基于激光測距模塊的帶式輸送帶跑偏檢測系統(tǒng)設(shè)計

李永祥 陳孟原 呂海崗 郭秉陽

【摘? 要】中國是工業(yè)強國，在很多工業(yè)領(lǐng)域都需要應(yīng)用到各式各樣的輸送設(shè)備，這些輸送設(shè)備都是根據(jù)使用要求不同而決定其型號。在長距離的物料運輸中的情況下通常會選擇使用帶式輸送機來進行物料的運輸，運輸帶有高溫度的物料的時候，通常會選擇重型板式給料機等鏈板為耐高溫的設(shè)備。但是在輸送帶運行過程中如果發(fā)生跑偏情況，輕則會影響輸送進度，重則毀壞輸送機，造成重大財產(chǎn)損失。文章著重分析輸送機的跑偏原因并探討基于激光測距模塊的輸送帶跑偏檢測系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】上位機;激光測距模塊;跑偏檢測

1、研究內(nèi)容分析

帶式輸送機的跑偏現(xiàn)象主要指的是設(shè)備的輸送帶在運行的過程中偏離了設(shè)備的整機中心線，可能出現(xiàn)偏向左邊或者偏向右邊的情況。帶式輸送機的跑偏問題會出現(xiàn)設(shè)備的膠帶和機架的支架之間的相互摩擦，導(dǎo)致膠帶邊緣受到破壞，嚴(yán)重的縮短了帶式輸送機的使用壽命。最為嚴(yán)重的情況是膠帶會從設(shè)備的托輥上滑落，在設(shè)備的運行過程中造成嚴(yán)重的事故。帶式輸送機出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象的主要原因有兩個，第一是因為帶式輸送機在運行的過程中承受的外力在運行方向上不為零;第二是設(shè)備運行過程中垂直方向上的拉力不均勻?qū)е隆ａ槍@種情況我們就要在設(shè)備的安裝和維護方面進行注意，并在輸送帶運行的過程中實時監(jiān)測輸送帶是否跑偏，如果發(fā)現(xiàn)跑偏現(xiàn)象出現(xiàn)，及時報警避免造成損失。

2、系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 系統(tǒng)硬件介紹

該系統(tǒng)的硬件構(gòu)成如圖2.1所示，包含監(jiān)測輸送帶運行狀態(tài)的激光測距模塊，作為通信橋梁的CH340芯片和安裝有對應(yīng)上位機軟件的PC端。激光測距模塊的TXD端口和RXD端口分別與CH340模塊的RXD端口和TXD端口相連接，PC端與CH340之間采用USB串口進行通信。上位機軟件可以對所檢測到的數(shù)據(jù)進行分析，判定輸送帶是否跑偏。

圖2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計簡圖示意圖

2.2激光測距模塊

該設(shè)計中所采用的激光測距模塊的量程范圍為0.3-60m，采用相位法的測量方式。相位法是連續(xù)波測量，是通過累積一次測量期間的相位信息來完成測量的。所以對于相位法激光測距，測速越快、干擾光越強、一次測量期間距離變化越大，越不利于測量。會導(dǎo)致誤差增加、測量能力下降或者無法測量，甚至可能測量出離譜的值。

2.3 CH340介紹

CH340是一個USB總線的轉(zhuǎn)接芯片，實現(xiàn)USB轉(zhuǎn)串口，USB轉(zhuǎn)IrDA紅外或者USB轉(zhuǎn)打印口。在給設(shè)計中該芯片可以將激光測距模塊通過串口發(fā)送過來的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為通過USB串口傳輸?shù)男盘柟┥衔粰C接收。

圖2.3 CH340功能示意圖

3、系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)所使用的上位機是基于LabVIEW虛擬儀器軟件所開發(fā)的，其工作流程圖如圖3所示，上位機軟件通過USB串口獲得激光測距模塊采集到的輸送帶運行數(shù)據(jù)，在上位機軟件中設(shè)置合適的閾值，當(dāng)接收到的信號低于所設(shè)置的信號閾值時，此時輸送帶并未出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象，處于正常工作狀態(tài);當(dāng)接收到的信號超過上位機軟件中所設(shè)定的閾值時，則判定此時輸送帶出現(xiàn)跑偏，立即觸發(fā)報警裝置提醒維修人員進行維修，避免造成財產(chǎn)損失。

圖 3 上位機工作流程圖

4、總結(jié)

本設(shè)計基于激光測距模塊利用LabVIEW開發(fā)上位機程序，可以實現(xiàn)對輸送帶工作狀態(tài)信息的采集、處理和故障的自動檢測，提高輸送帶跑偏故障檢測的準(zhǔn)確性、可靠性。該設(shè)計意義是不僅可以排除人為主觀因素的影響，還能夠?qū)z測的性能指標(biāo)進行定量描述，降低人工檢測的勞動強度，提高檢測效率和精度，利用激光測距技術(shù)可以及早發(fā)現(xiàn)輸送帶的潛在故障，進而可實現(xiàn)輸送帶的預(yù)知維修，將可能出現(xiàn)的故障消滅在萌芽狀態(tài)。利用激光測距技術(shù)還可提高企業(yè)生產(chǎn)的自動化水平。對于其他一些物品的表面狀況檢測具有一定參考價值。

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（作者單位：河南理工大學(xué) 機械與動力工程學(xué)院）