一种带式输送机纵向撕裂检测方法，在带式输送机上方的检测装置上装有CCD相机和线激光发射器，带式输送机上载有散状物料，物料均匀分布在皮带上。线激光发射器与带式输送机运动方向成一定夹角，发射的线激光与带式输送机运动方向垂直。线激光投射在物料上，物料的形状对线激光起到调制的作用，CCD相机采集调制后的线激光曲线，并传至处理器进行图像处理。当带式输送机无撕裂故障时，采集到的线激光曲线为一条平滑曲线。当带式输送机发生撕裂故障时，采集到的线激光曲线发生较大波动，经过图像处理后判断带式输送机发生纵向撕裂。本方法简单、可靠、处理效率高，可准确判断带式输送机运行过程中发生的纵向撕裂故障。
1.一种带式输送机纵向撕裂检测方法，其特征在于：在带式输送机(6)上方安装有检测轨道(1)，滑轮(2)与检测轨道(1)相接触，检测装置通过一对滑轮(2)驱动，检测装置在带式输送机(6)机头至机尾之间运动；CCD相机(3)与线激光发射器(5)固定在检测装置的固定板(4)上，CCD相机(3)物面与带式输送机(6)表面平行，线激光发射器(5)与CCD相机(3)在同一垂直平面上，线激光发射器(5)在垂直平面内以一定角度旋转，线激光发射器的方向与水平方向存在15-45°的夹角；线激光发射器(5)发射的一字线激光投射在物料(7)表面，一字线激光与带式输送机(7)运动方向垂直，物料(7)的形状对线激光起到调制的作用，一字线激光的形状随着物料(7)形状的改变而改变，CCD相机(3)采集调制后的线激光曲线，并传至处理器进行图像处理；当物料(7)表面线激光曲线平滑，则说明带式输送机(6)表面物料形状平缓，判断带式输送机(6)表面物料(7)未发生漏料，即带式输送机(7)无纵向撕裂故障发生；当物料(7)表面线激光曲线发生较大波动，则说明带式输送机(6)表面物料形状突变，判断带式输送机(6)表面物料(7)发生漏料，即带式输送机(7)有纵向撕裂故障发生。
2.根据权利要求1所述的一种带式输送机纵向撕裂检测方法，其特征在于，处理CCD相机采集到的图像包括以下步骤：
(1)读取图像RGB三值，为R值设定一固定阈值，将图像中R值小于阈值的RGB全部置于0,大于阈值的RGB全部置于255，以此完成对一线激光的提取及二值化；
(2)将图像细化为单像素曲线，对曲线进行拟合得出曲线的最佳近似方程f(x)；
(3)对近似方程f(x)求导，得到极值点的个数及坐标；
(4)以极值点的个数作为带式输送机发生纵向撕裂的判据，当只有1个极值点时，判断线激光曲线为光滑曲线，物料未发生漏料，带式输送机无纵向撕裂故障发生；当极值点个数大于1个时，判断线激光曲线发生突变，物料发生漏料，带式输送机发生纵向撕裂故障。
一种带式输送机纵向撕裂检测方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种带式输送机纵向撕裂检测方法，属于带式输送机状态检测技术领域。尤其适用于运送散状物料的带式输送机纵向撕裂故障检测。
背景技术
[0002] 带式输送机是散状物料运输的主要设备，它广泛用于港口、化工、矿山、粮食生产等工业领域。皮带撕裂事故时有发生，价值数十万元甚至上百万元的输送皮带，一旦发生撕裂事故，在几分钟内就会全部毁坏，造成巨大的经济损失和安全事故。随着皮带输送机应用的范围越来越广，其使用量越来越大，发生撕裂的事故也越来越多。因此，进行皮带纵向撕裂检测方法的研究有很大的实际意义。为了解决这个难题，国内外学者尝试了很多方法用于带式输送机纵向撕裂故障的检测，如嵌入法、超声波技术探测法、光电传感技术法、X光探伤法等。由于上述检测方法或是检测手段过于复杂、或是成本较高、或是稳定性较差、或是误检率较高，在实际应用中都有所局限，无法取得预期的检测效果。
发明内容
[0003] 本发明针对背景技术中所提到的问题，提出了一种带式输送机纵向撕裂检测方法，该方法能够准确、高效地判断带式输送机发生的纵向撕裂。
[0004] 本发明的具体方案如下：在带式输送机(6)上方安装有检测轨道(1)，滑轮(2)与检测轨道(1)相接触，检测装置通过一对滑轮(2)驱动，检测装置在带式输送机(6)机头至机尾之间运动。CCD相机(3)与线激光发射器(5)固定在检测装置的固定板(4)上，CCD相机(3)物面与带式输送机(6)表面平行，线激光发射器(5)与CCD相机(3)在同一垂直平面上，线激光发射器(5)可在垂直平面内以一定角度旋转，优选的，线激光发射器的方向与水平方向的夹角为15-45°。线激光发射器(5)发射的一字线激光投射在物料(7)表面，一字线激光与带式输送机(7)运动方向垂直，物料(7)的形状对线激光起到调制的作用，一字线激光的形状随着物料(7)形状的改变而改变，CCD相机(3)采集调制后的线激光曲线，并传至处理器进行图像处理。当物料(7)表面线激光曲线平滑，则说明带式输送机(6)表面物料形状平缓，判断带式输送机(6)表面物料(7)未发生漏料，即带式输送机(7)无纵向撕裂故障发生。当物料(7)表面线激光曲线发生较大波动，则说明带式输送机(6)表面物料形状突变，判断带式输送机(6)表面物料(7)发生漏料，即带式输送机(7)有纵向撕裂故障发生。
[0005] 处理CCD相机采集到的图像包括以下步骤：
[0006] (1)读取图像RGB三值，为R值设定一固定阈值，将图像中R值小于阈值的RGB全部置于0,大于阈值的RGB全部置于255，以此完成对一线激光的提取及二值化；
[0007] (2)将图像细化为单像素曲线，对曲线进行拟合得出曲线的最佳近似方程f(x)；
[0008] (3)对近似方程f(x)求导，得到极值点的个数及坐标；
[0009] (4)以步骤(3)的极值点的个数作为带式输送机发生纵向撕裂的判据，当只有一个极值点时，判断线激光曲线为光滑曲线，物料未发生漏料，带式输送机无纵向撕裂故障发生；当极值点个数大于1个时，判断线激光曲线发生突变，物料发生漏料，带式输送机发生纵向撕裂故障。
附图说明
[0010] 图1为带式输送机纵向撕裂的检测系统框图。
[0011] 图2(a)为带有线激光的带式输送机表面物料图。
[0012] 图2(b)为提取后的线激光图。
[0013] 图2(c)为经过细化后的线激光图。
[0014] 图2(d)为经过拟合后的线激曲线图。
[0015] 图3(a)为带有线激光的带式输送机表面物料图。
[0016] 图3(b)为提取后的线激光图。
[0017] 图3(c)为经过细化后的线激光图。
[0018] 图3(d)为经过拟合后的线激曲线图。
[0019] 图中：1、检测轨道，2、滑轮，3、CCD相机，4、固定板，5、线激光发射器，6、带式输送机，7、物料。
具体实施方式
[0020] 下面结合附图对本发明作进一步说明：
[0021] 图1所示，具体工作过程为：检测轨道可采用钢丝结构，检测轨道沿带式输送机全线铺设，与带式输送机上表面距离为80cm，将巡检装置安装在检测轨道上，采用一对滑轮驱动检测装置运行，检测装置从机头开始运动，方向与带式输送机运动方向相同，速度为0.8m/s。发射的一字线激光全程扫描带式输送机物料表面，CCD相机每隔0.03ms拍照一次，并经由图像采集卡将图像传至处理器，处理器通过故障诊断算法对图像进行处理，判断是否有纵向撕裂故障发生，如发生故障可将诊断结果发送至远端监控中心，并由监控中心控制带式输送机急停。当检测装置运动到机尾时，可自动换向，与带式输送机运动方向相反，向机头位置运动，采用低速运动模式，速度为0.3m/s，如此往复完成对带式输送机整条皮带的故障检测任务。
[0022] CCD相机采集了带有线激光的带式输送机表面物料的图像，如图2(a)所示，由于采用的是650nm红色一字线激光，所以只需提取红色，即可将线激光曲线完整的提取出来。读取采集到图像的RGB值，将所有值按照顺序放入矩阵中，设定R的阈值为220,将矩阵中小于220的RGB值全部置零，大于220的RGB值全部置于255，得到一个经过处理后的新的矩阵，将这个矩阵显示为图像即得到图2(b)，从而提取了线激光曲线并将曲线进行了二值化。为了得到单像素组成的曲线，对曲线进行了细化，如图2(c)。将细化后的曲线进行三角函数拟合，得到了拟合函数为f(x)，拟合曲线如图2(d)。令 求出函数极值点个数为1个，由此判断拟合曲线为光滑曲线，即带式输送机物料表面的线激光曲线为光滑曲线，可知带式输送机表面物料形状平缓未发生漏料，最终可判断带式输送机未发生纵向撕裂故障。
[0023] CCD相机采集了带有线激光的带式输送机表面物料的图像，如图3(a)所示，由于采用的是650nm红色一字线激光，所以只需提取红色，即可将线激光曲线完整的提取出来。读取采集到图像的RGB值，将所有值按照顺序放入矩阵中，设定R的阈值为220,将矩阵中小于220的RGB值全部置零，大于220的RGB值全部置于255，得到一个经过处理后的新的矩阵，将这个矩阵显示为图像即得到图3(b)，从而提取了线激光曲线并将曲线进行了二值化。为了得到单像素组成的曲线，对曲线进行了细化，如图3(c)。将细化后的曲线进行三角函数拟合，得到了拟合函数为f(x)，拟合曲线如图3(d)。令 求出函数极值点个数为3个，由此判断拟合曲线出现波峰和波谷，即带式输送机物料表面的线激光曲线发生了突变，可知带式输送机表面物料形状出现凸起和凹陷，表面物料发生漏料，最终可判断带式输送机发生纵向撕裂故障。
