基于X光重构的钢丝绳芯输送带厚度在线检测装置及方法与流程

本发明涉及输送带磨损在线检测技术领域，具体涉及一种基于x光重构的钢丝绳芯输送带厚度在线检测装置及方法。

背景技术：

皮带传输系统，在各个领域(如港口、电力、煤炭、冶金等系统)的物料传输中起着主导的作用。当前，皮带传输系统是煤矿生产的重要组成部分，皮带传输系统的线路长且环节多，由各种传输设备配套而成，如果传输线路某个环节中断，就会使物料传输作业陷入停顿，甚至会导致全面停工。因此，高效、安全和可靠的传输工作，对提高生产效率和改善传输的技术、加大经济指标有很大的影响。钢丝绳芯输送带显然成为了输送系统的生命线，因此，其是否能始终处于平稳、可靠的运行状态显得至关重要。

但是，由于现场的工作负荷、工况条件以及运载的矿石种类不同，都会使钢丝绳芯输送带损坏消耗，出现盖胶异常磨损、内衬钢丝露芯异常，一旦露芯部位被皮带系统沿线的钢结构或和托辊支架等物件挂卡或钩住，其后果轻则是造成钢丝绳芯输送带局部开裂或切边，重则撕裂整条钢丝绳芯输送带，同时，由于地基沉降，导致皮带机架变形移位，在作业过程中钢丝绳芯输送带的异常跑偏未及时调整，以及在输送系统沿线的结构上大量积料未清除等众多因素的存在，都会加剧钢丝绳芯输送带的磨损，产生上述提及的钢丝绳芯输送带异常伤害发生。

同时，钢丝绳芯输送带整体磨损基本上均匀，当上盖胶厚度剩2-3mm即可做报废更换处理。因此，将钢丝绳芯输送带的磨损发展趋势，作为其倾向管理的重要环节来落实的，是较为重要的。若钢丝绳芯输送带的磨损超标，甚至钢丝露芯异常，若不能得到及时修复和控制，是造成钢丝绳芯输送带失效的最直接原因，如何能够快速实时的对钢丝绳芯输送带运行时的厚度进行有效的检测，是当前急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术中不能快速实时有效钢丝绳芯输送带运行时的厚度进行检测的问题。本发明的基于x光重构的钢丝绳芯输送带厚度在线检测装置及方法，根据x光重构，实时得到钢丝绳芯输送带运行过程中的厚度，能够快速实时的对钢丝绳芯输送带运行时的厚度进行有效的检测，减少了皮带传输系统的不定期维修和停机检修的时间，杜绝了皮带传输系统的安全隐患，提高了皮带传输机的使用寿命，为安全生产起到保驾护航的作用，为促进经济发展有着重要的现实意义，具有广泛的应用前景。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于x光重构的钢丝绳芯输送带厚度在线检测装置，包括预埋识别芯片单元、x光发射单元、x光接收单元、三维数据处理单元和厚度磨损预警单元，

所述预埋识别芯片单元，埋设在钢丝绳芯输送带的接头位置，用于发送该段钢丝绳芯输送带的位置信息给三维数据处理单元；

所述x光发射单元，用于发射单色窄束x光光线；

所述x光接收单元，用于接收x光发射单元发射的单色窄束x光光线；

所述三维数据处理单元，用于三维重构钢丝绳芯输送带在线运行时的厚度数据，并与标准钢丝绳芯输送带的厚度做比较，当在线运行的钢丝绳芯输送带厚度值小于标准钢丝绳芯输送带，且低于报警阈值时输出报警信号，并将报警信息上传，上报钢丝绳芯输送带该磨损段的位置信息、厚度信息；

所述厚度磨损预警单元，用于接收三维数据处理单元输出的报警信号，发出报警，

所述x光发射单元、x光接收单元，分别安装在钢丝绳芯输送带的回程工作面与非工作面的两侧，且相互对应垂直于钢丝绳芯输送带的表面，且均固定在输送机机架上，用于透射钢丝绳芯输送和接收透射钢丝绳芯输送后x光的剩余量，经过计算得到钢丝绳芯输送带在线运行时的厚度数据；

所述预埋识别芯片单元、x光发射单元、x光接收单元分别与三维数据处理单元相连接，所述三维数据处理单元与厚度磨损预警单元相连接。

前述的基于x光重构的钢丝绳芯输送带厚度在线检测装置，所述x光发射单元设置有单色窄束x光光线发生器，所述x光接收单元内设置有单能x光接收板卡。

前述的基于x光重构的钢丝绳芯输送带厚度在线检测装置，所述预埋识别芯片单元粘接在钢丝绳芯输送带的带体内部，用于识别该段钢丝绳芯输送带的位置，并发送该段钢丝绳芯输送带的位置信息给三维数据处理单元。

前述的基于x光重构的钢丝绳芯输送带厚度在线检测装置，所述预埋识别芯片单元为无源射频传感器、无源线圈或条形金属片。

前述的基于x光重构的钢丝绳芯输送带厚度在线检测装置，所述预埋识别芯片单元为无源射频传感器时，所述三维数据处理单元，包括第一单片机、第一fpga、第一rs485通信电路和射频接收器，所述第一fpga、第一rs485通信电路、射频接收器分别与第一单片机相连接，所述射频接收器用于与预埋识别芯片单元建立连接，所述第一rs485通信电路用于连接上位机，所述第一fpga，用于处理x光接收单元接收的数据。

前述的基于x光重构的钢丝绳芯输送带厚度在线检测装置，所述预埋识别芯片单元为无源线圈或条形金属片时，所述三维数据处理单元，包括第二单片机、第二fpga、第二rs485通信电路、涡流检测器，所述第二fpga、第二rs485通信电路、涡流检测器与第二单片机相连接，所涡流检测器用于与预埋识别芯片单元建立连接，所述第二rs485通信电路用于连接上位机，所述第二fpga，用于处理x光接收单元接收的数据。

一种基于x光重构的钢丝绳芯输送带厚度在线检测方法，包括以下步骤，

步骤(a)，将x光发射单元、x光接收单元分别安装在钢丝绳芯输送带回程工作面与非工作面的两侧，将预埋识别芯片单元埋设在钢丝绳芯输送带的接头位置，构建钢丝绳芯输送带厚度在线检测环境；

步骤(b)，配置钢丝绳芯输送带厚度的额定阈值t0、报警阈值，所述报警阈值为75％t0；

步骤(c)，根据预埋识别芯片单元，实时记录该段钢丝绳芯输送带在线运行的位置信息，并发送给三维数据处理单元；

步骤(d)，根据x光发射单元发送的单色窄束x光光线穿透钢丝绳芯输送带，会产生信号衰减，x光接收单元采集钢丝绳芯输送带厚度方向上的灰度值，并根据x光发射单元、x光接收单元的位置信息，三维重构钢丝绳芯输送带的三维图形，计算钢丝绳芯输送带的在线厚度t，如公式(1)所示，

其中，i0为入射射线强度，i为透射射线强度，μ为线衰减系数；

步骤(e)，将钢丝绳芯输送带的在线厚度t与报警阈值进行对比，若t≥75％t0，则该段钢丝绳芯输送带的变形量合格，可继续使用；若t＜75％t0，触发报警信号，并将报警信息上传，上报钢丝绳芯输送带该磨损段的位置信息、厚度信息。

前述的基于x光重构的钢丝绳芯输送带厚度在线检测方法，步骤(a)，将x光发射单元、x光接收单元分别安装在钢丝绳芯输送带回程工作面与非工作面的两侧，且x光发射单元、x光接收单元相互对应垂直于钢丝绳芯输送带的表面，均固定在输送机机架上。

前述的基于x光重构的钢丝绳芯输送带厚度在线检测方法，步骤(a)，将预埋识别芯片单元粘接在钢丝绳芯输送带的带体内部，用于识别该段钢丝绳芯输送带的位置，并发送该段钢丝绳芯输送带的位置信息给三维数据处理单元。

前述的基于x光重构的钢丝绳芯输送带厚度在线检测方法，所述预埋识别芯片单元为无源射频传感器、无源线圈或条形金属片。

本发明的有益效果是：本发明的基于x光重构的钢丝绳芯输送带厚度在线检测装置及方法，根据x光重构，实时得到钢丝绳芯输送带运行过程中的厚度，能够快速实时的对钢丝绳芯输送带运行时的厚度进行有效的检测，检测时无需破坏盖胶层，不会给钢丝绳芯输送带留下隐患，结构简约、操作便捷、准确有效等诸多优势特征，使设备管理人员，能更好的把控在线输送带的劣化发展趋势，避免事态扩大，从而减少相应的经济损失，其最终目的是也是为了降低企业设备综合检修费用，确保生产现场安全顺畅，具有较好的通用性、推广性价值，减少了皮带传输系统的不定期维修和停机检修的时间，杜绝了皮带传输系统的安全隐患，提高了皮带传输机的使用寿命，为安全生产起到保驾护航的作用，为促进经济发展有着重要的现实意义，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是本发明的基于x光重构的钢丝绳芯输送带厚度在线检测装置的系统框图；

图2是本发明的预埋识别芯片单元为无源射频传感器实施例的系统框图；

图3是本发明的预埋识别芯片单元为无源线圈或条形金属片实施例的系统框图；

图4是本发明的基于x光重构的钢丝绳芯输送带厚度在线检测方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明的基于x光重构的钢丝绳芯输送带厚度在线检测装置，包括预埋识别芯片单元、x光发射单元、x光接收单元、三维数据处理单元和厚度磨损预警单元，

所述预埋识别芯片单元，埋设在钢丝绳芯输送带的接头位置，用于发送该段钢丝绳芯输送带的位置信息给三维数据处理单元；

所述x光发射单元，用于发射单色窄束x光光线；

所述x光接收单元，用于接收x光发射单元发射的单色窄束x光光线；

所述三维数据处理单元，用于三维重构钢丝绳芯输送带在线运行时的厚度数据，并与标准钢丝绳芯输送带的厚度做比较，当在线运行的钢丝绳芯输送带厚度值小于标准钢丝绳芯输送带，且低于报警阈值时输出报警信号，并将报警信息上传，上报钢丝绳芯输送带该磨损段的位置信息、厚度信息；

所述厚度磨损预警单元，用于接收三维数据处理单元输出的报警信号，发出报警，

所述x光发射单元、x光接收单元，分别安装在钢丝绳芯输送带的回程工作面与非工作面的两侧，且相互对应垂直于钢丝绳芯输送带的表面，且均固定在输送机机架上，用于透射钢丝绳芯输送和接收透射钢丝绳芯输送后x光的剩余量，经过计算得到钢丝绳芯输送带在线运行时的厚度数据；

所述预埋识别芯片单元、x光发射单元、x光接收单元分别与三维数据处理单元相连接，所述三维数据处理单元与厚度磨损预警单元相连接。

优选的，所述x光发射单元设置有单色窄束x光光线发生器，所述x光接收单元内设置有单能x光接收板卡，单色窄束x光光线发生器的方向性好，能够提高计算得到钢丝绳芯输送带在线运行时厚度数据的精确度。

优选的，所述预埋识别芯片单元粘接在钢丝绳芯输送带的带体内部，用于识别该段钢丝绳芯输送带的位置，并发送该段钢丝绳芯输送带的位置信息给三维数据处理单元。

优选的，所述预埋识别芯片单元为无源射频传感器、无源线圈或条形金属片，可根据现场的需要进行选择，无源线圈或条形金属片的成本较低，便于批量使用；无源射频传感器的成本较高，但是，测试位置数据的精确度高。

优选的，所述预埋识别芯片单元为无源射频传感器时，所述三维数据处理单元，包括第一单片机、第一fpga、第一rs485通信电路和射频接收器，所述第一fpga、第一rs485通信电路、射频接收器分别与第一单片机相连接，所述射频接收器用于与预埋识别芯片单元建立连接，所述第一rs485通信电路用于连接上位机，所述第一fpga，用于处理x光接收单元接收的数据，通过射频接收器能够检测无源射频传感器的位置，从而确定预埋识别芯片单元所处钢丝绳芯输送带的位置，便于后续的定位。

优选的，所述预埋识别芯片单元为无源线圈或条形金属片时，所述三维数据处理单元，包括第二单片机、第二fpga、第二rs485通信电路、涡流检测器，所述第二fpga、第二rs485通信电路、涡流检测器与第二单片机相连接，所涡流检测器用于与预埋识别芯片单元建立连接，所述第二rs485通信电路用于连接上位机，所述第二fpga，用于处理x光接收单元接收的数据，通过涡流检测器能够检测无源线圈或条形金属片的位置，从而确定预埋识别芯片单元所处钢丝绳芯输送带的位置，便于后续的定位。

如图2所示。根据上述的基于x光重构的钢丝绳芯输送带厚度在线检测装置的在线检测方法，包括以下步骤，

步骤(a)，将x光发射单元、x光接收单元分别安装在钢丝绳芯输送带回程工作面与非工作面的两侧，且x光发射单元、x光接收单元相互对应垂直于钢丝绳芯输送带的表面，均固定在输送机机架上；将预埋识别芯片单元埋设在钢丝绳芯输送带的接头位置，用于识别该段钢丝绳芯输送带的位置，并发送该段钢丝绳芯输送带的位置信息给三维数据处理单元该预埋识别芯片单元为无源射频传感器、无源线圈或条形金属片，可根据现场需要选择无源射频传感器、无源线圈或条形金属片任何一种的传感器，以便进行该段钢丝绳芯输送带的位置信息，构建钢丝绳芯输送带厚度在线检测环境；

步骤(b)，配置钢丝绳芯输送带厚度的额定阈值t0、报警阈值，所述报警阈值为75％t0；

步骤(c)，根据预埋识别芯片单元，实时记录该段钢丝绳芯输送带在线运行的位置信息，并发送给三维数据处理单元；

步骤(d)，根据x光发射单元发送的单色窄束x光光线穿透钢丝绳芯输送带，会产生信号衰减，x光接收单元采集钢丝绳芯输送带厚度方向上的灰度值，并根据x光发射单元、x光接收单元的位置信息，三维重构钢丝绳芯输送带的三维图形，计算钢丝绳芯输送带的在线厚度t，如公式(1)所示，

其中，i0为入射射线强度，i为透射射线强度，μ为线衰减系数；

步骤(e)，将钢丝绳芯输送带的在线厚度t与报警阈值进行对比，若t≥75％t0，则该段钢丝绳芯输送带的变形量合格，可继续使用；若t＜75％t0，触发报警信号，并将报警信息上传，上报钢丝绳芯输送带该磨损段的位置信息、厚度信息。

综上所述，本发明的基于x光重构的钢丝绳芯输送带厚度在线检测装置及方法，根据x光重构，实时得到钢丝绳芯输送带运行过程中的厚度，能够快速实时的对钢丝绳芯输送带运行时的厚度进行有效的检测，检测时无需破坏盖胶层，不会给钢丝绳芯输送带留下隐患，结构简约、操作便捷、准确有效等诸多优势特征，使设备管理人员，能更好的把控在线输送带的劣化发展趋势，避免事态扩大，从而减少相应的经济损失，其最终目的是也是为了降低企业设备综合检修费用，确保生产现场安全顺畅，具有较好的通用性、推广性价值，减少了皮带传输系统的不定期维修和停机检修的时间，杜绝了皮带传输系统的安全隐患，提高了皮带传输机的使用寿命，为安全生产起到保驾护航的作用，为促进经济发展有着重要的现实意义，具有广泛的应用前景。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。