适于带式输送机胶带纵向撕裂的检测系统

245 编辑：中冶有色技术网来源：北京科技大学

2023-11-23 14:56:49

权利要求书： 1.一种适于带式输送机胶带纵向撕裂的检测系统，其特征在于，所述检测系统包括：电流输出型电源、桥式整形放大单元、方向数据采集单元、镍包碳纤维柔性传感器和可编程控制主机；

所述方向数据采集单元，用于采集所述镍包碳纤维柔性传感器X、Y、Z三个方向发生拉伸应变的数据；

所述桥式整形放大单元，用于对所述方向数据采集单元采集的数据整形放大处理；

所述可编程控制主机，用于接收所述桥式整形放大单元处理后的数据，并控制执行单元输出执行指令；

所述电流输出型电源，用于对所述方向数据采集单元、所述桥式整形放大单元和所述镍包碳纤维柔性传感器供电；

其中，所述方向数据采集单元包括，X方向数据采集单元、Y方向数据采集单元和Z方向数据采集单元，

所述X方向数据采集单元，用于采集所述镍包碳纤维柔性传感器X方向发生拉伸应变的数据；

所述Y方向数据采集单元，用于采集所述镍包碳纤维柔性传感器Y方向发生拉伸应变的数据；

所述Z方向数据采集单元，用于采集所述镍包碳纤维柔性传感器Z方向发生拉伸应变的数据；

所述镍包碳纤维柔性传感器为：将导电填料CF-Ni按比例加入到液体硅橡胶中，经模压固化制成的导电橡胶柔性传感器；

当镍包碳纤维柔性传感器发生拉伸偏转变形，镍包碳纤维柔性传感器表面电阻发生变化，通过方向数据采集单元采集镍包碳纤维柔性传感器X、Y、Z三个方向发生拉伸应变的电阻变化数据，经桥式整形放大单元整形放大，由传输线给可编程控制主机，执行单元输出控制信号。

2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述镍包碳纤维柔性传感器包括第一镍包碳纤维柔性传感器和第二镍包碳纤维柔性传感器，

所述第一镍包碳纤维柔性传感器布置于带式输送机胶带下方，所述第二镍包碳纤维柔性传感器布置于带式输送机落料溜槽出口位置。

3.根据权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括支架，至少一个所述第一镍包碳纤维柔性传感器通过所述支架布置于带式输送机胶带下方。

4.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，桥式整形放大单元包括第一桥式整形放大器、第二桥式整形放大器和第三桥式整形放大器，

所述第一桥式整形放大器，对所述X方向数据采集单元采集的数据整形放大处理；

所述第二桥式整形放大器，对所述Y方向数据采集单元采集的数据整形放大处理；

所述第三桥式整形放大器，对所述Z方向数据采集单元采集的数据整形放大处理。

5.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述电流输出型电源包括依次连接的变压器、一次整流器、PI式滤波器、三端稳压器和滤波电容，所述滤波电容输出端分为两路，

其中，一路连接至所述方向数据采集单元和所述镍包碳纤维柔性传感器，向所述方向数据采集单元和所述镍包碳纤维柔性传感器供电；

另一路经二次整流器和电流输出型集成稳压器连接至所述桥式整形放大单元，向所述桥式整形放大单元供电。

6.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括执行单元，所述执行单元接收所述可编程控制主机的执行指令，控制带式输送机停机。

说明书：一种适于带式输送机胶带纵向撕裂的检测系统技术领域

本发明涉及传感器检测技术领域，特别是指一种适于带式输送机胶带纵向撕裂的检测系统。

背景技术

带式输送机是输送散料主要运输设备，广泛应用在矿山、铁矿、铜矿、煤矿、电厂输煤、冶金等行业中，发挥着巨大的作用，随着应用行业的规模扩大需求长距离大负荷带式输送机设备。

长距离大负荷带式输送机，由于输送带(胶带)长度较长运载量大，均采用钢丝绳带式输送机，如果发生运输带纵向撕裂事故，如不能及时发现可能造成整条输送带报废，经济损失严重。可见胶带纵向撕裂是带式输送机的重大灾难性事故，胶带纵向撕裂后，长时间无法恢复生产，也造成了人力、物力资源的浪费。带式输送机胶带纵向撕裂的主要部位是落料口处，其主要原因是散料中含有的角钢、钢钎、铁棍、槽钢、等金属物件卡在输送带和落料口溜槽侧臂上，或散料中含有钢钎、角钢、等金属物件在落料时刺穿胶带，卡别在胶带下的托辊上，造成纵向撕裂。

目前国内现有的纵向撕裂检测装置包括：

栏索式即拉绳式，两边带拉环的拉动开关成对安装在胶带两侧，由复塑钢丝绳连接起来，安装在胶带下面，当物体或撕裂的胶带悬吊下来扫动钢丝绳时，在线绳作用下把带拉环的拉动开关向外拉出，从而使微动开关动作，发出报警信号或关停输送机。

称重传感器式、新式的CCD摄像式及导电橡胶挤压开关式等，其基本检测原理是输送带发生纵向撕裂时输送带下方漏下的煤或物料通过称重传感器重量变化或CCD摄像机画面遮挡等检测方法得到信号，控制带式输送机停车。

导电橡胶挤压开关式检测装置，其内部有金属骨架支撑，当刺穿胶带的金属物和漏下的物料挤压导电橡胶内敷设连通金属导线时，金属导线相碰发出开关量，使带式输送机停车。

上述现有技术的最大不足是经常出现误动作，都是在纵向撕裂已经发生有物料漏下时才检测出来。导电橡胶挤压开关式因有金属支架，还需要有方向性的挤压，如果漏下物料/穿刺物落在支架上挤压不了导电橡胶内设连通金属导线，金属导线无法闭合，就无信号输出。如物料中金属物刺穿胶带卡别在导电橡胶金属支架上也会造成胶带纵向撕裂。

因带式输送机长距离运载时带速达3～4.5米每秒，而上述技术是在胶带纵向撕裂已发生并漏下物料在检测停车，检测速度慢，这时已划伤十几米或更长的胶带，纵向撕裂可造成很大的经济损失。

发明内容

为了解决现有技术中带式输送机胶带纵向撕裂检测准确性差、检测速度慢的技术问题，本发明的一个实施例提供了一种适于带式输送机胶带纵向撕裂的检测系统。

一种适于带式输送机胶带纵向撕裂的检测系统，所述检测系统包括：电流输出型电源、桥式整形放大单元、方向数据采集单元、镍包碳纤维柔性传感器和可编程控制主机；

所述方向数据采集单元，用于采集所述镍包碳纤维柔性传感器X、Y、Z三个方向发生拉伸应变的数据；

所述桥式整形放大单元，用于对所述方向数据采集单元采集的数据整形放大处理；

所述可编程控制主机，用于接收所述桥式整形放大单元处理后的数据，并控制执行单元输出执行指令；

所述电流输出型电源，用于对所述方向数据采集单元、所述桥式整形放大单元和所述镍包碳纤维柔性传感器供电。

在一些优选的实施例中，所述镍包碳纤维柔性传感器包括第一镍包碳纤维柔性传感器和第二镍包碳纤维柔性传感器，

所述第一镍包碳纤维柔性传感器布置于带式输送机胶带下方，所述第二镍包碳纤维柔性传感器布置于带式输送机落料溜槽出口位置。

在一些优选的实施例中，所述检测系统还包括支架，至少一个所述第一镍包碳纤维柔性传感器通过所述支架布置于带式输送机胶带下方。

在一些优选的实施例中，所述镍包碳纤维柔性传感器为：将导电填料CF-Ni按比例加入到液体硅橡胶中，经模压固化制成的导电橡胶柔性传感器。

在一些优选的实施例中，所述方向数据采集单元包括，X方向数据采集单元、Y方向数据采集单元和Z方向数据采集单元，

所述X方向数据采集单元，用于采集所述镍包碳纤维柔性传感器X方向发生拉伸应变的数据；

所述Y方向数据采集单元，用于采集所述镍包碳纤维柔性传感器Y方向发生拉伸应变的数据；

所述Z方向数据采集单元，用于采集所述镍包碳纤维柔性传感器Z方向发生拉伸应变的数据。

在一些优选的实施例中，桥式整形放大单元包括第一桥式整形放大器、第二桥式整形放大器和第三桥式整形放大器，

所述第一桥式整形放大器，对所述X方向数据采集单元采集的数据整形放大处理；

所述第二桥式整形放大器，对所述Y方向数据采集单元采集的数据整形放大处理；

所述第三桥式整形放大器，对所述Z方向数据采集单元采集的数据整形放大处理。

在一些优选的实施例中，所述电流输出型电源包括依次连接的变压器、一次整流器、PI式滤波器、三端稳压器和滤波电容，所述滤波电容输出端分为两路，

其中，一路连接至所述方向数据采集单元和所述镍包碳纤维柔性传感器，向所述方向数据采集单元和所述镍包碳纤维柔性传感器供电；

另一路经二次整流器和电流输出型集成稳压器连接至所述桥式整形放大单元，向所述桥式整形放大单元供电。

在一些优选的实施例中，所述检测系统还包括执行单元，所述执行单元接收所述可编程控制主机的执行指令，控制带式输送机停机。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本发明提出一种适于带式输送机胶带纵向撕裂的检测系统，将基于拉伸应变的镍包碳纤维柔性传感器多方向无死角检测与以可编程控制主机结合，对胶带纵向撕裂进行检测，检测速度快、检测精度高、结构简单、可靠性高。

本发明提出一种适于带式输送机胶带纵向撕裂的检测系统，以拉伸应变镍包碳纤维柔性传感器作为检测传感器，从X方向、Y方向、Z方向检测电阻变化，无论胶带从什么方向发生纵向撕裂均能可靠检测，使用寿命长，防护等级高，适合长期工作，对带式输送机的纵向撕裂检测速度快检测结果准确可靠。

本发明提出一种适于带式输送机胶带纵向撕裂的检测系统，检测系统线路设计合理、结构可靠、防护等级高，适用于复杂恶劣环境，能够检测出胶带来自上、下、左、右各个方向的纵向撕裂故障信号。

本发明提出一种适于带式输送机胶带纵向撕裂的检测系统，通过设计电流输出型直流电源供电，采用X方向、Y方向、Z方向三方向数据采集的多路采集方式，经桥式整形放大传输避免了检测设备因单路采集不准确传输线路不稳定，电源波动干扰易导致误发信号的弊端，确保检测信号准确可靠。

本发明提出一种适于带式输送机胶带纵向撕裂的检测系统，检测胶带纵向撕裂精度高、速度快，以可靠的可编程控制主机判断胶带是否发生撕裂，不论是上下左右从哪个方向发生纵向撕裂，都可以进行全方位检测，并达到最好的防撕裂效果，适用于复杂恶劣环境，可靠性强。

本发明提出一种适于带式输送机胶带纵向撕裂的检测系统，解决了现有纵向撕裂检测手段的响应速度偏慢及机械式长期使用磨损导致精度下降等弊端，本发明使用镍包碳纤维柔性传感器，能快速准确识别来自不同方向的信息，有效提高了带式输送机胶带纵向撕裂的检测精度，实现了带式输送机胶带纵向撕裂的实时检测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例中一种适于带式输送机胶带纵向撕裂的检测系统的结构框图。

图2是本发明一个实施例中第一镍包碳纤维柔性传感器布置于带式输送机胶带下方的结构示意图。

图3是本发明一个实施例中第一镍包碳纤维柔性传感器布置于带式输送机胶带下方、第二镍包碳纤维柔性传感器布置于带式输送机落料溜槽出口活动门位置的立体结构示意图。

图4是图3中本发明一个实施例中第一镍包碳纤维柔性传感器布置于带式输送机胶带下方、第二镍包碳纤维柔性传感器布置于带式输送机落料溜槽出口活动门位置的截面示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1所示本发明一个实施例中一种适于带式输送机胶带纵向撕裂的检测系统的结构框图，根据本发明的实施例，提供一种适于带式输送机胶带纵向撕裂的检测系统包括：电流输出型电源100、桥式整形放大单元200、方向数据采集单元300、镍包碳纤维柔性传感器400、可编程控制主机500和执行单元600。

电流输出型电源100，用于对方向数据采集单元300、桥式整形放大单元200和镍包碳纤维柔性传感器400供电。

电流输出型电源100包括依次连接的变压器101、一次整流器102、PI式滤波器103、三端稳压器104和滤波电容105。

滤波电容105的输出端分为两路，一路连接至方向数据采集单元300和镍包碳纤维柔性传感器400，向方向数据采集单元300和镍包碳纤维柔性传感器400供电。

另一路经二次整流器106和电流输出型集成稳压器107连接至桥式整形放大单元200，向桥式整形放大单元200供电。

方向数据采集单元300，用于采集镍包碳纤维柔性传感器400X、Y、Z三个方向发生拉伸应变的数据。

桥式整形放大单元200，用于对方向数据采集单元300采集的数据整形放大处理。

具体的实施例中，方向数据采集单元300包括，X方向数据采集单元301、Y方向数据采集单元302和Z方向数据采集单元303。X方向数据采集单元301、Y方向数据采集单元302和Z方向数据采集单元303分别连接至镍包碳纤维柔性传感器400。

X方向数据采集单元301，用于采集镍包碳纤维柔性传感器400X方向发生拉伸应变的数据。

Y方向数据采集单元302，用于采集镍包碳纤维柔性传感器400Y方向发生拉伸应变的数据。

Z方向数据采集单元303，用于采集镍包碳纤维柔性传感器400Z方向发生拉伸应变的数据。

桥式整形放大单元200包括第一桥式整形放大器201、第二桥式整形放大器202和第三桥式整形放大器203。第一桥式整形放大器201连接X方向数据采集单元301，第二桥式整形放大器202连接Y方向数据采集单元302，第三桥式整形放大器203连接Z方向数据采集单元303。

第一桥式整形放大器201，对X方向数据采集单元301采集的数据整形放大处理。

第二桥式整形放大器202，对Y方向数据采集单元302采集的数据整形放大处理。

第三桥式整形放大器203，对Z方向数据采集单元303采集的数据整形放大处理。

根据本发明的实施例，可编程控制主机500，用于接收桥式整形放大单元200处理后的数据，并控制执行单元600输出执行指令。具体地，第一桥式整形放大器201、第二桥式整形放大器202和第三桥式整形放大器203分别连接至可编程控制主机500，控制执行单元600根据镍包碳纤维柔性传感器400X、Y、Z三个方向发生拉伸应变的数据，控制执行单元600输出执行指令，执行单元600接收可编程控制主机500的执行指令，控制带式输送机停机。

优选的，可编程控制主机500为可编程PLC控制主机，执行单元600通过继电器对外输出无源开关量，控制带式输送机停机。

本发明采用的镍包碳纤维柔性传感器400为：将导电填料CF-N i按比例加入到液体硅橡胶中，经模压固化制成导电橡胶柔性传感器。

如图2所示本发明一个实施例中第一镍包碳纤维柔性传感器布置于带式输送机胶带下方的结构示意图，图3所示本发明一个实施例中第一镍包碳纤维柔性传感器布置于带式输送机胶带下方、第二镍包碳纤维柔性传感器布置于带式输送机落料溜槽出口活动门位置的立体结构示意图，图4所示图3中本发明一个实施例中第一镍包碳纤维柔性传感器布置于带式输送机胶带下方、第二镍包碳纤维柔性传感器布置于带式输送机落料溜槽出口活动门位置的截面示意图。

根据本发明的实施例，镍包碳纤维柔性传感器400包括第一镍包碳纤维柔性传感器401和第二镍包碳纤维柔性传感器402。

至少一个第一镍包碳纤维柔性传感器401通过支架700布置于承载物料910的带式输送机胶带800下方。第二镍包碳纤维柔性传感器402布置于溜井902下带式输送机落料溜槽900出口活动门901位置。

镍包碳纤维柔性传感器400沿拉伸应变方向发生偏转，会对电学性能产生影响，在60％的应变量下其表面电阻最大变化为600％，镍包碳纤维柔性传感器400表面电阻对拉伸应变载荷的变化是柔性传感器最大特点。

当带式输送机胶带800发生纵向撕裂时，由于随物料910从溜井902经带式输送机落料溜槽900落下的金属物刺穿带式输送机胶带800无论从何种方向触碰第一镍包碳纤维柔性传感器401或卡在带式输送机落料溜槽900出口活动门901位置时，金属物或活动门动作触碰第二镍包碳纤维柔性传感器402使其发生拉伸偏转变形，镍包碳纤维柔性传感器400(第一镍包碳纤维柔性传感器401或第二镍包碳纤维柔性传感器402)表面电阻发生变化，由此通过方向数据采集单元300采集镍包碳纤维柔性传感器400X、Y、Z三个方向发生拉伸应变的数据(电阻变化数据)，经桥式整形放大单元200整形放大，由传输线给可编程控制主机500，执行单元600输出控制信号，执行带式输送机停机或者释放带式输送机停机拉紧装置等对应措施。

本发明提出一种适于带式输送机胶带纵向撕裂的检测系统，对带式输送机胶带的纵向撕裂检测速度快，检测结果准确可靠。采用镍包碳纤维柔性传感器，由X、Y、Z三个方向收集信息，以可编程控制主机500进行逻辑控制，提高了识别效率和识别精度，检测纵向撕裂事故精度高。

本发明提出一种适于带式输送机胶带纵向撕裂的检测系统，可根据现场的特点增加检测点的数量和位置，适用于任何型号的带式输送机。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。