一种皮带机智能纠偏系统的制作方法

本公开涉及煤矿皮带机领域，具体涉及一种皮带机智能纠偏系统。

背景技术：

1、皮带机的作用是将物料进行远距离的传输，但是在皮带运输过程中，皮带跑偏是皮带机在运输作业过程中最为常见的故障。皮带机发生跑偏现象时皮带在运行过程中偏离正常轨道，会使皮带边缘和机架摩擦引起系统故障停机、生产中断甚至安全事故，同时造成物料洒落从而需要大量人工清理。若不及时加以改正，直接影响生产作业效率和设备安全运行。

2、造成皮带跑偏的原因有很多，根本原因在于皮带所受的外力在皮带宽度方向上的合力不为零或垂直于皮带宽度方向上的拉应力不均匀，例如物料卸载点不在输送带中间、皮带机安装不正、输送带质量问题等，从而导致托辊或滚筒等对皮带的反力产生一个向一侧的分力，在此分力的作用下引起皮带向一侧偏移。

3、现有的皮带监测系统精确度不高且很难做到实时监控皮带情况，在皮带发生跑偏时无法及时自动进行纠偏。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开的目的是提供一种皮带机智能纠偏系统，从而解决或者至少缓解了现有技术中存在的上述问题和其它方面的问题中的一个或多个。

2、为了实现前述目的，本公开提供了一种皮带机智能纠偏系统，其中，所述智能纠偏系统包括：

3、跑偏检测装置，所述跑偏检测装置实时检测输送带的跑偏状况；

4、plc电控系统，所述plc电控系统采集所述跑偏检测装置的跑偏信号和所述皮带机的运行信号，并基于所述跑偏信号和所述运行信号发送控制指令至纠偏执行机构；以及

5、所述纠偏执行机构，所述纠偏执行机构接收所述plc电控系统的控制指令并执行纠偏，所述纠偏通过调整所述输送带的张紧力以及调整所述纠偏执行机构的位置实现。

6、在如前所述的智能纠偏系统中，可选地，所述输送带包括上输送带和下输送带，所述纠偏执行机构包括设置在所述上输送带处的纠偏托辊和设置在所述下输送带处的纠偏滚筒。

7、在如前所述的智能纠偏系统中，可选地，所述跑偏检测装置包括三维监测摄像机，所述智能纠偏系统依据基于所述三维监测摄像机获取的所述上输送带和所述下输送带两侧的运行轨迹和位移范围判断所述跑偏状况，一旦监测到所述上输送带或所述下输送带的一侧运行范围变化超出其设定阈值则发出所述跑偏信号，并且所述智能纠偏系统向监测主机发出输送带跑偏警报信号。

8、在如前所述的智能纠偏系统中，可选地，所述三维监测摄像机包括分别安装在皮带机的机头和机尾的纠偏托辊处的上输送带三维监测摄像机和分别安装在所述皮带机的机头和机尾的纠偏滚筒处的下输送带三维监测摄像机，所述上输送带三维监测摄像机在经过所述上输送带的中心线的垂面内倾斜地朝向所述上输送带，所述下输送带三维监测摄像机在经过所述下输送带的中心线的垂面内倾斜地朝向所述下输送带。

9、在如前所述的智能纠偏系统中，可选地，所述监测主机包括数据处理模块，所述数据处理模块对所述三维监测摄像机获取的图像进行实时处理，所述实时处理包括图像平滑处理、图像分割与直线检测、直线参数解析及托辊裸露面积计算，并根据所述裸露面积判断所述跑偏状况。

10、在如前所述的智能纠偏系统中，可选地，所述图像平滑处理通过多尺度高斯核函数捕捉所述图像的多尺度结构，再经过高斯滤波得到平滑的图像。

11、在如前所述的智能纠偏系统中，可选地，所述图形分割与直线检测使用基于canny边缘检测的分割方法将图像分成多个区域，再构建使用极坐标系的霍夫空间，将所述图像的直线参数从笛卡尔坐标系转换为极坐标系，对于所述霍夫空间中的每个边缘点的坐标进行投票累加，根据累加值较高的位置能够反推出笛卡尔坐标系的直线参数，从而确定待测输送带在所述图像中的位置和边缘。

12、在如前所述的智能纠偏系统中，可选地，所述直线参数解析根据霍夫空间中的极坐标参数值，将直线的极径和极角转换回图像原笛卡尔坐标系中的直线参数，从而得到图像中检测到的直线。

13、在如前所述的智能纠偏系统中，可选地，所述跑偏检测装置包括位置传感器，所述智能纠偏系统依据基于所述位置传感器获取的所述输送带的位置参数和偏移参数来判断所述跑偏状况，一旦监测到所述输送带的一侧运行范围变化超出其设定阈值则发出所述跑偏信号，并且所述智能纠偏系统向监测主机发出输送带跑偏警报信号。

14、在如前所述的智能纠偏系统中，可选地，所述plc电控系统包括用于自动控制纠偏的上位机监控系统、用于传输信号的交换机和用于手动控制纠偏的现场电控箱，所述上位机监控系统的监测主机选用算法服务器，所述算法服务器将所述跑偏信号、预先设定的零点信号、所述纠偏执行机构的摆动角度信号进行算法分析，并输出纠偏信号至所述纠偏执行机构内部的伺服控制器，所述伺服控制器控制伺服电机完成所述纠偏执行机构的运动速度和角度控制，同时根据调偏实时情况连续调节摆动角度。

15、本公开提出了一种皮带机智能纠偏系统，通过安装传感器并采集皮带的位置、偏移等参数，纠偏系统可以实时监测皮带机的运行状态，及时发现和报警输送带跑偏问题。通过合理的数据采集和处理，可以得到准确可靠的皮带机状态信息、实现故障预警功能，提前发现潜在的风险并及时采取措施进行维修和保养。本公开可以实时对皮带机进行监测、分析和控制，及时发现和纠正输送带跑偏的问题，大幅度提高皮带机的运行效率和可靠性、减少故障发生率、降低维护成本、提高生产效益。

技术特征：

1.一种皮带机智能纠偏系统，其特征在于，所述智能纠偏系统包括：

2.如权利要求1所述的智能纠偏系统，其特征在于，所述输送带包括上输送带和下输送带，所述纠偏执行机构（2）包括设置在所述上输送带处的纠偏托辊（3）和设置在所述下输送带处的纠偏滚筒（4）。

3.如权利要求2所述的智能纠偏系统，其特征在于，所述跑偏检测装置（1）包括三维监测摄像机，所述智能纠偏系统依据基于所述三维监测摄像机获取的所述上输送带和所述下输送带两侧的运行轨迹和位移范围判断所述跑偏状况，一旦监测到所述上输送带或所述下输送带的一侧运行范围变化超出其设定阈值则发出所述跑偏信号，并且所述智能纠偏系统向监测主机（6）发出输送带跑偏警报信号。

4.如权利要求3所述的智能纠偏系统，其特征在于，所述三维监测摄像机包括分别安装在皮带机的机头和机尾的纠偏托辊（3）处的上输送带三维监测摄像机（7）和分别安装在所述皮带机的机头和机尾的纠偏滚筒（4）处的下输送带三维监测摄像机（8），所述上输送带三维监测摄像机（7）在经过所述上输送带的中心线的垂面内倾斜地朝向所述上输送带，所述下输送带三维监测摄像机（8）在经过所述下输送带的中心线的垂面内倾斜地朝向所述下输送带。

5.如权利要求3所述的智能纠偏系统，其特征在于，所述监测主机（6）包括数据处理模块（9），所述数据处理模块（9）对所述三维监测摄像机获取的图像进行实时处理，所述实时处理包括图像平滑处理、图像分割与直线检测、直线参数解析及托辊裸露面积计算，并根据所述裸露面积判断所述跑偏状况。

6.如权利要求5所述的智能纠偏系统，其特征在于，所述图像平滑处理通过多尺度高斯核函数捕捉所述图像的多尺度结构，再经过高斯滤波得到平滑的图像。

7.如权利要求5所述的智能纠偏系统，其特征在于，所述图形分割与直线检测使用基于canny边缘检测的分割方法将图像分成多个区域，再构建使用极坐标系的霍夫空间，将所述图像的直线参数从笛卡尔坐标系转换为极坐标系，对于所述霍夫空间中的每个边缘点的坐标进行投票累加，根据累加值较高的位置能够反推出笛卡尔坐标系的直线参数，从而确定待测输送带在所述图像中的位置和边缘。

8.如权利要求7所述的皮带机智能纠偏系统，其特征在于，所述直线参数解析根据霍夫空间中的极坐标参数值，将直线的极径和极角转换回图像原笛卡尔坐标系中的直线参数，从而得到图像中检测到的直线。

9.如权利要求1所述的智能纠偏系统，其特征在于，所述跑偏检测装置（1）包括位置传感器（10），所述智能纠偏系统依据基于所述位置传感器（10）获取的所述输送带的位置参数和偏移参数来判断所述跑偏状况，一旦监测到所述输送带的一侧运行范围变化超出其设定阈值则发出所述跑偏信号，并且所述智能纠偏系统向监测主机（6）发出输送带跑偏警报信号。

10.如权利要求1所述的智能纠偏系统，其特征在于，所述plc电控系统包括用于自动控制纠偏的上位机监控系统、用于传输信号的交换机（11）和用于手动控制纠偏的现场电控箱（12），所述上位机监控系统的监测主机（6）选用算法服务器，所述算法服务器将所述跑偏信号、预先设定的零点信号、所述纠偏执行机构（2）的摆动角度信号进行算法分析，并输出纠偏信号至所述纠偏执行机构（2）内部的伺服控制器（13），所述伺服控制器（13）控制伺服电机（14）完成所述纠偏执行机构（2）的运动速度和角度控制，同时根据调偏实时情况连续调节摆动角度。

技术总结
本公开涉及一种皮带机智能纠偏系统。所述智能纠偏系统包括：跑偏检测装置，所述跑偏检测装置实时检测输送带的跑偏状况；PLC电控系统，所述PLC电控系统采集所述跑偏检测装置的跑偏信号和所述皮带机的运行信号，并基于所述跑偏信号和所述运行信号发送控制指令至纠偏执行机构；以及纠偏执行机构，所述纠偏执行机构接收所述PLC电控系统的控制指令并执行纠偏，所述纠偏通过调整所述输送带的张紧力以及调整所述纠偏执行机构的位置实现。本公开实现了对皮带机的实时监测、分析和控制，及时发现和纠正输送带跑偏的问题，大幅度提高了皮带机的运行效率和可靠性、减少故障发生率、降低维护成本、提高生产效益。

技术研发人员：郗存根,刘宁,刘冰,夏祥武,赵明辉,王建勇,阴振坤,邓宇健
受保护的技术使用者：中煤科工集团上海有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15