帶式輸送機智能糾偏裝置的研究

李巖崗

（山西焦化股份有限公司，山西 臨汾 041600）

引言

帶式輸送機是煤礦井下運輸?shù)暮诵模哂羞\量大、效率高、經(jīng)濟性好的優(yōu)點，隨著輸送機不斷朝著高帶速、長距離、大運量方向發(fā)展，輸送機在運行過程中經(jīng)常發(fā)生跑偏現(xiàn)象，因此不得不通過降低運行速度等方式進行調(diào)整，極大地影響了煤礦井下物料運輸?shù)男屎徒?jīng)濟性。因此提出一種利用視覺監(jiān)控技術(shù)開發(fā)的帶式輸送機智能糾偏裝置。該裝置通過智能視頻識別，對輸送帶的運行路徑進行實時監(jiān)測，及時對輸送帶的運行偏離量進行分析，超出警戒值后及時發(fā)出報警并啟動智能糾偏調(diào)控，實現(xiàn)了對輸送帶運行狀態(tài)的實時監(jiān)測，有效避免了運行過程中的跑偏現(xiàn)象。

1 輸送帶跑偏原因分析

輸送機跑偏的原因很多，根據(jù)對近年來輸送機跑偏原因的總結(jié)，其跑偏原因可分為張緊力調(diào)整不均勻、滾筒誤差及裝配不合理、托輥支架偏斜等原因，其中張緊力調(diào)整不均勻?qū)е碌妮斔蛶芷紦?jù)了整個跑偏故障的50%以上，而各種原因?qū)е碌妮斔蛶芷憩F(xiàn)為運行過程中輸送帶逐漸偏向托輥的一側(cè)，超出托輥組的有效支護邊界[1]。

張緊力調(diào)整不均勻?qū)е碌呐芷饕怯捎谳斔蜋C在啟動、改向等過程中由于帶速調(diào)整導(dǎo)致的輸送帶張力變化，張緊系統(tǒng)調(diào)整時張力調(diào)整不及時或者張緊力偏斜導(dǎo)致輸送帶受力不均勻，進而造成了在運行過程中輸送帶的偏位。

滾筒誤差機裝配不合理導(dǎo)致的輸送帶跑偏主要是由于輸送機傳動滾筒的加工誤差導(dǎo)致兩側(cè)輸送帶張緊力不一致或者是由于滾筒安裝時偏斜導(dǎo)致輸送帶兩側(cè)的受力不均勻，使輸送帶發(fā)生了扭曲變形，造成在運行過程中的跑偏。

托輥支架偏斜導(dǎo)致的輸送帶跑偏主要是由于托輥支架安裝偏斜、托輥轉(zhuǎn)動不靈活等導(dǎo)致輸送帶在運行過程中受力不均，進而造成了輸送帶的運行偏位。

對于輸送帶的運行跑偏情況目前主要是通過優(yōu)化裝配方式保證滾筒和托輥的安裝精確性，減小因輸送機安裝誤差因素導(dǎo)致的跑偏，同時在托輥組上設(shè)置多個調(diào)心托輥，對輸送帶在運行過程中的偏斜進行校正。但由于輸送機本身的結(jié)構(gòu)特性，目前的調(diào)整方式都需要人工進行調(diào)整，無法提前對輸送帶的運行狀態(tài)進行判斷，效率低、可靠性差，難以滿足輸送機連續(xù)安全運行的需求。

2 輸送機智能糾偏裝置結(jié)構(gòu)

在對帶式輸送機跑偏原因進行分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合輸送機系統(tǒng)的實際應(yīng)用情況，本文提出了一種新的帶速輸送機智能糾偏裝置，以視覺監(jiān)測為基礎(chǔ)，其整體結(jié)構(gòu)如圖1 所示[2]。在輸送機輸送帶的下側(cè)設(shè)置視頻監(jiān)測系統(tǒng)，對輸送帶運行過程中的狀態(tài)進行連續(xù)監(jiān)測。每隔20 m 在托輥組上設(shè)置一個調(diào)整電機，用于對輸送帶的運行狀態(tài)進行調(diào)整。系統(tǒng)在工作的過程中首先利用視頻識別技術(shù)來對輸送帶運行過程中的偏斜情況進行測量，獲取每個監(jiān)測區(qū)域內(nèi)輸送帶的偏斜大小和方向。當偏差量超過系統(tǒng)設(shè)定的最大范圍后系統(tǒng)將進行報警并將偏斜信號傳遞給PLC 控制中心，經(jīng)過分析后發(fā)出調(diào)整指令給對應(yīng)的調(diào)整電機，進而實現(xiàn)對輸送機在運行過程中的自動糾偏控制，滿足運行安全性需求。

圖1 智能糾偏系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

為了滿足在煤礦井下惡劣環(huán)境中的使用需求，該視頻監(jiān)測系統(tǒng)選擇LDP-TP-27SW2型冷光源作為井下照明光源，攝像部分采用了井下高清隔爆攝像機，其圖像分辨率約為1 299*1 012。

軟件控制部分是該智能糾偏系統(tǒng)的核心，經(jīng)過多次對比驗證，最終針對性地開發(fā)了視覺監(jiān)測控制軟件，其采用了模塊化的設(shè)計思想，將軟件控制分為了自動檢測和指令編譯控制兩個部分[3]，能夠滿足在不同監(jiān)測條件下快速切換和組合的目的，該軟件控制界面如圖2 所示。

圖2 智能監(jiān)測系統(tǒng)軟件控制結(jié)構(gòu)示意圖

3 智能糾偏原理

該智能控制系統(tǒng)的糾偏準確性直接決定了系統(tǒng)運行的可靠性，其智能糾偏原理如圖3 所示[4]。

圖3 輸送機智能糾偏原理示意圖

由圖1 可知，x 軸表示輸送機托輥的中心線，y軸表示輸送機機架的中心線，當輸送帶在正常運行時其偏角θ 應(yīng)為0，假設(shè)其角度偏差為θ1，則角度偏差θ1=90°-θ，系統(tǒng)通過圖像識別技術(shù)，對輸送帶的跑偏角度進行確定，若偏角小于90°，則表示輸送帶向著運行方向的右側(cè)偏斜，若偏角大于90°，則表示輸送帶向著運行方向的左側(cè)偏斜，系統(tǒng)判明偏斜方向后向調(diào)整電機發(fā)出調(diào)整指令，實現(xiàn)對輸送帶運行方向的自動校正。

4 應(yīng)用效果

自該智能糾偏系統(tǒng)運用以后，輸送機運行時的平均帶速由目前的3.19 m/s，提升到了4.13 m/s，比優(yōu)化前提升了29.4%，輸送機運行時的跑偏事故概率由目前的17 次/月，降低到了2.9 次/月，運行時的跑偏故障率降低了82.8%，顯著提升了輸送機運行時的穩(wěn)定性和安全性。