水平方向上同时受力，以保证其将防尘罩稳定固定在预设位置上；

如图2所示，支撑架体两侧对称设置有两个导轨固定架，使支撑架体架设在皮带框架的两根平行设置的槽钢8上；具体地，如图11和图12所示，导轨固定架由两个分别设置在位于同侧的支撑导轨端部的导轨固定支架2构成，每个导轨固定支架2包括上导轨固定架2a、下导轨固定架2b、u形调节架2c和固定板2d；

上导轨固定架2a由第一水平板以及沿第一水平板的长边方向间隔固定在第一水平板底面上的长竖板和短竖板构成，长竖板和第一短竖板相互平行且均垂直于第一水平板的底面；在第一水平板的两端各开设有一个轴向通孔，在位于长竖板和第一短竖板之间的水平板上开设有一个轴向通孔，且第一短竖板与位于其邻侧端部的轴向通孔的间距与皮带框架的槽钢的宽度相适应；在长竖板上自上而下间隔开设有多个径向通孔；

下导轨固定架2b由第二水平板和竖直设置在第二水平板的短边边侧的第二短竖板；在第二水平板的两端开设有两个轴向通孔，且第二水平板的两个轴向通孔分别与第一水平板上且位于第一短竖板两侧的两个轴向通孔一一对应，使上导轨固定架2a与下导轨固定架2b之间通过第一紧固螺栓2e和第二紧固螺栓2f可拆卸连接；当下轨固定架2b的第二短竖板贴合在上导轨固定架2a的长竖板上；

u形调节架2c由底板和垂直于底板且固定在底板对侧侧边处的两块侧板构成；底板竖直设置且在其上开设有一竖向的条形通孔，使其通过设置在底板的条形通孔内和长竖板上任意径向通孔内的第三紧固螺栓2h实现高度位置可调地固定在长竖板上；在位于上方的侧板上开设有与第一水平板另一端的轴向通孔对应的轴向通孔，使u形调节架2c通过设置在第一水平板另一端的轴向通孔内和u形调节架2c的上方侧板的轴向通孔内的第四紧固螺栓2g加固固定在上导轨固定架2a上；在位于u形调节架2c的下方的侧板上开设有两个轴向通孔；

固定板2d水平设置在位于下方的侧板上，且在固定板2d两侧分别开设有一条平行于固定板短边的第一条形通孔和一条平行于固定板长边的第二条形通孔；第一条形通孔与开设在u形调节架的下方侧板上的两个轴向通孔相对应，使固定板2d通过固定在该第一条形通孔和u形调节架的下方侧板上的两个轴向通孔内的两个第五紧固螺栓2i水平固定在u形调节架2c的下方侧板上；第二条形通孔与开设在支撑导轨1端部的两个轴向通孔相对应，使导轨固定支架2通过设置在第二条形通孔内和支撑导轨1端部的两个轴向通孔内的两个第六紧固螺栓固定在支撑架体上。

该输送机皮带运行状态图像采集装置在使用时，首先在皮带框架的两根平行设置的槽钢8各设置有两个导轨固定支架2，然后通过将设置在每条槽钢8上的两个导轨固定支架2的水平板与两条支撑导轨1的同侧端进行螺栓连接固定，将支撑架体安装在两条槽钢8之间；然后在支撑架体上设置两个防尘罩并利用限位调节块对其进行固定；接着，在位于两侧的防尘罩内分别安装激光组件和相机组件，同时通过调节位于一侧激光模组调节架使激光模组发出的12条激光线照射在皮带的下表面形成激光幕，同时通过调节位于另一侧相机调节架使相机镜头朝向激光幕以完成有效的图像采集；最后将透明板件通过螺栓安装在外壳前侧，即可通电运行该装置；安装好的输送机皮带运行状态图像采集装置顶部和底部分别距离上侧送料皮带15和下侧送料皮带16各留有50mm的安全距离；

在对运行中的皮带工作状态进行监测时，将该输送机皮带运行状态图像采集装置与图像分析装置联用；当皮带开启运送料的时候，转动的皮带会穿过激光线；当皮带无撕裂或穿孔的现象时，相机即会拍摄下如图13所示的图像，各条激光光线无断开现象；而当皮带有撕裂或穿孔的现象时，撕裂或穿孔的地方相应处的激光线就会出现如图14所示的断开的现象，此时，相机拍摄下该异常状态后即可通过与该输送机皮带运行状态图像采集装置联用的图像分析装置分析出皮带出现，启动报警，以通知操作人员及时停止皮带并于现场查看皮带撕裂或穿孔的部位，来确定是否进行维修和更换。