钢丝绳芯输送带太赫兹实时在线检测系统及方法与流程

本发明属于钢丝绳芯输送带检测领域，尤其涉及一种钢丝绳芯输送带太赫兹实时在线检测系统及方法。

背景技术：

在当前的输送带缺陷实时检测方案中，基于x射线成像的图像分析法和基于电磁理论的漏磁量测量方法应用最为广泛。

其中，x射线检测方法是一种基于x射线投影成像和计算机图像处理的无损探伤技术。该技术主要是采用x射线穿透输送带，投射到感应器上形成清晰的钢丝绳芯输送带内部结构图像，并通过计算机对图像进行保存、处理、分析。该技术能清晰直观地观察到钢丝绳芯输送带接头位置的运行状况，可以及时发现故障点，而且检测结果精准度极高。但是x射线检测方法存在以下缺陷：

(1)x射线检测技术却由于受到x射线的放射限制，只能进行小范围内的故障检测，对长距离的输送带检测就存在一定难度，不仅耗费大量的检测时间，更会增加检测工作强度，而在进行长距离的输送带检测时则必须保持其静止，只有这样才能保证检测质量，而输送带停止运行将会直接延长工作周期，运输效率也将会大大下降，难以完成胶带正常运行状态下自动化的检测，从而使得胶带的日常检测工作的开展存在限制性。

(2)设备笨重、价格昂贵，而且在进行检测过程中，x射线难免会照射到工作人员身上，如果工作人员长期进行高强度的检测工作，将会对身体造成极为严重的损害。

基于电磁式的检测方法在20世纪70年代由澳大利亚a.harrison提出。其原理是对钢丝绳芯输送带进行弱磁加载使钢丝绳芯均匀磁化，通过探伤传感器对钢丝绳芯上带有的磁性进行检测和分析，最后通过系统软件后处理，显示器即可直观地显示出各钢丝绳芯的位置和状态信息。

与x射线检测法相比，电磁式检测法结构简单、价格便宜、检测准确率较高，不会对人体造成辐射伤害。但是界面显示不够清晰直观，客户无法从检测报告中具体判断损伤位置及损伤程度。

综上所述，亟需一种降低成本，规避x射线检测法中x射线对人体辐射造成的伤害，同时又能准确检测钢丝绳芯输送带中短绳、锈蚀以及纵向撕裂这些缺陷的检测系统。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本发明的第一目的是提供一种钢丝绳芯输送带太赫兹实时在线检测系统，其成本低且规避x射线检测法中x射线对人体辐射造成的伤害，同时又能准确检测钢丝绳芯输送带的缺陷。

本发明的一种钢丝绳芯输送带太赫兹实时在线检测系统，包括：

位于钢丝绳芯输送带上方的太赫兹源和第一太赫兹探测器；

所述太赫兹源发射的太赫兹波覆盖在钢丝绳芯输送带上表面；

所述第一太赫兹探测器，用来检测经钢丝绳芯输送带上表面反射的太赫兹反射波并传送至处理器；

所述处理器，被配置为执行以下步骤：

接收太赫兹反射波并形成黑色阴影区；

若检测到黑色阴影区出现间断，则判定钢丝绳芯输送带相应位置发生短绳现象。

进一步的，所述检测系统还包括第二太赫兹探测器，其位于钢丝绳芯输送带下方；所述第二太赫兹探测器，用来检测透过钢丝绳芯输送带表面的太赫兹透射波。

进一步的，所述第二太赫兹探测器、太赫兹源和第一太赫兹探测器三者位置于同一条直线上。

进一步的，所述处理器，还被配置为执行以下步骤：

接收太赫兹透射波；

若检测到太赫兹透射波的太赫兹强度减弱，则判定钢丝绳芯输送带相应位置发生锈蚀现象。

进一步的，所述处理器，还被配置为执行以下步骤：

接收太赫兹反射波；

若检测到太赫兹反射波的太赫兹强度小于预设阈值，则判定钢丝绳芯输送带相应位置发生纵向撕裂现象。

进一步的，所述太赫兹源用来发送脉冲式太赫兹波；

所述处理器，还被配置为执行以下步骤：

接收经钢丝绳芯输送带上表面反射回来的第一太赫兹反射波以及经钢丝绳芯输送带下表面反射回来的第二太赫兹反射波；

第一太赫兹反射波和第二太赫兹反射波的波速相同且已知，再通过第一太赫兹反射波和第二太赫兹反射波的时间差，计算出钢丝绳芯输送带厚度。

进一步的，所述处理器还与报警器相连。

本发明的第二目的是提供一种钢丝绳芯输送带太赫兹实时在线检测系统的检测方法，其能够规避x射线检测法中x射线对人体辐射造成的伤害，同时又能准确检测钢丝绳芯输送带的缺陷。

本发明的钢丝绳芯输送带太赫兹实时在线检测系统的检测方法，包括：

处理器接收经钢丝绳芯输送带上表面反射的太赫兹反射波，形成黑色阴影区；

若检测到黑色阴影区出现间断，则判定钢丝绳芯输送带相应位置发生短绳现象。

进一步的，所述检测方法还包括：

处理器接收太赫兹透射波；

若检测到太赫兹透射波的太赫兹强度减弱，则判定钢丝绳芯输送带相应位置发生锈蚀现象。

进一步的，所述检测方法还包括：

处理器接收太赫兹反射波；

若检测到太赫兹反射波的太赫兹强度小于预设阈值，则判定钢丝绳芯输送带相应位置发生纵向撕裂现象。

进一步的，所述检测方法还包括：

处理器接收经钢丝绳芯输送带上表面反射回来的第一太赫兹反射波以及经钢丝绳芯输送带下表面反射回来的第二太赫兹反射波；

第一太赫兹反射波和第二太赫兹反射波的波速相同且已知，再通过第一太赫兹反射波和第二太赫兹反射波的时间差，计算出钢丝绳芯输送带厚度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明采用太赫兹来对钢丝绳芯输送带进行实时在线检测，而且太赫兹辐射是完全非电离的，能量比x射线低很多，对绝大部分的生物细胞无电离伤害，因此安全性更高。

(2)组成钢丝绳芯传送带的上下盖胶和芯胶的组成成分不同，对光的吸收强度也不同。由于x射线的穿透力极强，无法检测到胶带横向撕裂情况。而在撕裂处和未撕裂处，太赫兹波具有较为明显的透过率差，可以较为清晰的检测到胶带横向撕裂情况。

(3)本发明的钢丝绳芯输送带太赫兹实时在线检测系统成本低，规避了x射线检测法中x射线对人体辐射造成的伤害，同时又能准确检测钢丝绳芯输送带中短绳、锈蚀以及纵向撕裂这些缺陷的检测系统。

(4)本发明通过太赫兹波后向反射测量可以进行输送带厚度检测，而x射线检测及电磁式检测无法完成。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明的一种钢丝绳芯输送带太赫兹实时在线检测系统实施例一结构示意图。

图2是本发明的一种钢丝绳芯输送带太赫兹实时在线检测系统实施例二结构示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

术语解释：

太赫兹是指100ghz-10thz的电磁辐射，波长在0.03mm-3mm范围。在电磁频谱上，太赫兹波段两侧的红外和微波技术已经相对成熟，而介于两者之间的太赫兹技术目前正处于迅速的发展中。

在无损检测方面，太赫兹技术有着巨大的应用前景。太赫兹电磁信号对大部分干燥、非金属、非极性材料有较好的穿透能力，再结合各种成像技术，就可以对材料中的缺陷进行详细检测。太赫兹无损检测广泛应用于航天、雷达材料的检测。国外已有企业研发出针对无损检测应用的太赫兹设备，如美国的advancedphotonix公司、terasense公司以及德国的menlosystems公司等，但是尚未有将太赫兹技术应用在钢丝绳芯输送带检测领域的报道。

钢丝绳芯输送带一般由上下盖胶、芯胶以及钢丝绳组成。太赫兹波容易穿透上下盖胶以及芯胶，而无法穿过钢丝绳，通过太赫兹成像技术可以轻松发现钢丝绳发生断裂或者接头松动的具体位置。鉴于上述介绍，太赫兹技术完全可以应用到钢丝绳芯传送带在线检测系统中。

实施例一

图1是本发明的一种钢丝绳芯输送带太赫兹实时在线检测系统实施例一结构示意图。

如图1所示，本实施例的一种钢丝绳芯输送带太赫兹实时在线检测系统，包括：

位于钢丝绳芯输送带上方的太赫兹源和第一太赫兹探测器；

所述太赫兹源发射的太赫兹波覆盖在钢丝绳芯输送带上表面；

所述第一太赫兹探测器，用来检测经钢丝绳芯输送带上表面反射的太赫兹反射波并传送至处理器；

所述处理器，被配置为执行以下步骤：

接收太赫兹反射波并形成黑色阴影区；

若检测到黑色阴影区出现间断，则判定钢丝绳芯输送带相应位置发生短绳现象。

本实施例对断绳检测的原理为：

在输送带的上端放置一太赫兹源，下端放置一太赫兹检测器进行透射式在线检测。由于太赫兹波对钢丝绳芯输送带中的橡胶部分具有很强的透射率，而对钢丝绳具有强的反射率，因此在钢丝绳芯区域和橡胶区域对应的第一太赫兹检测器上将会有明显的强度亮暗区别。在钢丝绳芯未发生断裂的地方，第一太赫兹检测器上黑色阴影区域连续；而当钢丝绳芯某处发生断裂时，第一太赫兹检测器上黑色阴影区域就会间断不连续。将其画面实时显示在屏幕上，通过目测即可清晰分辨出钢丝绳芯断裂位置。在断绳处，第一太赫兹探测器检测到的黑色阴影区发生间断不连续。

实施例二

如图2所示，本实施例的一种钢丝绳芯输送带太赫兹实时在线检测系统，包括：

位于钢丝绳芯输送带上方的太赫兹源和第一太赫兹探测器；

位于钢丝绳芯输送带下方的第二太赫兹探测器；

所述第二太赫兹探测器，用来检测透过钢丝绳芯输送带表面的太赫兹透射波；

所述太赫兹源发射的太赫兹波覆盖在钢丝绳芯输送带上表面；

所述第一太赫兹探测器，用来检测经钢丝绳芯输送带上表面反射的太赫兹反射波并传送至处理器；

所述处理器，被配置为执行以下步骤：

接收太赫兹反射波并形成黑色阴影区；

若检测到黑色阴影区出现间断，则判定钢丝绳芯输送带相应位置发生短绳现象；

所述处理器，还被配置为执行以下步骤：

接收太赫兹透射波；

若检测到太赫兹透射波的太赫兹强度减弱，则判定钢丝绳芯输送带相应位置发生锈蚀现象。

例如：太赫兹透射波在开始检测时的太赫兹强度为q0，当在检测的过程中，太赫兹透射波的太赫兹强度变成q1且q1<q0，则判定钢丝绳芯输送带相应位置发生锈蚀现象。

在本实施例中，第二太赫兹探测器、太赫兹源和第一太赫兹探测器三者位置于同一条直线上。

本实施例的工作原理为：

太赫兹源发射的太赫兹波覆盖在钢丝绳芯输送带表面，输送带外面的橡胶层对太赫兹电磁辐射是透明的，输送带里面的钢丝绳芯对太赫兹波具有强反射特性，在断绳处，第一太赫兹探测器检测到的黑色阴影区发生间断不连续；

基于透射式检测的第一太赫兹检测器上钢丝绳芯区为黑色阴影区，而橡胶区为明亮区；反射式检测与其相反，在太赫兹源的同端放置第二太赫兹检测器，第二太赫兹检测器的面板上钢丝绳芯区为明亮区，橡胶区为黑色阴影区。钢丝生锈是由于钢丝中的铁原子被氧化形成疏松的氧化铁，生锈的钢丝表面一般比较粗糙，当太赫兹波照射在生锈的钢丝绳芯表面时会发生漫反射，直接反射回第二太赫兹检测器的面板上的太赫兹波强度降低。

在锈蚀处，第二太赫兹探测器检测到的太赫兹强度发生减弱，因此可以通过第一太赫兹探测器和第二太赫兹探测器分别检测钢丝绳芯输送带断绳和锈蚀问题。

在另一实施例中，所述处理器，还被配置为执行以下步骤：

接收太赫兹反射波；

若检测到太赫兹反射波的太赫兹强度小于预设阈值，则判定钢丝绳芯输送带相应位置发生纵向撕裂现象。

例如：若检测到的太赫兹反射波的太赫兹强度q小于qth，则判定钢丝绳芯输送带相应位置发生纵向撕裂现象。

其工作原理为：

组成钢丝绳芯传送带的上下盖胶和芯胶的组成成分不同，对太赫兹波的吸收强度也不同。而在撕裂处和未撕裂处，太赫兹波通过输送带后的强度衰减不同，因此第一太赫兹检测器检测到的太赫兹强度不同，通过检测太赫兹强度的变化即可较为清晰的检测到胶带横向撕裂情况。

在另一实施例中，所述太赫兹源用来发送脉冲式太赫兹波；

所述处理器，还被配置为执行以下步骤：

接收经钢丝绳芯输送带上表面反射回来的第一太赫兹反射波以及经钢丝绳芯输送带下表面反射回来的第二太赫兹反射波；

第一太赫兹反射波和第二太赫兹反射波的波速相同且已知，再通过第一太赫兹反射波和第二太赫兹反射波的时间差，计算出钢丝绳芯输送带厚度。

输送带厚度检测问题(需要采用脉冲式太赫兹波)：采用反射原理进行测量。太赫兹源发射的太赫兹波经过输送带上表面时会有一部分反射回来被第一太赫兹探测器探测到，另外一部分穿透输送带上表面进入内部。在输送带下表面处依然会发生反射，这部分反射波也被第一太赫兹探测器探测到。

第一太赫兹反射波和第二太赫兹反射波的波速相同且已知，通过上下表面反射太赫兹波的时间差即可计算出钢丝绳芯输送带厚度。

在另一实施例中，所述处理器还与报警器相连。

当检测到钢丝绳芯输送带发生某一缺陷时，处理器输出报警信息，报警器则报警来提示相应工作人员进行及时检测及维修。一旦出现上述缺陷问题，处理器对相关人员发出警报，并且控制输送机进入减速或停机状态，实现钢丝绳芯输送带断绳、锈蚀检测与预警。

本发明还提供了一种钢丝绳芯输送带太赫兹实时在线检测系统的检测方法，其能够规避x射线检测法中x射线对人体辐射造成的伤害，同时又能准确检测钢丝绳芯输送带的缺陷。

在一实施例中，钢丝绳芯输送带太赫兹实时在线检测系统的检测方法，包括：

处理器接收经钢丝绳芯输送带上表面反射的太赫兹反射波，形成黑色阴影区；

若检测到黑色阴影区出现间断，则判定钢丝绳芯输送带相应位置发生短绳现象。

在另一实施例中，所述检测方法还包括：

处理器接收太赫兹透射波；

若检测到太赫兹透射波的太赫兹强度减弱，则判定钢丝绳芯输送带相应位置发生锈蚀现象。

在另一实施例中，所述检测方法还包括：

处理器接收太赫兹反射波；

若检测到太赫兹反射波的太赫兹强度小于预设阈值，则判定钢丝绳芯输送带相应位置发生纵向撕裂现象。

在另一实施例中，所述检测方法还包括：

处理器接收经钢丝绳芯输送带上表面反射回来的第一太赫兹反射波以及经钢丝绳芯输送带下表面反射回来的第二太赫兹反射波；

第一太赫兹反射波和第二太赫兹反射波的波速相同且已知，再通过第一太赫兹反射波和第二太赫兹反射波的时间差，计算出钢丝绳芯输送带厚度。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。