權(quán)利要求書： 1.刮板輸送機(jī)鏈條工況監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法，其特征在于：具體包括如下步驟：

步驟1，刮板輸送機(jī)鏈條工況監(jiān)測系統(tǒng)首次啟動時，對刮板輸送機(jī)(9)中鏈條(6)、刮板(7)、刮板螺絲(5)標(biāo)準(zhǔn)特征進(jìn)行跑合一圈采集，獲取相關(guān)被測樣件標(biāo)準(zhǔn)初始模型數(shù)據(jù)，構(gòu)建自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)模型庫；

步驟2，分別通過2D相機(jī)(3)和3D激光相機(jī)(2)采集被測樣件的2D與3D矢量圖像信息后，將實時采集的圖像信息與步驟1建立的自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)模型庫中的相關(guān)信息進(jìn)行對比，識別出鏈條(6)、刮板(7)、刮板螺絲(5)的缺陷特征；對識別的缺陷特征進(jìn)行分級管控，并存儲拍照、留證和存入自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)缺陷模型庫中，所有信息記錄于防爆計算機(jī)(1)中；在防爆計算機(jī)(1)中經(jīng)過轉(zhuǎn)換與處理，根據(jù)鏈條(6)、刮板(7)、刮板螺絲(5)的監(jiān)測特性將圖像分割后顯示在防爆計算機(jī)(1)的顯示器屏幕上，并顯示不同分級預(yù)警信息；

所述步驟2中識別出鏈條(6)、刮板(7)、刮板螺絲(5)的缺陷特征具體如下：

對鏈條(6)的節(jié)距變化、鏈條鏈環(huán)直徑大小變化、鏈環(huán)裂縫、鏈環(huán)斷裂、鏈環(huán)磨損量、異物監(jiān)測；

對刮板(7)的橫斜、斷裂、磨損量監(jiān)測；

對刮板螺絲(5)的缺失與松脫監(jiān)測；

所述鏈條(6)的各缺陷特征進(jìn)行分級管控及分級預(yù)警的過程如下：

節(jié)距變化監(jiān)測：采用3D激光相機(jī)(2)測量鏈條(6)平環(huán)直徑d1、立環(huán)直徑d2、立環(huán)外形長度L2、鏈條平、立環(huán)間距L3，通過防爆計算機(jī)(1)計算出實測平、立環(huán)之間的節(jié)距值與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)距L進(jìn)行對比，將鏈條平、立環(huán)的節(jié)距伸長量ΔL與標(biāo)準(zhǔn)伸長量ΔL0進(jìn)行對比；

分級預(yù)警情況如下：

當(dāng)ΔL＜ΔL0時，系統(tǒng)不提示，僅提供數(shù)值參考；

ΔL≥ΔL0時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，可不停機(jī)，但在檢修時間進(jìn)行維護(hù)處理；

鏈條(6)鏈環(huán)的直徑大小變化監(jiān)測：采用3D激光相機(jī)(2)測量鏈條平、立環(huán)的直徑d1、d2，與標(biāo)準(zhǔn)D1、D2進(jìn)行比對計算出實際變形量ΔD；

分級預(yù)警情況如下：

當(dāng)ΔD＜ΔD0時，系統(tǒng)不提示，僅提供數(shù)值參考；

ΔD≥ΔD0時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，可不停機(jī)，但在檢修時間進(jìn)行維護(hù)處理；

鏈條(6)鏈環(huán)的裂縫監(jiān)測：由3D激光相機(jī)(2)測量裂縫寬度大小，由2D相機(jī)(3)測量裂縫與鏈環(huán)顏色區(qū)別進(jìn)行識別判斷，將實測裂紋寬度b1與允許裂縫寬度b進(jìn)行對比：

分級預(yù)警情況如下：

b1≥b時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，停機(jī)檢修；

b1大于3b時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，必須停機(jī)檢修；

鏈條(6)鏈環(huán)的斷裂監(jiān)測：由3D激光相機(jī)(2)測量斷裂破口大小，由2D相機(jī)(3)測量斷裂破口顏色區(qū)別進(jìn)行識別判斷；

分級預(yù)警情況如下：

只要檢測到鏈環(huán)斷裂破口時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，必須停機(jī)檢修；

鏈條(6)鏈環(huán)的磨損量監(jiān)測：由3D激光相機(jī)(2)測量鏈條(6)平、立環(huán)的直徑d1、d2，立環(huán)外形長度L2、鏈條平、立環(huán)間距L3、外形輪廓、高度信息，得到鏈環(huán)實際形變量X，將鏈環(huán)實際形變量X與誤差允許變形量X0進(jìn)行對比：

分級預(yù)警情況如下：

當(dāng)X＜X0時，系統(tǒng)不提示，僅提供數(shù)值參考；

X≥X0時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，可不停機(jī)，但在檢修時間進(jìn)行維護(hù)處理；

鏈條(6)上的異物監(jiān)測：由2D相機(jī)(3)采集異物外形輪廓、顏色信息，對實際測量的異物面積S與誤差允許的異物面積S0進(jìn)行對比：

分級預(yù)警情況如下：

當(dāng)S＜S0時，系統(tǒng)不提示，僅提供數(shù)值參考；

S≥10S0時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，可不停機(jī)，但在檢修時間進(jìn)行維護(hù)處理；

步驟3，操作人員根據(jù)防爆計算機(jī)(1)上提示的預(yù)警等級對刮板輸送機(jī)(9)進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)處理。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刮板輸送機(jī)鏈條工況監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法，其特征在于：所述刮板(7)的各缺陷特征進(jìn)行分級管控及分級預(yù)警的過程如下：

刮板(7)的橫斜：由3D激光相機(jī)(2)監(jiān)測刮板的外形輪廓信息，由2D相機(jī)(3)識別判斷相鄰兩個刮板間距是否平行，獲取刮板(7)平行度R，同時與缺陷庫設(shè)定值R0進(jìn)行實時比對：

分級預(yù)警情況如下：

當(dāng)R＜R0時，系統(tǒng)不提示，僅提供數(shù)值參考；

R≥R0時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，可不停機(jī)，但在檢修時間進(jìn)行維護(hù)處理；當(dāng)大于2倍時，必須停機(jī)維護(hù)；

刮板(7)的斷裂：由3D激光相機(jī)(2)檢測刮板(7)的外形輪廓、裂紋寬度信息，由2D相機(jī)(3)對刮板外形、缺失部位、顏色信息進(jìn)行識別；

預(yù)警情況如下：只要檢測到刮板(7)有斷裂部位時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，必須停機(jī)檢修，排查故障；

刮板(7)的磨損量監(jiān)測：由3D激光相機(jī)(2)測量刮板(7)頭部寬度B1、刮板中部寬度B2、刮板鏈窩處寬度B3、高度H1信息，再由系統(tǒng)進(jìn)行處理生成3D矢量彩色圖，得到刮板外形輪廓的實際形變量ΔM，將ΔM與誤差允許變形量ΔM0進(jìn)行對比；

分級預(yù)警情況如下：

當(dāng)ΔM＜ΔM0時，系統(tǒng)不提示，僅提供數(shù)值參考；

ΔM≥ΔM0時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，在檢修時間進(jìn)行維護(hù)處理；

刮板鏈窩處寬度B3與高度H1，只要任何一個值小于其相應(yīng)規(guī)定值B3與高度H1時，均需報警，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，在檢修時間進(jìn)行維護(hù)處理。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刮板輸送機(jī)鏈條工況監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法，其特征在于：所述刮板螺絲(5)的各缺陷特征進(jìn)行分級管控及分級預(yù)警的過程如下：

刮板螺絲(5)的缺失：由3D激光相機(jī)(2)檢測刮板螺絲的外形輪廓、高度三維立體信息，由2D相機(jī)(3)對刮板螺絲外形、缺失部位、顏色信息別進(jìn)行識別判斷刮板螺絲的缺失；

分級預(yù)警情況如下：

當(dāng)檢測刮板螺絲(5)缺失數(shù)量少于單個刮板螺絲配置數(shù)量的35％，報警燈變?yōu)辄S色，在檢修時間進(jìn)行維護(hù)處理即可；

當(dāng)檢測刮板螺絲缺失數(shù)量大于等于單個刮板螺絲配置數(shù)量的40％，報警燈變?yōu)榧t色，可不停機(jī)，可在檢修時間進(jìn)行維護(hù)處理即可；

刮板螺絲(5)的松脫：由3D激光相機(jī)(2)測量刮板螺母外平面與螺母安裝面間距離H2，與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定緊定距離h2進(jìn)行比對，二者的高度差Δh應(yīng)小于Δh0；

分級預(yù)警情況如下：

當(dāng)Δh＜Δh0時，系統(tǒng)不提示，僅提供數(shù)值參考；

Δh≥Δh0時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，在檢修時間進(jìn)行維護(hù)處理。

說明書： 刮板輸送機(jī)鏈條工況監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)控方法技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤礦機(jī)械設(shè)備自動化監(jiān)測與檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種刮板輸送機(jī)鏈條工況監(jiān)測系統(tǒng)，本發(fā)明還涉及刮板輸送機(jī)鏈條工況監(jiān)控方法。

背景技術(shù)

刮板輸送機(jī)作為綜采工作面重要的生產(chǎn)運(yùn)輸設(shè)備之一，其主要是通過電機(jī)驅(qū)動減速器減速后再驅(qū)動鏈輪軸組，鏈輪軸組再驅(qū)動鏈條，鏈條再帶動刮板在中部槽內(nèi)推動煤炭進(jìn)行輸送式循環(huán)運(yùn)行。刮板輸送機(jī)鏈條常常處于高負(fù)荷、惡劣工況環(huán)境之下，鏈環(huán)容易產(chǎn)生斷裂、裂紋、節(jié)距伸長、磨損等問題；刮板容易產(chǎn)生橫斜、斷裂、磨損等故障現(xiàn)象；刮板螺栓易產(chǎn)生松脫、斷裂、缺失等現(xiàn)象。這些故障與問題嚴(yán)重影響刮板輸送機(jī)安全可靠的運(yùn)行與生產(chǎn)效率，因此目前對鏈條工況監(jiān)測的需求越來越強(qiáng)烈，能實時監(jiān)測鏈條工況，提前介入，避免因維護(hù)和檢測不及時造成設(shè)備故障或停機(jī)損失，同時也能利用智能化監(jiān)測手段保證設(shè)備可靠的運(yùn)行。

雖然市場上有刮板輸送機(jī)斷鏈監(jiān)測裝置，大部分都是處于故障發(fā)生以后才能監(jiān)測到，屬于事后停機(jī)保護(hù)，無法做到故障前期預(yù)警，提前維護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種刮板輸送機(jī)鏈條工況監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)伟遢斔蜋C(jī)鏈條工況進(jìn)行實時在線監(jiān)測、減少停機(jī)損失。

本發(fā)明的目的是還提供一種刮板輸送機(jī)鏈條工況監(jiān)測方法。

本發(fā)明所采用的第一種技術(shù)方案是，刮板輸送機(jī)鏈條工況監(jiān)測系統(tǒng)，包括防爆計算機(jī)，防爆計算機(jī)分別連接2D相機(jī)和3D激光相機(jī)，2D相機(jī)和3D激光相機(jī)安裝于刮板輸送機(jī)的機(jī)尾處并向下照射，刮板輸送機(jī)上安裝有測速設(shè)備。

本發(fā)明第一種技術(shù)方案的特點(diǎn)還在于：

2D相機(jī)的安裝機(jī)架上設(shè)有補(bǔ)光燈。

3D激光相機(jī)的數(shù)量至少為1個。

測速設(shè)備為編碼器或激光測速儀；編碼器安裝在刮板輸送機(jī)的驅(qū)動軸上，激光測速儀安裝在刮板輸送機(jī)的機(jī)尾處；

當(dāng)測速設(shè)備為編碼器時，刮板輸送機(jī)的機(jī)尾處還同時安裝有接近開關(guān)。

刮板輸送機(jī)的機(jī)尾處安裝有報警燈。

本發(fā)明采用的第二種技術(shù)方案是，刮板輸送機(jī)鏈條工況監(jiān)測方法，具體包括如下步驟：

步驟1，刮板輸送機(jī)鏈條工況監(jiān)測系統(tǒng)首次啟動時，對刮板輸送機(jī)中鏈條、刮板、刮板螺絲標(biāo)準(zhǔn)特征進(jìn)行跑合一圈采集，獲取相關(guān)被測樣件標(biāo)準(zhǔn)初始模型數(shù)據(jù)，構(gòu)建自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)模型庫；

步驟2，分別通過2D相機(jī)和3D激光相機(jī)采集被測樣件的2D與3D矢量圖像信息后，將實時采集的圖像信息與步驟1建立的自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)模型庫中的相關(guān)信息進(jìn)行對比，識別出鏈條、刮板、刮板螺絲的缺陷特征；對識別的缺陷特征進(jìn)行分級管控，并存儲拍照、留證和存入自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)缺陷模型庫中，所有信息記錄于防爆計算機(jī)中；在防爆計算機(jī)中經(jīng)過轉(zhuǎn)換與處理，根據(jù)鏈條、刮板、刮板螺絲的監(jiān)測特性將圖像分割后顯示在防爆計算機(jī)的顯示器屏幕上，并顯示不同分級預(yù)警信息；

步驟3，操作人員根據(jù)防爆計算機(jī)上提示的預(yù)警等級對刮板輸送機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)處理。

本發(fā)明第二種技術(shù)方案的特點(diǎn)還在于：

步驟2中識別出鏈條、刮板、刮板螺絲的缺陷特征具體如下：

對鏈條的節(jié)距變化、鏈條鏈環(huán)直徑大小變化、鏈環(huán)裂縫、鏈環(huán)斷裂、鏈環(huán)磨損量、異物監(jiān)測；

對刮板的橫斜、斷裂、磨損量；

對刮板螺絲的缺失與松脫。

鏈條的各缺陷特征進(jìn)行分機(jī)管控及分級預(yù)警的過程如下：

節(jié)距變化監(jiān)測：采用3D激光相機(jī)測量鏈條平環(huán)直徑d1、立環(huán)直徑d2、立環(huán)外形長度L2、鏈條平、立環(huán)間距L3，通過防爆計算機(jī)計算出實測平、立環(huán)之間的節(jié)距值與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)距L進(jìn)行對比，將鏈條平、立環(huán)的節(jié)距伸長量ΔL與ΔL0進(jìn)行對比；

分級預(yù)警情況如下：

當(dāng)ΔL＜ΔL0時，系統(tǒng)不提示，僅提供數(shù)值參考；

ΔL≥ΔL0時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，可不停機(jī)，但在檢修時間進(jìn)行維護(hù)處理；

鏈條鏈環(huán)的直徑大小變化監(jiān)測：采用3D激光相機(jī)測量鏈條平、立環(huán)的直徑d1、d2，與標(biāo)準(zhǔn)D1、D2進(jìn)行比對計算出實際變形量ΔD，

分級預(yù)警情況如下：

當(dāng)ΔD＜ΔD0時，系統(tǒng)不提示，僅提供數(shù)值參考；

ΔD≥ΔD0時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，可不停機(jī)，但在檢修時間進(jìn)行維護(hù)處理；

鏈條鏈環(huán)的裂縫監(jiān)測：由3D激光相機(jī)測量裂縫寬度大小，由2D相機(jī)測量裂縫與鏈環(huán)顏色區(qū)別進(jìn)行識別判斷，將實測裂紋寬度b1mm與允許裂縫寬度bmm進(jìn)行對比：

分級預(yù)警情況如下：

b1≥b時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，停機(jī)檢修；

b1大于3b時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，必須停機(jī)檢修；

鏈條鏈環(huán)的斷裂監(jiān)測：由3D激光相機(jī)測量斷裂破口大小，由2D相機(jī)測量斷裂破口顏色區(qū)別進(jìn)行識別判斷；

分級預(yù)警情況如下：

只要檢測到鏈環(huán)斷裂破口時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，必須停機(jī)檢修；

鏈條鏈環(huán)的磨損量監(jiān)測：由3D激光相機(jī)測量鏈條平、立環(huán)的直徑d1、d2，立環(huán)外形長度L2、鏈條平、立環(huán)間距L3、外形輪廓、高度信息，得到鏈環(huán)實際形變量X，將鏈環(huán)實際形變量X與誤差允許變形量X0進(jìn)行對比：

分級預(yù)警情況如下：

當(dāng)X＜X0時，系統(tǒng)不提示，僅提供數(shù)值參考；

X≥X0時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，可不停機(jī)，但在檢修時間進(jìn)行維護(hù)處理；

鏈條上的異物監(jiān)測：由2D相機(jī)采集異物外形輪廓、顏色信息，對實際測量的異物面積S與誤差允許的異物面積S0進(jìn)行對比：

分級預(yù)警情況如下：

當(dāng)S＜S0時，系統(tǒng)不提示，僅提供數(shù)值參考；

S≥10S0時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，可不停機(jī)，但在檢修時間進(jìn)行維護(hù)處理。

刮板的各缺陷特征進(jìn)行分機(jī)管控及分級預(yù)警的過程如下：

刮板的橫斜：由3D激光相機(jī)監(jiān)測刮板的外形輪廓信息，由2D相機(jī)識別判斷相鄰兩個刮板間距是否平行，獲取刮板平行度R，同時與缺陷庫設(shè)定值R0進(jìn)行實時比對：

分級預(yù)警情況如下：

當(dāng)R＜R0時，系統(tǒng)不提示，僅提供數(shù)值參考；

R≥R0時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，可不停機(jī)，但在檢修時間進(jìn)行維護(hù)處理；當(dāng)大于2倍時，必須停機(jī)維護(hù)；

刮板的斷裂：由3D激光相機(jī)檢測刮板的外形輪廓、裂紋寬度信息，由2D相機(jī)對刮板外形、缺失部位、顏色信息進(jìn)行識別；

預(yù)警情況如下：只要檢測到刮板有斷裂部位時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，必須停機(jī)檢修，排查故障；

刮板的磨損量監(jiān)測：由3D激光相機(jī)測量刮板頭部寬度B1、刮板中部寬度B2、刮板鏈窩處寬度B3、高度H1信息，再由系統(tǒng)進(jìn)行處理生成3D矢量彩色圖，得到刮板外形輪廓的實際形變量ΔM，將ΔM與誤差允許變形量進(jìn)行對比；

分級預(yù)警情況如下：

當(dāng)ΔM＜ΔM0時，系統(tǒng)不提示，僅提供數(shù)值參考；

ΔM≥ΔM0時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，在檢修時間進(jìn)行維護(hù)處理；

刮板鏈窩處寬度B3與高度H1，只要任何一個值小于其相應(yīng)規(guī)定值B3與高度H1時，均需報警，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，在檢修時間進(jìn)行維護(hù)處理。

刮板螺絲的各缺陷特征進(jìn)行分機(jī)管控及分級預(yù)警的過程如下：

刮板螺絲的缺失：由3D激光相機(jī)檢測刮板螺絲的外形輪廓、高度三維立體信息，由2D相機(jī)對刮板螺絲外形、缺失部位、顏色信息別進(jìn)行識別判斷刮板螺絲的缺失。

分級預(yù)警情況如下：

當(dāng)檢測刮板螺絲缺失數(shù)量少于單個刮板螺絲配置數(shù)量的35％，報警燈變?yōu)辄S色，在檢修時間進(jìn)行維護(hù)處理即可；

當(dāng)檢測刮板螺絲缺失數(shù)量大于等于單個刮板螺絲配置數(shù)量的40％，報警燈變?yōu)榧t色，可不停機(jī)，可在檢修時間進(jìn)行維護(hù)處理即可；

刮板螺絲的松脫：由3D激光相機(jī)測量刮板螺母外平面與螺母安裝面間距離H2，與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定緊定距離h2進(jìn)行比對，二者的高度差Δh應(yīng)小于Δh0；

分級預(yù)警情況如下：

當(dāng)Δh＜Δh0時，系統(tǒng)不提示，僅提供數(shù)值參考；

Δh≥Δh0時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，在檢修時間進(jìn)行維護(hù)處理。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明利用2D相機(jī)加3D激光相機(jī)結(jié)合方式，提高系統(tǒng)的識別精度、精準(zhǔn)性與自主學(xué)習(xí)功能，完善缺陷模型庫建設(shè)，適應(yīng)性強(qiáng)，可實現(xiàn)大槽寬應(yīng)用，解決鏈條工況多參數(shù)、多目標(biāo)、多維度等多樣化檢測，更加全面合理，可預(yù)見性維護(hù)，高效保障設(shè)備運(yùn)行，降低安全事故，實現(xiàn)自動化監(jiān)測。

附圖說明

圖1是本發(fā)明刮板輸送機(jī)鏈條工況監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明刮板輸送機(jī)鏈條工況監(jiān)測系統(tǒng)中3D激光相機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明刮板輸送機(jī)鏈條工況監(jiān)測系統(tǒng)中2D相機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明刮板輸送機(jī)鏈條工況監(jiān)測方法中鏈條、刮板及刮板螺絲監(jiān)測缺陷結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明刮板輸送機(jī)鏈條工況監(jiān)測方法中刮板螺絲監(jiān)測過程中的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6(a)～圖6(b)是本發(fā)明刮板輸送機(jī)鏈條工況監(jiān)測方法采用2D相機(jī)進(jìn)行刮板輸送機(jī)工況監(jiān)測時鏈條上存在異物及刮板螺絲的狀態(tài)示意圖；

圖7(a)～圖7(c)是本發(fā)明刮板輸送機(jī)鏈條工況監(jiān)測方法采用3D激光相機(jī)進(jìn)行刮板輸送機(jī)工況監(jiān)測時刮板螺絲的狀態(tài)示意圖；

圖8(a)～圖8(b)是本發(fā)明刮板輸送機(jī)鏈條工況監(jiān)測方法采用3D激光相機(jī)進(jìn)行刮板輸送機(jī)工況監(jiān)測時鏈條上存在裂縫的狀態(tài)示意圖。

圖中，1.防爆計算機(jī)；

2.3D激光相機(jī)，201.3D激光相機(jī)接線柱；

3.2D相機(jī)，301.2D相機(jī)接線柱，302.補(bǔ)光燈；

4.接近開關(guān)，5.刮板螺絲，6.鏈條，7.刮板，8.編碼器，9.刮板輸送機(jī)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明刮板輸送機(jī)鏈條工況監(jiān)測系統(tǒng)，如圖1所示，通電開始工作，2D相機(jī)3和3D激光相機(jī)2安裝于刮板輸送機(jī)9的機(jī)尾處并向下照射，對刮板鏈條6、刮板7、刮板螺絲5外形輪廓進(jìn)行拍照與掃描；刮板輸送機(jī)9的驅(qū)動軸上安裝有編碼器8，編碼器8用于采集刮板輸送機(jī)9的運(yùn)動速度信息；刮板輸送機(jī)9的機(jī)尾處還安裝有接近開關(guān)4，接近開關(guān)4用于采集刮板7的位置信號。

如圖2、3所示，其中2D相機(jī)3通過2D相機(jī)接線柱301、3D激光相機(jī)2通過3D激光相機(jī)接線柱201使用數(shù)據(jù)線與防爆計算機(jī)1的接線柱相連，將所獲取的數(shù)據(jù)信息通過數(shù)據(jù)線傳送給防爆計算機(jī)1，同時內(nèi)置于刮板輸送機(jī)的編碼器8與接近開關(guān)4也開始工作，也將相關(guān)信息傳送給防爆計算機(jī)1，2D相機(jī)3中的補(bǔ)光燈302用于光線不足時自動開啟，保障相機(jī)對光線的需求。

然后防爆計算機(jī)1內(nèi)裝載鏈條工況監(jiān)測系統(tǒng)軟件，鏈條工況監(jiān)測系統(tǒng)軟件包括點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)，點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)對接收到的2D相機(jī)3和3D激光相機(jī)2采集到的信息進(jìn)行處理，處理方式：邊緣提取、曲面擬合、灰度二值化、視覺辨別等算法融合技術(shù)，從而剔除干擾及噪點(diǎn)數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的鏈條工況監(jiān)測系統(tǒng)軟件中的自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)與模型庫獲取被測樣件的2D與3D矢量圖像信息后，進(jìn)行學(xué)習(xí)與分析處理，識別出鏈條、刮板、刮板螺絲的缺陷特征，對缺陷特征進(jìn)行分級管控(此處的分級管控根據(jù)缺陷的嚴(yán)重程度區(qū)分，即根據(jù)缺陷是否能夠影響刮板輸送機(jī)正常運(yùn)行來區(qū)分缺陷的級別)，并存儲拍照、留證和存入自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)缺陷模型庫中，用于后期故障診斷與監(jiān)測。所有信息記錄與防爆計算機(jī)存儲裝置中。

再經(jīng)過轉(zhuǎn)換與處理，根據(jù)鏈條、刮板、刮板螺絲監(jiān)測特性將圖像分割生成不同功能顯示畫面，并顯示不同分級預(yù)警信息(分級預(yù)警與分級管控的標(biāo)準(zhǔn)一致)。當(dāng)有故障出現(xiàn)時，所安裝的編碼器數(shù)據(jù)經(jīng)處理后，可依據(jù)相機(jī)位置精確報送故障點(diǎn)空間位置，便于工人查找與維護(hù)。最后通過防爆計算機(jī)1顯示模塊進(jìn)行顯示，且利用通訊模塊功能，可將相關(guān)信息傳送至地面監(jiān)控中心或可實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測與查看。

步驟1，對于首次應(yīng)用或新設(shè)備配套該系統(tǒng)時，需要系統(tǒng)對整個刮板輸送鏈條6、刮板7、刮板螺絲5信息特征進(jìn)行跑合一圈采集，獲取相關(guān)被測樣件標(biāo)準(zhǔn)初始模型數(shù)據(jù)，存于自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)模型庫，用于后期比對與缺陷模型庫數(shù)據(jù)建立。

步驟2，分別通過2D相機(jī)3和3D激光相機(jī)2采集被測樣件的2D與3D矢量圖像信息后，進(jìn)行學(xué)習(xí)與分析處理，識別出鏈條6、刮板7、刮板螺絲5的缺陷特征；2D相機(jī)3采集平面圖像(RGB的彩色圖像)，而3D激光相機(jī)2采集的高度信息圖像，3D激光相機(jī)2對被測樣件的顏色沒有區(qū)分；系統(tǒng)根據(jù)不同相機(jī)所拍攝數(shù)據(jù)，以及接近開關(guān)4初始標(biāo)定數(shù)據(jù)(初始標(biāo)定數(shù)據(jù)根據(jù)2D相機(jī)3和3D激光相機(jī)2的安裝位置確定，即每一個刮板7在圖像的起始位置)(便于畫面采集信息分割及截圖)，利用相位關(guān)系、邊緣提取、曲面擬合、灰度二值化、視覺辨別算法融合技術(shù)，剔除干擾及噪點(diǎn)數(shù)據(jù)，形成被測樣件的幾何數(shù)據(jù)(幾何數(shù)據(jù)即長、寬、高)和特征信息，對該數(shù)據(jù)再進(jìn)行分割、標(biāo)定、擬合，生成相應(yīng)矢量信息的2D灰度圖與3D彩色點(diǎn)云圖。

鏈條工況監(jiān)測系統(tǒng)軟件中的自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)與模型庫獲取被測樣件的2D與3D矢量圖像信息后，進(jìn)行學(xué)習(xí)與分析處理，識別出鏈條、刮板、刮板螺絲的缺陷特征如：

(1)對鏈條6的節(jié)距變化、伸長量、裂紋及磨痕、斷裂、磨損；

(2)對刮板7的橫斜及彎曲角度、斷裂及部分缺失、磨損量；

(3)對刮板螺絲5的缺失與松脫。

步驟3，對步驟2識別的缺陷特征進(jìn)行分級管控，并存儲拍照、留證和存入自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)缺陷模型庫中，用于后期故障診斷與監(jiān)測，所有信息記錄于防爆計算機(jī)1中；再經(jīng)過轉(zhuǎn)換與處理，根據(jù)鏈條、刮板、刮板螺絲監(jiān)測特性將圖像分割監(jiān)控各個特征顯示在防爆計算機(jī)1的主畫面，并顯示不同分級預(yù)警信息。

故障信息分為三檔：

(1)故障信息提示階段，系統(tǒng)提示內(nèi)容進(jìn)行查看與留意；

(2)故障信息預(yù)警，系統(tǒng)提示信息進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)與檢查等；

(3)故障報警，系統(tǒng)提示信息進(jìn)行即使處理或直接停機(jī)性維護(hù)與排查。

最后通過防爆計算機(jī)1通訊模塊，可將相關(guān)信息傳送至地面監(jiān)控中心或可實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測與查看。

缺陷監(jiān)測過程的具體判斷與預(yù)警情形如下：

(1)對鏈條6的單個鏈環(huán)進(jìn)行監(jiān)測(涉及鏈環(huán)的高度、長度、直徑信息，單位均為mm)；平環(huán)或立環(huán)(接鏈環(huán)一般為立環(huán))

監(jiān)測項目：

節(jié)距變化監(jiān)測：與標(biāo)準(zhǔn)鏈條6的節(jié)距伸長量不能超過8％(一般108-217mm之間)；

主要是由3D激光相機(jī)2完成測量，如圖4所示測量鏈條6平環(huán)直徑d1、立環(huán)直徑d2，L2-立環(huán)外形長度、L3-鏈條平、立環(huán)間距，通過防爆計算機(jī)1計算出實測平、立環(huán)之間的節(jié)距值與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)距L進(jìn)行對比，得出平、立環(huán)的節(jié)距伸長量ΔL應(yīng)小于標(biāo)準(zhǔn)伸長量ΔL0(一般為6％-8％之間)；

預(yù)警：

當(dāng)ΔL＜ΔL0時，系統(tǒng)不提示，僅提供數(shù)值參考；

ΔL接近ΔL0時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)辄S色；

ΔL≥ΔL0時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，可不停機(jī)，但在檢修時間進(jìn)行維護(hù)處理；

鏈條6鏈環(huán)的直徑大小變化監(jiān)測：直徑變形量，有無拉斷的可能(一般直徑規(guī)格32-60mm之間)；

主要是由3D激光相機(jī)2完成檢測，如圖4所示測量鏈條平、立環(huán)的直徑d1、d2，與標(biāo)準(zhǔn)D1、D2進(jìn)行比對計算出實際變形量ΔD，直徑變形量變化小于ΔD0(一般規(guī)定為1mm)；

預(yù)警：

當(dāng)ΔD＜ΔD0時，系統(tǒng)不提示，僅提供數(shù)值參考；

ΔD接近ΔD0時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)辄S色；

ΔD≥ΔD0時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，可不停機(jī)，但在檢修時間進(jìn)行維護(hù)處理；

鏈條6鏈環(huán)的裂縫監(jiān)測：監(jiān)測鏈環(huán)表面裂縫，識別并提示報警，裂縫寬度≥0.3mm；

主要是由3D激光相機(jī)2與2D相機(jī)3結(jié)合完成檢測，3D激光相機(jī)2測量裂縫寬度大小，2D相機(jī)3可測量裂縫與鏈環(huán)顏色區(qū)別進(jìn)行識別判斷，如圖4所示測量鏈條平、立環(huán)的裂紋，根據(jù)裂紋大小決定兩個相機(jī)發(fā)揮互補(bǔ)的作用，避免單一監(jiān)測的誤差，實測裂紋b1寬度小于bmm(一般0.1mm精度，受實際工況有影響)；

預(yù)警：

b1≥b時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，停機(jī)檢修；

b1大于3b(3倍)，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，必須停機(jī)檢修；

鏈條6鏈環(huán)的斷裂監(jiān)測：監(jiān)測鏈環(huán)斷裂情況，報警(鏈環(huán)斷開)；

主要是由3D與2D相機(jī)結(jié)合完成檢測，3D激光相機(jī)2測量斷裂破口大小，2D相機(jī)3可測量斷裂破口顏色區(qū)別進(jìn)行識別判斷，如圖4所示測量鏈條平、立環(huán)的斷裂破口大小，根據(jù)斷裂破口大小及形態(tài)發(fā)揮互補(bǔ)的作用，避免單一監(jiān)測的誤差

預(yù)警：只要檢測到鏈環(huán)斷裂破口時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，必須停機(jī)檢修；

鏈條6鏈環(huán)的磨損量監(jiān)測：監(jiān)測鏈環(huán)磨損量，提示更換(監(jiān)測鏈環(huán)磨損變形量)；

主要是由3D激光相機(jī)2完成測量，如圖4所示測量鏈條平、立環(huán)的直徑d1、d2，L2-立環(huán)外形長度、L3-鏈條平、立環(huán)間距、外形輪廓、高度等信息，再由系統(tǒng)進(jìn)行處理復(fù)原成2D與3D矢量圖，綜合分析得到鏈環(huán)實際形變量X，X應(yīng)小于X0(一般規(guī)定為20-30％，可自主制定)；

預(yù)警：

當(dāng)X＜X0時，系統(tǒng)不提示，僅提供數(shù)值參考；

X接近X0時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)辄S色；

X≥X0時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，可不停機(jī)，但在檢修時間進(jìn)行維護(hù)處理；

鏈環(huán)故障點(diǎn)定位判斷：發(fā)現(xiàn)故障預(yù)判故障點(diǎn)的位置并停機(jī)(故障點(diǎn)定位，定位精度，0.5米級)；

主要是通過系統(tǒng)軟件接收安裝在刮板輸送機(jī)9驅(qū)動軸上的測速編碼器8的信號，因編碼器8與刮板輸送機(jī)9驅(qū)動軸是同步運(yùn)轉(zhuǎn)，再進(jìn)行計算與分析出發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)時，實時或停機(jī)時與相機(jī)相對距離，便于故障排查。

預(yù)警：系統(tǒng)顯示自發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)開始，故障點(diǎn)與相機(jī)的相對距離，可實現(xiàn)0.5M的定位精度。

鏈條6上的異物監(jiān)測：監(jiān)測鏈條6有無異物卡掛(異形結(jié)構(gòu)物體識別)；

主要是由2D相機(jī)3完成檢測，如圖4所示通過采集異物外形輪廓、顏色等信息，

因異物的外形與鏈條6有很大區(qū)別，且在物體顏色也有明確的區(qū)別，再由系統(tǒng)進(jìn)行處理產(chǎn)生灰度圖像進(jìn)行識別判斷，綜合分析得到異物的面積S，應(yīng)小于S0(一般規(guī)定為10平方厘米，可自主制定)；

預(yù)警：

當(dāng)S＜S0時，系統(tǒng)不提示，僅提供數(shù)值參考；

S接近S0時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)辄S色；

S≥10S0時(10倍，可設(shè)定)，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，可不停機(jī)，但在檢修時間進(jìn)行維護(hù)處理；

(2)刮板7的監(jiān)測

刮板7長度監(jiān)測：根據(jù)設(shè)備配套長度不等，一般為730mm-1450mm之間；

刮板7的橫斜：刮板7的橫斜及彎曲超過5°進(jìn)行報警；

主要是由3D激光相機(jī)2與2D相機(jī)3結(jié)合完成檢測，3D激光相機(jī)2監(jiān)測刮板的外形輪廓等信息，2D相機(jī)3識別判斷相鄰兩個刮板間距是否平行等信息，再由系統(tǒng)軟件進(jìn)行結(jié)合分析處理的得出刮板7平行度R，同時與缺陷庫設(shè)定值R0(彎曲度超過5-10，可自定)進(jìn)行實時比對。

預(yù)警：

當(dāng)R＜R0時，系統(tǒng)不提示，僅提供數(shù)值參考；

R接近R0時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)辄S色；

R≥R0時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，可不停機(jī)，但在檢修時間進(jìn)行維護(hù)處理；當(dāng)大于2倍時，必須停機(jī)維護(hù)。

刮板7的裂紋與斷裂：刮板斷裂報警(單邊斷裂)；

主要是由3D激光相機(jī)2與2D相機(jī)3結(jié)合完成檢測，如圖4所示3D激光相機(jī)2檢測刮板7的外形輪廓、裂紋寬度等信息，2D相機(jī)3通過對刮板外形、缺失部位、顏色信息別進(jìn)行識別判斷刮板的斷裂、裂紋等，根據(jù)斷裂破口與裂紋大小及形態(tài)發(fā)揮互補(bǔ)的作用，避免單一監(jiān)測的誤差。

預(yù)警：只要檢測到刮板7有裂紋或、斷裂破口或缺失部位時，系統(tǒng)提示，防爆計算機(jī)1中顯示器上的報警燈變?yōu)榧t色，必須停機(jī)檢修，排查故障；

刮板7的磨損量監(jiān)測：監(jiān)測刮板磨損量，超過規(guī)定值進(jìn)行預(yù)警(刮板頭部及中間平面)；

主要是由3D激光相機(jī)2完成測量，如圖4、5所示測量刮板頭部寬度B1、刮板中部寬度B2、刮板鏈窩處寬度B3、高度H1等信息，再由系統(tǒng)進(jìn)行處理生成3D矢量彩色圖，綜合分析得到刮板實際形變量ΔM，其應(yīng)小于ΔM0(一般規(guī)定為15-25％，可自主制定)；有時也以刮板鏈窩處寬度B3與高度H1直接進(jìn)行判定，小于標(biāo)準(zhǔn)值時直接報警，待檢修時間進(jìn)行維護(hù)。

預(yù)警：

當(dāng)ΔM＜ΔM0時，系統(tǒng)不提示，僅提供數(shù)值參考；

ΔM≥ΔM0時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)榧t色，在檢修時間進(jìn)行維護(hù)處理；

刮板鏈窩處寬度B3與高度H1，只要任何一個值小于其相應(yīng)規(guī)定值B3與高度H1時，均需報警，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)辄S色，在檢修時間進(jìn)行維護(hù)處理；

(3)刮板螺絲5的監(jiān)測：

刮板螺絲5：選擇M20-M36之間；

刮板螺絲5的缺失：監(jiān)測刮板螺絲5有無缺失等現(xiàn)象(一般為3組螺栓及螺母)；

主要是由3D激光相機(jī)2與2D相機(jī)3結(jié)合完成檢測，如圖5所示3D激光相機(jī)2檢測刮板螺絲的外形輪廓、高度等三維立體信息，2D相機(jī)3通過對刮板螺絲外形、缺失部位、顏色等信息別進(jìn)行識別判斷刮板螺絲的缺失。

預(yù)警：當(dāng)檢測刮板螺絲5缺失數(shù)量少于單個刮板螺絲配置數(shù)量的35％，報警燈變?yōu)辄S色，在檢修時間進(jìn)行維護(hù)處理即可；

當(dāng)檢測刮板螺絲缺失數(shù)量大于等于單個刮板螺絲配置數(shù)量的40％，報警燈變?yōu)榧t色，可不停機(jī)，可在檢修時間進(jìn)行維護(hù)處理即可；

刮板螺絲5的松脫：監(jiān)測刮板螺絲的松脫；

主要是由3D激光相機(jī)2完成檢測，如圖5所示測量刮板螺母外平面與螺母安裝面間距離H2，與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定緊定距離h2進(jìn)行比對，其高度差Δh應(yīng)該小于Δh0(一般為0.5mm，可自定)。

預(yù)警：

當(dāng)Δh＜Δh0時，系統(tǒng)不提示，僅提供數(shù)值參考；

Δh≥Δh0時，系統(tǒng)提示，報警燈變?yōu)辄S色，在檢修時間進(jìn)行維護(hù)處理；

具體根據(jù)同一根刮板上螺絲松脫數(shù)量不同，報警方式也有一定變化，均可進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)定；

注：對刮板進(jìn)行全方位監(jiān)測與3D激光相機(jī)數(shù)據(jù)采集，合成三維圖片，實時監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行預(yù)警及預(yù)判故障位置，實時保持設(shè)備健康運(yùn)行。

圖中，d1-鏈條平環(huán)直徑；d2-鏈條立環(huán)直徑；L1-鏈條平環(huán)節(jié)距；L2-立環(huán)外形長度；L3-鏈條平、立環(huán)間距；B1-刮板頭部寬度；B2-刮板中部寬度；B3-刮板鏈窩寬度；H1-刮板高度；H2-刮板螺母松緊高度。

圖6(a)為實際監(jiān)測過程中，2D相機(jī)3拍攝的鏈條6上的異物及刮板螺絲缺失的照片；圖6(b)為將圖6(a)采集的照片進(jìn)行轉(zhuǎn)換后在防爆計算機(jī)1顯示器上顯示的圖片；

圖7(a)為在防爆計算機(jī)1上顯示的3D激光相機(jī)2拍攝的刮板螺絲5的正常安裝狀態(tài)示意圖；圖7(b)為在防爆計算機(jī)1上顯示的3D激光相機(jī)2拍攝的刮板螺絲5缺失狀態(tài)示意圖；圖7(c)為在防爆計算機(jī)1上顯示的3D激光相機(jī)2拍攝的刮板螺絲5缺失處理效果圖。

圖8(a)為在防爆計算機(jī)1上顯示的3D激光相機(jī)2拍攝的鏈條6裂縫的處理效果圖；圖8(a)為在防爆計算機(jī)1上顯示的3D激光相機(jī)2拍攝的鏈條6裂縫的原始照片。

步驟4，當(dāng)有故障出現(xiàn)時，所安裝的編碼器8的脈沖數(shù)經(jīng)處理后，可依據(jù)相機(jī)位置等精確報送故障點(diǎn)空間位置，便于工人查找與維護(hù)。

本發(fā)明刮板輸送機(jī)鏈條工況監(jiān)測系統(tǒng)，采用2D相機(jī)加3D激光箱組合利用視覺提取與物位空間感知技術(shù)，對刮板鏈條、刮板、刮板螺絲外形輪廓、大小進(jìn)行拍照與激光掃描提取特征數(shù)據(jù)和定位信息，將獲取的數(shù)據(jù)信息通過數(shù)據(jù)線傳輸給防爆計算機(jī)。然后，防爆計算機(jī)內(nèi)裝載有鏈條工況監(jiān)測系統(tǒng)軟件，其軟件中的點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理和自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)對所傳輸信息進(jìn)行處理。其次，該系統(tǒng)利用相位關(guān)系、邊緣提取、曲面擬合、灰度二值化、視覺辨別等算法融合技術(shù)，剔除干擾及噪點(diǎn)數(shù)據(jù)，形成被測樣件的幾何數(shù)據(jù)和特征信息，對該數(shù)據(jù)再進(jìn)行分割、標(biāo)定、擬合，生成相應(yīng)矢量信息的2D灰度圖與3D彩色點(diǎn)云圖。

本發(fā)明刮板輸送機(jī)鏈條工況監(jiān)測系統(tǒng)中，3D激光相機(jī)2安裝數(shù)量因刮板輸送機(jī)9槽寬有變化關(guān)系，槽寬764nm及以下為1臺；槽寬為800nm及以上數(shù)量為2臺對稱布局。