钢丝绳芯输送带的异常状态检测系统和检测方法

本发明涉及输送带生产监控，特别涉及一种钢丝绳芯输送带的异常状态检测系统和检测方法。

背景技术：

1、输送带是散料运输工程中最为重要的核心部件，对保障国家能源安全生产、原材料市场稳定具有重大战略意义。由于其服役工况极为严苛，经常因落料冲击、物料夹杂、金属异物等引起计划外停机，造成巨大经济损失，甚至会引发重大安全事故。因此，对输送带的状态监测具有重要的意义。

2、目前在对输送带的状态进行监测时，采用的检测方式有x光探伤方式、预埋方式、超声波方式、ccd成像方式、红外线方式和射频方式等，但这些方式的检测装置结构复杂，成本高，对环境要求苛刻，而且还对人体健康有害。还有一些相对简单的检测方式，比如导电橡胶型、弦线型和漏料检测型等，然而这些方式对输送带表面的损伤经常无法及时准确检测到。而且更重要的是，这些方式所需的检测设备通常和输送带是接触的，而输送带在运行过程中避免不了发生抖动，尤其是在复杂环境下，输送带的抖动现象更加明显，进而导致检测装置产生振动。如此，检测装置中的各检测元件无法准确进行信号采集和测量，导致对输送带异常状态检测的准确性较差。

技术实现思路

1、有鉴于此，针对以上不足，有必要提出一种钢丝绳芯输送带的异常状态检测系统和检测方法，以提高输送带异常状态检测的准确性。

2、第一方面，本发明提供了一种钢丝绳芯输送带的异常状态检测系统，包括：支撑机构、电容检测机构、厚度检测机构、损伤检测机构、控制模块和上位机；

3、所述支撑机构包括支撑架、安装板、第一托辊、第二托辊和第三托辊，所述第一托辊和第二托辊安装在所述支撑架的一侧，第一托辊的安装高度高于第二托辊，所述第一托辊和第二托辊之间形成有间隙，且能够在输送带经过该间隙时夹紧输送带；所述第三托辊安装于所述支撑架的另一侧，且该第三托辊的安装高度与所述第二托辊的安装高度处于同一水平面，用于托举输送带；所述安装板固定安装在位于所述第一托辊和第三托辊之间的支撑架上，且位于输送带的上方；所述电容检测机构固定安装在位于所述第二托辊和安装板之间的支撑机构上，且经过所述间隙的输送带能够穿过电容检测机构的两个极板之间形成的电容检测区，用于采集输送带的电容信号；所述厚度检测机构和所述损伤检测机构固定安装在位于所述安装板和第三托辊之间的支撑机构上，且均位于输送带的上方，用于分别采集表征输送带厚度和表面损伤状态的数据；所述控制模块固定安装在所述安装板上，所述上位机与所述控制模块通信连接，所述控制模块分别与所述电容检测机构、厚度检测机构和损伤检测机构电性连接，用于接收所述电容检测机构、所述厚度检测机构和所述损伤检测机构采集到的数据，并将该数据发送至所述上位机，以由上位机根据发送的数据确定输送带的异常状态。

4、优选的，所述支撑架包括工型底座、立柱、第一固定横梁和第二固定横梁，所述立柱包括四个，分别以垂直于地面的角度固定在所述工型底座的四个顶点处；所述第一固定横梁包括两个，所述工型底座的每一个横向梁上的两个立柱的顶端搭接一个第一固定横梁，且每一个第一固定横梁均与下方正对的工型底座的横向梁平行；所述安装板的两端分别固定安装在两个第一固定横梁的一端，另一端以下沉的方式固定安装有所述第三托辊；所述第二固定横梁包括两个，两个第二固定横梁分别向外垂直安装在靠近所述安装板的两个立柱上，两个第二固定横梁的顶端处分别固定安装有所述第一托辊和第二托辊。

5、优选的，所述电容检测机构包括固定板、下绝缘板、上绝缘板、上极板、下极板和支撑柱；所述固定板包括设置于支撑架两侧的两个，且均为l型结构，每一个固定板的两端分别固定安装在立柱和下绝缘板的底面，所述支撑柱包括四个，分别垂直固定在所述下绝缘板上表面的四个拐角，所述上绝缘板固定在各支撑柱的上端，且与所述下绝缘板正对平行；所述上极板和下极板分别固定安装在上绝缘板和下绝缘板上，且上极板和下极板均与穿过上极板和下极板之间的输送带平行；所述上极板和下极板通过线缆与所述控制模块连接，用于将采集到的电容信号传输至控制模块。

6、优选的，所述厚度检测机构包括第一直线滑台、第一旋转轴、第一传感器安装组件、第一测距传感器、第二直线滑台、第二旋转轴、第二传感器安装组件、第二测距传感器、第一步进电机和同步带轮；所述第一直线滑台的两端分别固定在两个第一固定横梁的上表面，所述第一步进电机固定在第一直线滑台的一端，第一旋转轴设置于所述第一直线滑台上，且一端与所述第一步进电机的驱动端转动连接，以由所述第一步进电机驱动第一旋转轴旋转；所述第一传感器安装组件与第一旋转轴驱动连接，以在所述第一旋转轴旋转时驱动第一传感器安装组件沿第一直线滑台的方向运动，所述第一测距传感器固定安装于所述第一传感器安装组件上，且传感器探头正对下方经过的输送带；所述第二直线滑台的两端分别固定在两个第一固定横梁的下表面，且位于所述第一直线滑台的正下方，所述同步带轮固定在所述第二直线滑台上与第一步进电机同侧的一端，同步带轮与所述第一步进电机传动连接，所述第二旋转轴设置于所述第二直线滑台上，且一端与所述同步带轮转动连接，以由所述第一步进电机驱动第二旋转轴旋转；所述第二传感器安装组件与第二旋转轴驱动连接，以在第二旋转轴旋转时驱动第二传感器安装组件沿着第二直线滑台的方向运动，所述第二测距传感器固定安装在所述第二传感器安装组件上，且传感器探头正对上方经过的输送带。

7、优选的，所述损伤检测机构包括第三直线滑台、第三旋转轴、摄像安装组件、摄像组件和第二步进电机；所述第三直线滑台的两端分别固定在第一固定横梁的上表面，所述第二步进电机固定在第三直线滑台上与所述第一步进电机同侧的一端，所述第三旋转轴设置于所述第三直线滑台上，且一端与所述第二步进电机的驱动端转动连接，以由所述第二步进电机驱动第三旋转轴旋转，所述摄像安装组件与所述第三旋转轴驱动连接，以在所述第三旋转轴旋转时驱动摄像安装组件沿第三直线滑台的方向运动，所述摄像组件安装于所述摄像安装组件上，且摄像头正对下方经过的输送带。

8、优选的，所述损伤检测机构还包括照明组件，该照明组件固定安装在所述摄像安装组件上，且照明区域能够覆盖摄像组件在输送带上的拍摄区域。

9、优选的，该系统还包括固定安装于所述安装板上的运动控制机构，该运动控制机构分别与所述第一步进电机和第二步进电机电性连接，用于对第一步进电机和第二步进电机的正反转和工作参数进行控制；所述运动控制机构与所述上位机通信连接，用于接收所述上位机下发的第一步进电机和第二步进电机的控制指令，以及向上位机上传第一步进电机和第二步进电机的工作参数。

10、优选的，所述支撑架上靠近输送带的位置还固定有测温组件，该测温组件与所述控制模块电性连接，用于采集输送带周边的温度，并将采集的数据发送至所述控制模块。

11、优选的，所述安装板上还设置有供电模块，其与各用电组件相连接，用于为各用电组件供电。

12、第二方面，本发明提供了一种钢丝绳芯输送带的异常状态检测方法，该方法的实施主体为第一方面所述的钢丝绳芯输送带的异常状态检测系统，该方法包括如下步骤：

13、步骤101：将系统架设安装在待检测的钢丝绳芯输送带上，使待测输送带运动时能够经过支撑机构的第一托辊和第二托辊形成的间隙、电容检测机构的上下极板之间、厚度检测机构的第一测距传感器和第二测距传感器之间、损伤检测机构的摄像组件下方和第三托辊的上方；

14、步骤102：对各机构进行校准，并在校准完成后启动系统对待测输送带进行检测；

15、步骤103：利用控制模块接收电容检测机构、厚度检测机构、损伤检测机构和测温组件采集的数据，并将数据处理后发送至上位机；

16、步骤104：所述上位机根据电容检测机构采集到的数据和预先存储的输送带正常状态的数据进行比较分析，确定待测输送带是否存在断丝故障；所述上位机根据厚度检测机构的第一测距传感器检测到的数据、第二测距传感器检测到的数据以及第一测距传感器和第二测距传感器之间的距离，确定待测输送带是否存在磨损故障；所述上位机根据损伤检测机构采集到的图像数据和基于深度学习预先训练的损伤识别模型，确定待测输送带表面是否出现损伤；以及，所述上位机根据所述测温组件采集到的数据确定待测输送带是否存在高温异常的故障。

17、由上述技术方案可知，本发明实施例提供的钢丝绳芯输送带的异常检测系统和检测方法中，该系统包括了支撑机构、电容检测机构、厚度检测机构、损伤检测机构、控制模块和上位机，其中支撑机构中的第一托辊、第二托辊和第三托辊能够对输送带进行夹持和托举，避免其与各检测机构直接接触，如此可以避免由于输送带的抖动而导致的检测结果不准确，进而达到提高输送带异常状态检测准确性的目的。此外，本发明提供的系统通过电容检测机构、厚度检测机构和损伤检测机构能够同时对输送带的钢丝断丝状态、输送带厚度以及输送带表面的损伤等状态进行检测，实现了不同损伤类型的检测，进一步提高了输送带异常状态检测的准确性。