專利名稱：傳送帶監(jiān)控的制作方法
傳送帶監(jiān)控
本發(fā)明涉及監(jiān)控傳送帶。更具體地說，本發(fā)明涉及監(jiān)控具有可導磁軟線的傳送帶的系統(tǒng)和方法。它擴展至具有該系統(tǒng)的傳送帶裝置。
眾所周知，在各類采礦及工業(yè)應用中，傳送帶結(jié)構(gòu)所使用的鋼芯增強軟線的完全失效會導致災難性后果。因此，對此類傳送帶的狀況監(jiān)控的需求己成為慣例，其目標為辨別傳送帶受損情況并據(jù)此有效維護傳送帶。
本文設想的典型的鋼絲加強的傳送帶由通常長度約為300 m量級的長傳送帶部件組成。每一部件包括夾置在兩個橡膠層之間的基本等距且并行的構(gòu)造中的多股鋼絲的中央層，這些部件通過接頭連接。通過將兩個部件的末端重疊1到5米并將這兩個部件硫化，形成兩個部件之間的接頭。當各部件按此方法連接時，重疊部分中的部件的鋼絲將以一種圖案排列，其中各部件的交替鋼絲以平行毗鄰關(guān)系排列。
己知通過使用永磁體陣列磁化軟線，然后檢測由斷裂所產(chǎn)生的邊緣磁場來監(jiān)控傳送帶中的軟線斷裂。還可按照該方法監(jiān)控接頭的狀況。
然而，這一技術(shù)存在嚴重的缺陷。僅在軟線斷裂處上方或軟線末端的上方存在可檢測出的磁場。因此，完好的軟線上方的磁象是空白的一一即，它們是磁不可見的。
例如，對于新的帶，其中有許多未斷裂的長軟線，那么在磁化后，除了在這些軟線一端(南極)產(chǎn)生一個單一下降并在另一端(北極)產(chǎn)生一個峰之外，其他磁象均為空白。實際上，在這兩個相距很遠的磁極之間還存在一個非常微弱的雙極磁場。但是，因為新帶分段的軟線通常相距2-300m，所以其產(chǎn)生的磁場非常微弱且難以檢測。
在新帶的情況下，期望了解其軟線數(shù)量和它們的間距，但使用現(xiàn)有技術(shù)無法完成這一期望。而且在某些應用中，為檢測裂隙，軟線與傳送帶以45°角交叉放置，這是因為如果產(chǎn)生了縱向裂隙，將切割這些對角軟線并
產(chǎn)生之前未出現(xiàn)的額外南/北磁極對。然而，完整的橫向軟線在現(xiàn)有的磁場 檢測技術(shù)下仍是不可見的。因此，技術(shù)人員還期望能檢測對角軟線的存在， 從而確認裂隙檢測功能是完整的。
因此，本發(fā)明的目的是提供用于上述目的并至少能改善上述缺陷的方 法和裝置。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于監(jiān)控具有可導磁軟線的傳送帶的系統(tǒng)，
該系統(tǒng)包括
交變磁場發(fā)生器，用于產(chǎn)生交變磁場以磁化軟線； 磁場感測單元，用于感測軟線在工作時所產(chǎn)生的交變磁場，并提
供表示該交變磁場的信號；以及
處理器，用于處理該信號以監(jiān)控軟線的連續(xù)部分。 根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種監(jiān)控具有可導磁軟線的傳送帶的方法，該
方法包括
產(chǎn)生交變磁場以按照交變方式磁化軟線；
感測由軟線提供的磁場，并提供表示它們的磁場的信號；以及 處理信號以監(jiān)控軟線連續(xù)部分。 根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種傳送帶裝置，其包括 具有多根可導磁軟線的帶；以及
如上所述的用于監(jiān)控上述傳送帶的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的交變磁場發(fā)生 器和磁場感測單元毗鄰帶定位且彼此縱向隔開。
感測單元可包括隔開的磁場傳感器的陣列，來自傳感器的信號被處理。 傳感器可具有感測軸，以便感測該方向上的磁場強度。磁場感測單元可具 有適當定向的傳感器，用來感測橫跨帶的隔開的位置處的兩個或全部三個 磁場分量。這些傳感器的間距可能非常小以提供期望的分辨率。
該系統(tǒng)可具有直流磁場發(fā)生器，該發(fā)生器能生成直流磁場，用來消除 之前由交變磁場發(fā)生器所產(chǎn)生的交變磁場。因此，交變磁場發(fā)生器可定位 在直流磁場發(fā)生器與磁場感測單元之間。
通過本發(fā)明可確定完整軟線的存在、間距以及位置。還將 定接頭處的重疊程度。另外，可監(jiān)控帶邊緣的橫向位置，并測量傳送帶的行進速度。 為了使系統(tǒng)能監(jiān)控帶邊緣的位置，感測單元可能比帶更寬，而且可超過帶 的末端延伸。
處理器可生成表示帶的軟線的連續(xù)部分的圖像，而系統(tǒng)可包括用于顯 示圖像的顯示器。
該系統(tǒng)可包括數(shù)據(jù)采集設備，用于處理從傳感器所接收的信號，并向 處理器提供數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)采集設備可具有多個通道或可以是多路復用類型。 如果采用多路復用，那么可使用模擬或數(shù)字多路復用。
本領域普通技術(shù)人員應理解的是，系統(tǒng)還可包括帶速確定裝置，用于 確定帶在縱向上的行進速度，從而確定帶在每個采樣點的縱向位置。帶速 確定裝置可包括連接至傳送帶裝置的滑輪的編碼器。
現(xiàn)將通過非限制實例并參考所附示意圖對本發(fā)明進行描述，在附圖中

圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的傳送帶裝置； 圖2示意性地示出作為圖1的系統(tǒng)的一部分的傳感器陣列； 圖3示意性地示出作為圖l的系統(tǒng)的一部分的數(shù)據(jù)采集設備的實
施例；
圖4示意性地示出如何以圖像方式確定傳送帶的基質(zhì)中的軟線 的垂直位置；
參閱圖l，根據(jù)本發(fā)明的傳送帶裝置一般用附圖標記IO來指示。該裝 置10具有傳送帶12;直流磁場發(fā)生器14;交變磁場發(fā)生器15;磁場感 測單元16;編碼器18，用于測定帶12的行進速度；以及數(shù)據(jù)采集設備20， 用于處理從感測單元16所接收的信號，并向處理器60提供數(shù)據(jù)。處理器 60向顯示裝置61提供圖像以通過其顯示。帶12的行進方向如箭頭22所示。 場發(fā)生器14和場感測單元16橫跨帶12延伸，并安裝于帶12上方約4cm 至5cm處。編碼器18連接至裝置IO的滑輪，以監(jiān)控帶12的行進速度。直 流磁場發(fā)生器14、交變磁場發(fā)生器15以及場感測單元16均延伸超出帶12 兩側(cè)約50cm，該長度超過傳送帶整轉(zhuǎn)時沿側(cè)向(沿橫向)運動的距離。AC
7磁場發(fā)生器15的勵磁頻率在4Hz至50Hz之間。
應理解的是行進22方向定義縱向方向，且橫向方向被定義為橫跨帶 12，垂直方向被定義為垂直于帶12。
此帶12用于傳送散裝材料，諸如煤、鐵礦石等。它由其中包埋有多根 軟線24的橡膠基質(zhì)構(gòu)成，這些軟線由沿帶12鋪設的許多股鋼絲組成。因 此這些芯是導磁的。典型的帶的軟線間距為10mm到25mm。很明顯，帶 12中軟線24的數(shù)量將取決于軟線24的間距及帶12的寬度。雖然圖1中僅 僅表示出四根軟線24，但應注意的是，實際上通常會使用更多數(shù)量的軟線 24。
交變磁場發(fā)生器15是一組電磁體或螺線管的陣列，其如圖1所示地橫 跨帶放置。每個電磁鐵或螺線管的軸均垂直或平行于傳送帶12定向。直流 磁場發(fā)生器14被放置在交變磁場發(fā)生器15的上游。仍需要直流磁場發(fā)生 器14消除先前循環(huán)的交變磁場。磁場感測單元16放置于交變磁場發(fā)生器 15的下游。
在工作時，如本領域內(nèi)公知，場發(fā)生器14產(chǎn)生交變磁場，該交變磁場 將軟線24沿它們的整個長度磁化。這些磁場被場感測單元16的傳感器感 測。由場感測單元16提供的信號被數(shù)據(jù)采集設備20處理，數(shù)據(jù)采集設備 20向處理器60提供數(shù)據(jù)。處理器處理那些數(shù)據(jù)，如下文將進一步描述地。
現(xiàn)參考圖2，其示出了場感測單元16的第一實施例。該場感測單元16 具有長載具26，該載具26上安裝有大量傳感器30的組28。每個傳感器30 均具有感測軸。各個組28具有垂直傳感器30.1、縱向傳感器30.2以及橫向 傳感器30.3。各個組的垂直傳感器30.1的左側(cè)有相關(guān)聯(lián)的縱向傳感器30.2， 右側(cè)有相關(guān)聯(lián)的橫向傳感器30.3。。多個組28隔開如箭頭32所示的距離。 垂直傳感器30.1具有一條感測軸34，縱向傳感器30.2具有感測軸36，橫 向傳感器30.3具有感測軸38。因此，應理解的是當載具被放置于橫跨且 處于傳送帶12上方的位置時，垂直傳感器30.1將指向下方，縱向傳感器 30.2將指向行進方向22，而橫向傳感器30.3則指向橫跨帶12的方向。因 此，當帶在其下方行進時，在橫跨帶12的各個位置處，垂直傳感器30.1 將測量的磁場的垂直分量，縱向傳感器30.2將測量磁場的縱向分量，而橫向傳感器30.3將測量磁場的橫向分量。如上所述，可插補來自縱向傳感器 30.2和橫向傳感器30.3的信號以在他們相關(guān)聯(lián)的垂直傳感器30.1的中心處 提供代表信號。載具26和傳感器30.1、 30.2以及30.3提供單個陣列40。 組28相距約10mm。
傳感器30為霍爾效應傳感器，并由由Allegro微系統(tǒng)(Allegro Microsystems)公司供應，其零件編號為A1302KLHLt-T。
應理解的是，在許多應用中，僅確定垂直磁分量就足夠了，而且裝置 10可能僅使用垂直傳感器30.1，在此種情況下它們隔開約4mm。
現(xiàn)參考圖3，其示出了用于處理從傳感器30接收的信號的處理設備20 的實施例。在設備20中，每個傳感器30均配有緩沖器46，緩沖器46將緩 沖的信號提供給模擬多路復用器48。多路復用器48的輸出被提供至A/D轉(zhuǎn) 換器50，而A/D轉(zhuǎn)換器50的數(shù)字輸出將通過數(shù)據(jù)總線54被提供至現(xiàn)場可 編程門陣列(FPGA) 52。 FPGA52通過傳令線路56和58連接至多路復用 器48和轉(zhuǎn)換器50相連。FPGA52又向處理器60提供數(shù)據(jù)信號。
來自各個傳感器30的模擬電壓將首先通過緩沖器46放大并濾波。濾 波后的模擬值被饋送至n通道多路復用器48。 n即傳感器30的數(shù)量。來自 FPGA52的命令輸出決定將哪一個模擬輸入值切換至多路復用器48的輸 出。通常情況下，僅可獲得具有最多16通道多路復用器的裝置。不過，可 通過將多個從屬多路復用器連接至主多路復用器來增加通道輸入的數(shù)量。 例如，十六個16通道從屬多路復用器的輸出可連接至單個主多路復用器的 輸入。該特定配置將產(chǎn)生一個16x16=256通道多路復用器的等價物。來自 通道(通常為256個)的模擬電壓輸出通過單個A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為它們的 數(shù)字值。該A/D轉(zhuǎn)換器50必須能以等于n《肌p的速率采樣，此處的n是 模擬通道數(shù)量而f;^p是每條通道的采樣頻率。FPGA52將所需轉(zhuǎn)換信號引 導至A/D轉(zhuǎn)換器50，并控制A/D轉(zhuǎn)換器從而確定采樣率。來自A/D轉(zhuǎn)換 器50的數(shù)字輸出由FPGA52接收并通過適合的總線(例如，ISA)發(fā)送至 處理器60。
參考圖4，示出了確定帶基質(zhì)中的軟線的位置的方法的示意圖。僅利 用來自傳感器的磁場垂直分量即足以識別軟線的橫向及縱向位置，但這并不能給出其在帶基質(zhì)中的垂直位置。為達成這一目的，需要測量至少另一 磁場分量。例如，如果橫向及垂直的分量在垂直于軟線的平面中繪出，那 么在磁極區(qū)域，同時沿兩個方向外推的矢量將被引導至軟線，實際上將與 軟線中心相交。圖4中示出了此結(jié)果的示例，其中在2 = 0的位置由各個傳 感器測得的矢量磁場在外推時在位于Z = -5的軟線中央處相交。因為在磁 化的軟線與所得的磁場之間存在一一對應的關(guān)系，所以此技術(shù)行得通。僅 在外推那些具有顯著的垂直分量的向量時，應特別注意。例如，那些源自
軟線及標記68之間的線不會在軟線處相交。
處理器60根據(jù)提供給它的數(shù)據(jù)在每個縱向采樣點處測定每根軟線24 的橫向位置，并將其繪制成帶12的軟線24的圖像，該圖像示出軟線24相 對于帶12的邊緣定位的位置。然后將該圖像顯示在顯示單元61上。同樣， 沿軟線24的長度確定帶基質(zhì)中各根軟線24的垂直位置，并生成圖像，隨 后將其顯示在顯示單元61上。
因為帶12中的鋼絲24平行于運動方向定位，所以通常的損傷模式是， 金屬件的樁或片刺穿軟線并隨后沿兩條軟線24之間的長度撕裂橡膠。眾所 周知，將硫化的補片中的一條或多條軟線放置到具有附加的(較細)軟線 股的帶12的頂部來提供撕裂裂隙檢測器，其中所述軟線股與傳送帶12構(gòu) 成約45度角。在本發(fā)明的情況下，裂隙檢測器軟線被磁化，且交變調(diào)節(jié)能 夠確認對角線裂隙軟線的存在及完好與否。
應理解的是，利用本發(fā)明，可識別帶12的邊緣軟線24及它們的空間 位置。而且，利用用本發(fā)明還可確定帶12的邊緣的空間位置。傳送帶12 一次旋轉(zhuǎn)的邊緣追蹤圖像在確認接頭及滑輪正確對準中是一項非常有用的 技術(shù)。如果滑輪及接頭未能正確對準，那么在旋轉(zhuǎn)期間會存在帶的過度側(cè) 向(在橫向方向上)運動。
本領域普通技術(shù)人員應理解的是，有可能確定帶的行進速度。這種非 接觸式帶速測量與使用附連至測速輪或直接附連至滑輪的接近傳感器的一 般技術(shù)相比具有明顯優(yōu)勢。所以，處理器60還確定帶12的行進速度。處 理器60進一步確定帶12的接頭的重疊程度。
10
權(quán)利要求
1.一種用于監(jiān)控具有可導磁軟線的傳送帶的系統(tǒng)，包括交變磁場發(fā)生器，用于在工作時產(chǎn)生交變磁場以磁化所述軟線；磁場感測單元，用于感測所述軟線在工作時所提供的交變磁場，并提供表示所述交變磁場的信號；以及處理器，用于處理所述信號以監(jiān)控所述軟線的連續(xù)部分。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括直流磁場發(fā)生器，用于消 除由所述交變磁場發(fā)生器之前產(chǎn)生的交變磁場。
3. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述交變磁場發(fā)生器定位在所 述直流磁場發(fā)生器及所述磁場感測單元之間。
4. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述感測單元包括分隔開的磁 場傳感器的陣列。
5. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器均具有感測軸，且 感測單元具有適當定向的傳感器，以感測所述經(jīng)磁化的軟線在工作時所提供的磁場的至少兩個分量。
6. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器確定所述帶的軟線 的連續(xù)部分的存在。
7. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器確定所述帶基質(zhì)中 的帶的軟線的垂直和橫向位置。
8. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器生成表示所述帶的 軟線的連續(xù)部分的圖像，而且所述系統(tǒng)包括用于顯示所述圖像的顯示器。
9. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器確定所述帶的行進 速度。
10. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器確定所述帶的 側(cè)邊空間中的位置。
11. 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述場感測單元橫向地 延伸超過所述帶的兩端。
12. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器確定帶的接頭的重疊程度。
13. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括數(shù)據(jù)采集設備，用于處理由所述傳感器提供的信號，并向所述處理器提供數(shù)據(jù)。
14. 如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集設備保包 括用于提供數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
15. —種監(jiān)控具有可導磁軟線的傳送帶的方法，包括 生成交變磁場以按照交變方式磁化所述軟線；感測由所述軟線提供的磁場，并提供表示它們的磁場的信號；以及 處理所述信號以監(jiān)控所述軟線的連續(xù)部分。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，包括消除所述軟線中存 在的交變磁場并生成新的交變磁場。
17. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述交變磁場由分隔開 的磁場傳感器的陣列檢測。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述磁場的至少兩個分 量被感測。
19. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述信號被處理以確定 所述軟線的連續(xù)部分的存在。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述處理器確定所述帶 基質(zhì)中的帶的軟線的所述垂直和橫向位置。
21. 如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述處理器生成表示所 述帶的軟線的連續(xù)部分的圖像，且所述方法包括顯示所述圖像。
22. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述處理器確定所述帶 的行進速度。
23. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述信號被處理以確定 所述帶的接頭的重疊程度。
24. —種傳送帶裝置，包括 具有可導磁軟線的帶；以及如權(quán)利要求1至14中的任一項所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)的所述磁場 發(fā)生器和所述磁場感測單元毗鄰所述帶定位，且彼此縱向隔開。
25. —種與參考附圖所描述基本一致的用于監(jiān)控具有可導磁軟線的傳 送帶的系統(tǒng)。
26. —種與參考附圖所描述基本一致的監(jiān)控具有可導磁軟線的傳送帶 的方法。
27. —種與參考附圖所描述基本一致的傳送帶裝置。
全文摘要
一種用于監(jiān)控具有可導磁軟線的傳送帶的系統(tǒng)，具有交變磁場發(fā)生器，用于在工作時產(chǎn)生交變磁場以磁化軟線；磁場感測單元，用于感測軟線在工作時所提供的交變磁場，并提供表示該交變磁場的信號；以及處理器，用于處理信號以監(jiān)控軟線的連續(xù)部分。該系統(tǒng)還具有直流磁場發(fā)生器，用于消除交變磁場發(fā)生器之前所產(chǎn)生的交變磁場，交變磁場發(fā)生器定位在直流磁場發(fā)生器與磁場感測單元(16)之間。處理器還確定帶的行進速度，以及帶的側(cè)邊空間中的位置。
文檔編號B65G43/02GK101663216SQ200880003007
公開日2010年3月3日 申請日期2008年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月26日
發(fā)明者賽瓦申·帕達亞奇, 邁克爾·約翰·奧爾波特, 雅克·弗雷德里克·巴松 申請人:先進影像技術(shù)(控股)有限公司;雅克·弗雷德里克·巴松