刚性罐道平整度缺陷先期检测装置及其检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种适用于煤矿立井提升的刚性罐道平整度缺陷先期检测装置及方法。
【背景技术】
[0002]立井提升是煤矿生产的主要形式，而刚性罐道是立井提升系统的重要组成部分。罐道是立井提升中提升容器(箕斗和罐笼)的运行轨道，其平整程度决定了提升容器在提升过程中平稳性和安全性。由于井筒变形、安装误差和摩擦冲击损坏等原因，刚性罐道易于发生变形和弯曲等缺陷，在刚性罐道上造成翘曲和凸起，影响罐道的平整度，对提升容器的安全运行造成重大威胁，甚至会造成卡罐等严重恶性事故。
[0003]传统的罐道检测多采用测斜仪、钢丝悬吊法等，近年来也有学者研宄采用在提升容器上安装倾角传感器、加速度传感器、位移传感器、激光器等，依靠提升容器的往复提升对罐道进行检测。专利号为CN 200720033584.8的刚性罐道状态检测装置采用在提升容器上安装加速度传感器、倾角传感器和计程传感器来判断罐道典型故障。专利号为CN200810157269.5的基于光电接收阵列的罐道形状激光检测仪利用提升装置中的激光阵列进行测距定位，来提高罐道检测精度。专利号为CN 201320174060.6的竖井提升机罐道无线移动视频监查装置采用在提升容器上安装移动摄像机的方式进行罐道检测。
[0004]因此，目前对刚性罐道的检测主要存在以下问题:第一，采用传统的罐道检测方法，占用较多的人力和生产时间；第二，采用在提升容器上安装传感器需解决供电、无线信号传输等问题，在井筒恶劣的环境和窄长空间无线传输衰减干扰等影响下，带来较大的维护生产成本，同时，提升容器在井筒中的晃动和煤炭矸石装卸载时冲击等，也对传感器采集数据的准确性和可靠性带来严重影响，影响罐道检测的准确度；第三，多采用在提升过程中以提升容器为载体对罐道进行检测，缺乏对提升容器启动前的罐道先期检测，对罐道的突发缺陷缺乏有效地检测。
【发明内容】
[0005]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种刚性罐道平整度缺陷先期检测装置及其检测方法，实现在提升机打点提升前，对罐道平整度进行先期快速可靠检测，有效避免卡罐等恶性事故的发生。
[0006]技术方案:为实现上述目的，本发明的技术方案如下:
[0007]刚性罐道平整度缺陷先期检测装置，包括伸缩机构基座、伸缩杆、支座、激光器、摄像头，所述伸缩机构基座固定设置在井壁上，并与提升机主控器连接，所述伸缩机构基座前端设置伸缩杆，所述伸缩杆顶端与支座后部连接，所述伸缩杆牵引支座在罐道上端面来回运动，在所述支座的前部设置激光器和摄像头，所述激光器和摄像头沿罐道方向垂直布置。
[0008]所述激光器和摄像头两者贴近布置，同时激光器的激光发射方向与摄像头的拍摄方向一致。
[0009]所述提升机主控器的信号输出端与伸缩机构基座的信号输入端连接，控制伸缩杆的收缩运动，所述摄像头的信号输出端与提升主控器的信号输入端连接，当检测到罐道平整度正常时，摄像头发出信号开启提升机主控器正常提升，当检测到罐道平整度异常时，摄像头发出信号关闭提升机主控器正常提升。
[0010]刚性罐道平整度缺陷先期检测装置的检测方法:
[0011]a、将伸缩机构基座连接到提升机主控器，并固定伸缩机构基座在井壁上，伸缩杆顶端连接到支座后部，激光器和摄像头贴近固定在支座前部，且沿罐道方向垂直布置；
[0012]b、当提升机将要打点提升时，提升机主控器命令伸缩机构基座的伸缩杆伸出并推动支座水平伸出，直到激光器的发射头和摄像头刚好探出罐道后停止；
[0013]C、启动激光器和摄像头，摄像头正对罐道垂直方向进行拍摄，采集罐道底部的激光光斑图像；
[0014]d、当激光光斑图像亮度均匀分布时，则表示罐道平整度无缺陷，此时提升机主控器命令伸缩杆缩回，直到装置不影响矿井正常提升时停止，同时摄像头发送信号到提升机主控器表明罐道平整度正常，可以正常提升；
[0015]e、当激光光斑图像亮度分布不均，靠近罐道一侧出现异常亮光斑和阴影时，则表示罐道上有翘曲或凸起，此时摄像头发送信号到提升机主控器表明罐道平整度异常，存在翘曲或凸起，需要对进行检修后才能正常提升，此时故障罐道距离井底的位置H为:
[0016]H= cot ( a ) X (L-L1)
[0017]其中，α为激光器的激光发散角，L为阴影边缘距离罐道的最大距离，L1S异常亮光斑和阴影边缘距离罐道的最大距离。
[0018]有益效果:本发明将激光器置于罐道顶端并沿垂直方向发射激光，采用摄像头正对罐道进行拍摄，利用罐道上翘曲和突出对激光光幕的遮蔽来判定罐道缺陷和诊断缺陷位置，适用于立井提升刚性罐道的平整度缺陷检测。同时，本装置结构简单，兼具可靠性和时效性，利用激光器启动快、激光传输距离远、发散角小等优势，实现在提升机打点提升前，对罐道平整度进行先期快速可靠检测，有效避免卡罐等恶性事故的发生，在本技术领域内具有广泛的实用性，经济效益明显。
【附图说明】
[0019]附图1为本发明的结构和原理示意图。
[0020]图中:1_井壁，2-罐道，3-摄像头，4-激光器，5-支座，6-伸缩杆，7-伸缩机构基座，8-提升机主控器。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0022]如附图1所示，刚性罐道平整度缺陷先期检测装置，包括伸缩机构基座7、伸缩杆6、支座5、激光器4、摄像头3，所述伸缩机构基座7固定设置在井壁I上，并与提升机主控器8连接，所述伸缩机构基座7前端设置伸缩杆6，所述提升机主控器8的信号输出端与伸缩机构基座7的信号输入端连接控制伸缩杆的收缩运动。所述伸缩杆6顶端与