基于超声波的输送机胶带纵向撕裂检测系统及检测方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103935729 A (43)申请公布日 2014.07.23 CN 103935729 A (21)申请号 201410151724.6 (22)申请日 2014.04.15 B65G 43/02(2006.01) (71)申请人 天地 （常州） 自动化股份有限公司 地址 213022 江苏省常州市新北区黄河西路 219 号 申请人 中煤科工集团常州研究院有限公司 (72)发明人 贾文琪 祝国源 李庆昭 谢兵 陈家财 刘振兴 孔维社 蒋伟 沈科 徐铭 (74)专利代理机构 常州市江海阳光知识产权代 理有限公司 32214 代理人 张兢 (54) 发明名称 基于超声。

2、波的输送机胶带纵向撕裂检测系统 及检测方法 (57) 摘要 本发明提供一种本实施例的基于超声波的输 送机胶带纵向撕裂检测系统， 包括分设在输送机 胶带两端的超声波信号发生装置和接收装置， 以 及与超声波信号接收装置相连的超声波信号分析 装置。该系统用于输送机胶带纵向撕裂故障的检 测方法是 ： 超声波信号发生装置在输送机胶带的 一侧持续发送超声波信号 ； 超声波信号接收装置 实时接收超声波信号处理后将信号发送给超声波 信号分析装置 ； 超声波信号分析装置对接收的检 测信号实时处理并与内置的故障判断阈值比较以 判断是否发生故障， 当发生故障时就地声光报警。 本发明结构简单、 成本较低、 能够较大幅。

3、度地提高 故障检出率， 实时性和检测效果好、 工作可靠性高 且适于粉尘、 水淋等复杂工况条件， 适用性强。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103935729 A CN 103935729 A 1/2 页 2 1. 一种基于超声波的输送机胶带纵向撕裂检测系统， 包括输送机胶带 （4） ； 其特征在 于 ： 还包括超声波信号发生装置 （1） 、 超声波信号接收装置 （2） 和超声波信号分析装置 （3） ； 所述的超声波信号发生装置 。

4、（1） 安装在输送机胶带 （4） 的一端 ； 超声波信号接收装置 （2） 安装在输送机胶带 （4） 的另一端 ； 超声波信号分析装置 （3） 与超声波信号接收装置 （2） 就近设置 ； 超声波信号发生装置 （1） 包括信号发生器 （11） 、 功率放大器 （12） 、 超声波换能器 （13） 和第一电源模块 （14） ； 信号发生器 （11） 设有信号输出端 ； 功率放大器 （12） 设有信号输入端 和信号输出端 ； 超声波换能器 （13） 设有电信号输入端和超声波信号输出端 ； 所述的功率放 大器 （12） 的信号输入端与信号发生器 （11） 的信号输出端信号电连接 ； 超声波换能器 （13。

5、） 的电信号输入端与功率放大器 （12） 的信号输出端信号电连接 ； 使用时， 超声波换能器 （13） 的超声波信号输出端输出超声波信号 ； 第一电源模块 （14） 提供工作电源 ； 超声波信号接收装置 （2） 包括超声波信号接收模块 （21） 、 信号放大模块 （22） 、 检波模 块 （23） 和第二电源模块 （24） ； 超声波信号接收模块 （21） 设有超声波信号输入端和电压信 号输出端 ； 信号放大模块 （22） 和检波模块 （23） 分别设有信号输入端和信号输出端 ； 所述的 信号放大模块 （22） 的信号输入端与超声波信号接收模块 （21） 的电压信号输出端信号电连 接 ； 检波。

6、模块 （23） 的信号输入端与信号放大模块 （22） 的信号输出端信号电连接 ； 超声波信 号接收模块 （21） 的超声波信号输入端用于使用时接收超声波换能器 （13） 输出的超声波信 号 ； 第二电源模块 （24） 提供工作电源 ； 超声波信号分析装置 （3） 包括微处理器模块 （31） 、 键盘模块 （32） 、 液晶显示模块 （33） 、 声光报警模块 （34） 、 开关量输出模块 （35） 、 总线输出模块 （36） 和第三电源模块 （37） ； 微处 理器模块 （31） 设有检测信号输入端、 键盘信号输入端、 显示信号输出端、 报警信号输出端、 开关量信号输出端和总线通信端 ； 键盘。

7、模块 （32） 设有信号输出端 ； 液晶显示模块 （33） 和声 光报警模块 （34） 分别设有信号输入端 ； 开关量输出模块 （35） 设有信号输入端和信号输出 端 ； 总线输出模块 （36） 设有对内通信端和对外通信端 ； 所述的微处理器模块 （31） 的检测信号输入端与超声波信号接收装置 （2） 的检波模块 （23） 的信号输出端信号电连接 ； 微处理器模块 （31） 的键盘信号输入端与键盘模块 （32） 的 信号输出端信号电连接 ； 液晶显示模块 （33） 的信号输入端与微处理器模块 （31） 的显示信 号输出端信号电连接 ； 声光报警模块 （34） 的信号输入端与微处理器模块 （31。

8、） 的报警信号 输出端信号电连接 ； 开关量输出模块 （35） 的信号输入端与微处理器模块 （31） 的开关量信 号输出端信号电连接 ； 总线输出模块 （36） 的对内通信端与微处理器模块 （31） 的总线通信 端双向信号电连接 ； 使用时， 开关量输出模块 （35） 的信号输出端以及总线输出模块 （36） 的 对外通信端分别与后台信号电连接 ； 第三电源模块 （37） 提供工作电源。 2. 一种根据权利要求 1 所述的基于超声波的输送机胶带纵向撕裂检测系统的检测方 法， 其特征在于 ： 包括以下步骤 ： 超声波信号发生装置 （1） 在输送机胶带 （4） 的一侧持续发送超声波信号 ； 超声波信。

9、号接收装置 （2） 实时接收超声波信号并进行放大、 检波处理后将信号发送 给超声波信号分析装置 （3） 的微处理器模块 （31） ； 超声波信号分析装置 （3） 的微处理器模块 （31） 对接收的检测信号实时处理， 并将处 理后的信号发送给液晶显示模块 （33） 实时显示并同时发送给监控后台 ； 权 利 要 求 书 CN 103935729 A 2 2/2 页 3 微处理器模块 （31） 对接收的检测信号与内置的判断阈值进行实时对比， 判断实时检 测信号是否小于判断阈值 ； 若否， 判定正常， 返回步骤 ； 若是， 则进入步骤 ； 微处理器模块 （31） 判定输送机胶带 （4） 发生纵向撕裂故。

10、障， 微处理器模块 （31） 驱动 声光报警模块 （34） 进行就地声光报警， 并由开关量输出模块输出纵向撕裂故障信号 ； 然后 返回步骤。 权 利 要 求 书 CN 103935729 A 3 1/5 页 4 基于超声波的输送机胶带纵向撕裂检测系统及检测方法 技术领域 0001 本发明涉及胶带式输送机的胶带故障检测领域， 具体涉及一种基于超声波的输送 机胶带纵向撕裂检测系统及其用于检测输送机胶带纵向撕裂故障的检测方法。 背景技术 0002 输送机胶带纵向撕裂是指在输送机运行过程中, 胶带发生纵向撕裂的事故。 对于 长距离输送机胶带， 广泛采用钢绳芯输送来提高其拉伸强度， 但其纵向抗撕裂的能力。

11、却没 有得到提高， 仅为橡胶本身的强度， 因而容易造成纵向撕裂。 输送机胶带纵撕事故在煤矿等 企业较为常见 , 其后果往往非常严重， 需要投入大量人力和时间才能使胶带机恢复运行 , 给企业带来很大的经济损失。目前传统的输送机胶带纵撕检测传感器检测效果差， 误动作 多。 基于本方法设计的输送机胶带纵向撕裂检测装置将有效提高输送机胶带纵向撕裂故障 的检出率， 其实时性好， 可靠性高， 适合粉尘、 水淋等工况条件复杂的场合。 传统的检测方法 是检测输送机胶带纵向撕裂后落下的物料从间接判定胶带是否撕裂 ： 其通过在胶带下方安 装压力传感器或其他的感应报警装置， 当胶带撕裂后， 胶带上的物料从裂口处落到。

12、防撕裂 报警装置的接料盘上， 感知胶带已被撕裂。由于胶带在托辊上成一槽形， 胶带撕裂后， 裂缝 两边的胶带有一沿槽两侧往内收的趋势， 因此胶带撕裂后， 往往不是张开大口， 裂缝两边的 胶带而是重叠一起， 把裂口封住， 胶带上的物料不容易漏下， 等到胶带撕裂到一定长度后， 才有物料漏下， 引起报警 ； 另外， 由于物料的洒漏， 使这种装置经常误报， 引起意外停机， 影 响生产。因此采用检测落下的物料原理的胶带纵向撕裂检测装置虽然目前现场使用最多， 但效果不佳。 近几年来， 基于机器视觉的输送带纵向撕裂检测方法逐步发展并得到应用， 其 原理是通过对输送机胶带表面图像识别来判断的纵向撕裂故障。但此类。

13、检测装置成本较 高， 并且对粉尘、 水淋等现场环境要求较高， 而实际使用的现场工况环境恶劣， 因此其检测 效果不佳。 发明内容 0003 本发明的目的是 ： 克服现有技术的不足， 提供一种结构简单、 成本较低、 使用时能 够较大幅度地提高输送机胶带纵向撕裂故障的检出率且实时性和检测效果好、 工作可靠性 高且适于粉尘、 水淋等复杂工况条件的基于超声波的输送机胶带纵向撕裂检测系统及检测 方法。 0004 本发明的技术方案是 ： 本发明的基于超声波的输送机胶带纵向撕裂检测系统， 包 括输送机胶带 ； 其结构特点是 ： 还包括超声波信号发生装置、 超声波信号接收装置和超声 波信号分析装置 ； 上述的超。

14、声波信号发生装置安装在输送机胶带的一端 ； 超声波信号接收装置安装在输 送机胶带的另一端 ； 超声波信号分析装置与超声波信号接收装置就近设置 ； 超声波信号发生装置包括信号发生器、 功率放大器、 超声波换能器和第一电源模块 ； 信 号发生器设有信号输出端 ； 功率放大器设有信号输入端和信号输出端 ； 超声波换能器设有 说 明 书 CN 103935729 A 4 2/5 页 5 电信号输入端和超声波信号输出端 ； 上述的功率放大器的信号输入端与信号发生器的信号 输出端信号电连接 ； 超声波换能器的电信号输入端与功率放大器的信号输出端信号电连 接 ； 使用时， 超声波换能器的超声波信号输出端输出。

15、超声波信号 ； 第一电源模块提供工作 电源 ； 超声波信号接收装置包括超声波信号接收模块、 信号放大模块、 检波模块和第二电源 模块 ； 超声波信号接收模块设有超声波信号输入端和电压信号输出端 ； 信号放大模块和检 波模块分别设有信号输入端和信号输出端 ； 上述的信号放大模块的信号输入端与超声波信 号接收模块的电压信号输出端信号电连接 ； 检波模块的信号输入端与信号放大模块的信号 输出端信号电连接 ； 超声波信号接收模块的超声波信号输入端用于使用时接收超声波换能 器输出的超声波信号 ； 第二电源模块提供工作电源 ； 超声波信号分析装置包括微处理器模块、 键盘模块、 液晶显示模块、 声光报警模块。

16、、 开 关量输出模块、 总线输出模块和第三电源模块 ； 微处理器模块设有检测信号输入端、 键盘信 号输入端、 显示信号输出端、 报警信号输出端、 开关量信号输出端和总线通信端 ； 键盘模块 设有信号输出端 ； 液晶显示模块和声光报警模块分别设有信号输入端 ； 开关量输出模块设 有信号输入端和信号输出端 ； 总线输出模块设有对内通信端和对外通信端 ； 上述的微处理器模块的检测信号输入端与超声波信号接收装置的检波模块的信号输 出端信号电连接 ； 微处理器模块的键盘信号输入端与键盘模块的信号输出端信号电连接 ； 液晶显示模块的信号输入端与微处理器模块的显示信号输出端信号电连接 ； 声光报警模块 的信。

17、号输入端与微处理器模块的报警信号输出端信号电连接 ； 开关量输出模块的信号输入 端与微处理器模块的开关量信号输出端信号电连接 ； 总线输出模块的对内通信端与微处理 器模块的总线通信端双向信号电连接 ； 使用时， 开关量输出模块的信号输出端以及总线输 出模块的对外通信端分别与后台信号电连接 ； 第三电源模块提供工作电源。 0005 一种由上述的基于超声波的输送机胶带纵向撕裂检测系统用于检测输送机胶带 纵向撕裂故障的检测方法， 包括以下步骤 ： 超声波信号发生装置在输送机胶带的一侧持续发送超声波信号 ； 超声波信号接收装置实时接收超声波信号并进行放大、 检波处理后将信号发送给超 声波信号分析装置的。

18、微处理器模块 ； 超声波信号分析装置的微处理器模块对接收的检测信号实时处理， 并将处理后的信 号发送给液晶显示模块实时显示并同时发送给监控后台 ； 微处理器模块对接收的检测信号与内置的判断阈值进行实时对比， 判断实时检测信 号是否小于判断阈值 ； 若否， 判定正常， 返回步骤 ； 若是， 则进入步骤 ； 微处理器模块判定输送机胶带发生纵向撕裂故障， 微处理器模块驱动声光报警模块 进行就地声光报警， 并由开关量输出模块输出纵向撕裂故障信号 ； 然后返回步骤。 0006 本发明具有积极的效果 ：（1） 本发明的基于超声波的输送机胶带纵向撕裂检测系 统， 结构简单、 成本较低、 实现方便。 （2） 。

19、本发明的基于超声波的输送机胶带纵向撕裂检测 系统， 使用时能够较大幅度地提高输送机胶带纵向撕裂故障的检出率， 其实时性好， 可靠性 高， 适合粉尘、 水淋等工况条件复杂的矿山、 矿井等应用场合， 适用性强。 （3） 本发明的基 于超声波的输送机胶带纵向撕裂检测系统， 其用于检测输送机胶带纵向撕裂故障的检测方 法， 能够自动进行， 误动作少， 检测效果好， 省时省力， 当出现故障时， 能自动就地报警并向 说 明 书 CN 103935729 A 5 3/5 页 6 监控后台实时传输故障信息， 能够有效避免因故障未能及时发现和处理给企业带来重大的 经济损失。 附图说明 0007 图 1 为本发明的。

20、基于超声波的输送机胶带纵向撕裂检测系统的结构示意图 ； 图中 还显示了被检测的输送机胶带及沿胶带传输的超声波信号 ； 图 2 为图 1 中的超声波信号发生装置的电路结构框图 ； 图 3 为图 1 中的超声波信号接收装置的电路结构框图 ； 图 4 为图 1 中的超声波信号分析装置的电路结构框图 ； 图 5 为本发明的基于超声波的输送机胶带纵向撕裂检测方法的流程图。 0008 上述附图中的附图标记如下 ： 超声波信号发生装置 1， 信号发生器 11， 功率放大器 12， 超声波换能器 13， 第一电源模 块 14， 超声波信号接收装置 2， 超声波信号接收模块 21， 信号放大模块 22， 检波模。

21、块 23， 第二 电源模块 24， 超声波信号分析装置 3， 微处理器模块 31， 键盘模块 32， 液晶显示模块 33， 声光报警模 块 34， 开关量输出模块 35， 总线输出模块 36， 第三电源模块 37， 输送机胶带 4， 超声波信号 5。 具体实施方式 0009 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。 0010 （实施例 1） 见图 1， 本实施例的基于超声波的输送机胶带纵向撕裂检测系统， 主要由超声波信号发 生装置 1、 超声波信号接收装置 2 和超声波信号分析装置 3 组成。 0011 超声波信号发生装置 1 安装在输送机胶带 4 的一端 ； 超声波信号接收装置。

22、 2 安装 在输送机胶带 4 的另一端 ； 超声波信号分析装置 3 与超声波信号接收装置 2 就近设置。 0012 见图 2， 超声波信号发生装置 1 主要由信号发生器 11、 功率放大器 12、 超声波换能 器 13 和第一电源模块 14 组成。 0013 信号发生器 11 设有信号输出端 ； 功率放大器 12 设有信号输入端和信号输出端 ； 超声波换能器 13 设有电信号输入端和超声波信号输出端 ； 功率放大器 12 的信号输入端与 信号发生器 11 的信号输出端信号电连接 ； 超声波换能器 13 的电信号输入端与功率放大器 12 的信号输出端信号电连接 ； 使用时， 超声波换能器 13 。

23、的超声波信号输出端输出超声波信 号 ； 第一电源模块 14 提供工作电源。 0014 见图 3， 超声波信号接收装置 2 主要由超声波信号接收模块 21、 信号放大模块 22、 检波模块 23 和第二电源模块 24 组成。 0015 超声波信号接收模块 21 设有超声波信号输入端和电压信号输出端 ； 信号放大模 块 22 和检波模块 23 分别设有信号输入端和信号输出端。超声波信号接收模块 21 的超声 波信号输入端用于使用时接收超声波换能器 13 输出的超声波信号 ； 信号放大模块 22 的信 说 明 书 CN 103935729 A 6 4/5 页 7 号输入端与超声波信号接收模块 21 。

24、的电压信号输出端信号电连接 ； 检波模块 23 的信号输 入端与信号放大模块 22 的信号输出端信号电连接 ； 第二电源模块 24 提供工作电源。 0016 见图 4， 超声波信号分析装置 3 主要由微处理器模块 31、 键盘模块 32、 液晶显示模 块 33、 声光报警模块 34、 开关量输出模块 35、 总线输出模块 36 和第三电源模块 37 组成。 0017 微处理器模块 31 设有检测信号输入端、 键盘信号输入端、 显示信号输出端、 报警 信号输出端、 开关量信号输出端和总线通信端 ； 键盘模块 32 设有信号输出端 ； 液晶显示模 块33和声光报警模块34分别设有信号输入端 ； 开。

25、关量输出模块35设有信号输入端和信号 输出端 ； 总线输出模块 36 设有对内通信端和对外通信端。 0018 微处理器模块 31 的检测信号输入端与超声波信号接收装置 2 的检波模块 23 的信 号输出端信号电连接 ； 微处理器模块 31 的键盘信号输入端与键盘模块 32 的信号输出端信 号电连接 ； 液晶显示模块 33 的信号输入端与微处理器模块 31 的显示信号输出端信号电连 接 ； 声光报警模块 34 的信号输入端与微处理器模块 31 的报警信号输出端信号电连接 ； 开 关量输出模块 35 的信号输入端与微处理器模块 31 的开关量信号输出端信号电连接 ； 总线 输出模块36的对内通信端。

26、与微处理器模块31的总线通信端双向信号电连接 ； 使用时， 开关 量输出模块 35 的信号输出端以及总线输出模块 36 的对外通信端分别与后台信号电连接 ； 第三电源模块 37 提供工作电源。总线输出模块 36 支持 RS485 总线形式输出故障信号。 0019 本实施例的基于超声波的输送机胶带纵向撕裂检测系统， 其工作原理和工作过程 简述如下 ： 参见图 1， 本实施例的基于超声波的输送机胶带纵向撕裂检测系统， 其工作原理是通过 检测在输送机胶带 4 一侧向另一侧传送的超声波实现。因输送机胶带 4 的纵向撕裂必然会 引起输送机胶带 4 的声阻抗的变化， 使得超声波在输送机胶带 4 中的传输完。

27、全被反射到空 气中， 阻止超声波从输送机胶带 4 的一侧传到另一侧， 从而使得在接收端接收不到超声波 信号或超声波信号比正常情况大为减弱， 即可判定输送机胶带 4 发生了撕裂故障。 0020 其工作时， 超声波信号发生装置 1 在输送机的一侧， 由其信号发生器 11 产生一定 频率的电信号， 功率放大器12将该信号发大， 超声波换能器13将输入的电信号转换成超声 波信号 5 发送出去 ； 该超声波信号 5 沿输送机胶带 4 横向传输。设置在输送机另一侧的超 声波信号接收装置 2 的超声波信号接收模块 21 接收沿胶带传输过来的超声波信号 5 并将 其转换为一定频率的电信号 ； 经信号放大模块 。

28、22 将该信号放大后再由检波模块 23 进行检 波， 检波的目的在于避免现场其它信号的干扰， 保证接收到的是超声波信号发生装置 1 发 出的信号， 提高检测的可靠性。 0021 超声波信号接收装置2将处理后的检测信号传输给超声波信号分析装置3的微处 理器模块 31 分析处理。微处理器模块 31 内置有输送机胶带 4 是否发生纵向撕裂的判断 阈值， 微处理器模块 31 将实时接收的检测信号与判断阈值进行比对， 当检测信号低于阈值 时， 微处理器模块 31 判定输送机胶带 4 发生纵向撕裂故障， 此时， 微处理器模块 31 驱动声 光报警模块 34 进行就地声光报警， 并由开关量输出模块输出纵向撕。

29、裂故障信号 ； 当检测信 号高于判断阈值时， 微处理器模块 31 判定输送机胶带 4 工作正常。微处理器模块 31 处理 后的信息由液晶显示模块 33 实时显示 ； 微处理器模块 31 处理的信号可由开关量输出模块 35和总线输出模块36传输给监控后台。 按键模块32用于根据现场实际情况设置判断输送 机胶带 4 纵向撕裂故障的阈值以及避免传感器误动作的延时时间等相关参数。 说 明 书 CN 103935729 A 7 5/5 页 8 0022 参见图 5， 本实施例的基于超声波的输送机胶带纵向撕裂检测系统， 其用于检测输 送机胶带纵向撕裂故障的检测方法， 主要包括以下步骤 ： 超声波信号发生装。

30、置 1 在输送机胶带 4 的一侧持续发送超声波信号 ； 超声波信号接收装置 2 实时接收超声波信号并进行放大、 检波处理后将信号发送给 超声波信号分析装置 3 的微处理器模块 31 ； 超声波信号分析装置3的微处理器模块31对接收的检测信号实时处理， 并将处理后 的信号发送给液晶显示模块 33 实时显示并同时发送给监控后台 ； 微处理器模块 31 对接收的检测信号与内置的判断阈值进行实时对比， 判断实时检 测信号是否小于判断阈值 ； 若否， 判定正常， 返回步骤 ； 若是， 则进入步骤 ； 微处理器模块 31 判定输送机胶带 4 发生纵向撕裂故障， 微处理器模块 31 驱动声光 报警模块 34。

31、 进行就地声光报警， 并由开关量输出模块输出纵向撕裂故障信号 ； 然后返回步 骤。 0023 以上实施例是对本发明的具体实施方式的说明， 而非对本发明的限制， 有关技术 领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下， 还可以做出各种变换和变化而 得到相对应的等同的技术方案， 因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范 围。 说 明 书 CN 103935729 A 8 1/3 页 9 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103935729 A 9 2/3 页 10 图 4 说 明 书 附 图 CN 103935729 A 10 3/3 页 11 图 5 说 明 书 附 图 CN 103935729 A 11 。