传送带监控
专利汇可以提供传送带监控专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种用于监控具有可导磁软线的传送带的系统，具有：交变 磁场 发生器，用于在工作时产生交变磁场以磁化软线；磁场感测单元，用于感测软线在工作时所提供的交变磁场，并提供表示该交变磁场的 信号 ；以及处理器，用于处理信号以监控软线的连续部分。该系统还具有直流磁场发生器，用于消除交变磁场发生器之前所产生的交变磁场，交变磁场发生器 定位 在直流磁场发生器与磁场感测单元(16)之间。处理器还确定带的行进速度，以及带的侧边空间中的 位置 。，下面是传送带监控专利的具体信息内容。
1.一种用于监控具有可导磁软线的传送带的系统，包括：
交变磁场发生器，用于在工作时产生交变磁场以磁化所述软线；
磁场感测单元，用于感测所述软线在工作时所提供的交变磁场，并 提供表示所述交变磁场的信号；以及
处理器，用于处理所述信号以监控所述软线的连续部分。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，包括直流磁场发生器，用于消 除由所述交变磁场发生器之前产生的交变磁场。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述交变磁场发生器定位在所 述直流磁场发生器及所述磁场感测单元之间。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述感测单元包括分隔开的磁 场传感器的阵列。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述传感器均具有感测轴，且 感测单元具有适当定向的传感器，以感测所述经磁化的软线在工作时所提供的 磁场的至少两个分量。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理器确定所述带的软线 的连续部分的存在。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述处理器确定所述带基质中 的带的软线的垂直和横向位置。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述处理器生成表示所述带的 软线的连续部分的图像，而且所述系统包括用于显示所述图像的显示器。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理器确定所述带的行进 速度。
10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理器确定所述带的 侧边空间中的位置。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述场感测单元横向地 延伸超过所述带的两端。
12.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理器确定带的接头 的重叠程度。
13.如权利要求4所述的系统，其特征在于，包括数据采集设备，用于 处理由所述传感器提供的信号，并向所述处理器提供数据。
14.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述数据采集设备保包 括用于提供数字数据的数字转换器。
15.一种监控具有可导磁软线的传送带的方法，包括：
生成交变磁场以按照交变方式磁化所述软线；
感测由所述软线提供的磁场，并提供表示它们的磁场的信号；以及
处理所述信号以监控所述软线的连续部分。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，包括消除所述软线中存 在的交变磁场并生成新的交变磁场。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述交变磁场由分隔开 的磁场传感器的阵列检测。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述磁场的至少两个分 量被感测。
19.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述信号被处理以确定 所述软线的连续部分的存在。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述处理器确定所述带 基质中的带的软线的所述垂直和横向位置。
21.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述处理器生成表示所 述带的软线的连续部分的图像，且所述方法包括显示所述图像。
22.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述处理器确定所述带 的行进速度。
23.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述信号被处理以确定 所述带的接头的重叠程度。
24.一种传送带装置，包括：
具有可导磁软线的带；以及
如权利要求1至14中的任一项所述的系统，所述系统的所述磁场 发生器和所述磁场感测单元毗邻所述带定位，且彼此纵向隔开。
25.一种与参考附图所描述基本一致的用于监控具有可导磁软线的传 送带的系统。
26.一种与参考附图所描述基本一致的监控具有可导磁软线的传送带 的方法。
27.一种与参考附图所描述基本一致的传送带装置。
本发明涉及监控传送带。更具体地说，本发明涉及监控具有可导磁软 线的传送带的系统和方法。它扩展至具有该系统的传送带装置。
众所周知，在各类采矿及工业应用中，传送带结构所使用的钢芯增强 软线的完全失效会导致灾难性后果。因此，对此类传送带的状况监控的需 求已成为惯例，其目标为辨别传送带受损情况并据此有效维护传送带。
本文设想的典型的钢丝加强的传送带由通常长度约为300m量级的长 传送带部件组成。每一部件包括夹置在两个橡胶层之间的基本等距且并行 的构造中的多股钢丝的中央层，这些部件通过接头连接。通过将两个部件 的末端重叠1到5米并将这两个部件硫化，形成两个部件之间的接头。当 各部件按此方法连接时，重叠部分中的部件的钢丝将以一种图案排列，其 中各部件的交替钢丝以平行毗邻关系排列。
已知通过使用永磁体阵列磁化软线，然后检测由断裂所产生的边缘磁 场来监控传送带中的软线断裂。还可按照该方法监控接头的状况。
然而，这一技术存在严重的缺陷。仅在软线断裂处上方或软线末端的 上方存在可检测出的磁场。因此，完好的软线上方的磁象是空白的——即， 它们是磁不可见的。
例如，对于新的带，其中有许多未断裂的长软线，那么在磁化后，除 了在这些软线一端(南极)产生一个单一下降并在另一端(北极)产生一 个峰之外，其他磁象均为空白。实际上，在这两个相距很远的磁极之间还 存在一个非常微弱的双极磁场。但是，因为新带分段的软线通常相距 2-300m，所以其产生的磁场非常微弱且难以检测。
在新带的情况下，期望了解其软线数量和它们的间距，但使用现有技 术无法完成这一期望。而且在某些应用中，为检测裂隙，软线与传送带以 45°角交叉放置，这是因为如果产生了纵向裂隙，将切割这些对角软线并 产生之前未出现的额外南/北磁极对。然而，完整的横向软线在现有的磁场 检测技术下仍是不可见的。因此，技术人员还期望能检测对角软线的存在， 从而确认裂隙检测功能是完整的。
因此，本发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 法和装置。
根据本发明，提供了一种用于监控具有可导磁软线的传送带的系统， 该系统包括：
交变磁场发生器，用于产生交变磁场以磁化软线；
磁场感测单元，用于感测软线在工作时所产生的交变磁场，并提 供表示该交变磁场的信号；以及
处理器，用于处理该信号以监控软线的连续部分。
根据本发明，还提供了一种监控具有可导磁软线的传送带的方法，该 方法包括：
产生交变磁场以按照交变方式磁化软线；
感测由软线提供的磁场，并提供表示它们的磁场的信号；以及
处理信号以监控软线连续部分。
根据本发明，还提供了一种传送带装置，其包括：
具有多根可导磁软线的带；以及
如上所述的用于监控上述传送带的系统，该系统的交变磁场发生 器和磁场感测单元毗邻带定位且彼此纵向隔开。
感测单元可包括隔开的磁场传感器的阵列，来自传感器的信号被处理。 传感器可具有感测轴，以便感测该方向上的磁场强度。磁场感测单元可具 有适当定向的传感器，用来感测横跨带的隔开的位置处的两个或全部三个 磁场分量。这些传感器的间距可能非常小以提供期望的分辨率。
该系统可具有直流磁场发生器，该发生器能生成直流磁场，用来消除 之前由交变磁场发生器所产生的交变磁场。因此，交变磁场发生器可定位 在直流磁场发生器与磁场感测单元之间。
通过本发明可确定完整软线的存在、间距以及位置。还将确定接头处 的重叠程度。另外，可监控带边缘的横向位置，并测量传送带的行进速度。 为了使系统能监控带边缘的位置，感测单元可能比带更宽，而且可超过带 的末端延伸。
处理器可生成表示带的软线的连续部分的图像，而系统可包括用于显 示图像的显示器。
该系统可包括数据采集设备，用于处理从传感器所接收的信号，并向 处理器提供数据。该数据采集设备可具有多个通道或可以是多路复用类型。 如果采用多路复用，那么可使用模拟或数字多路复用。
本领域普通技术人员应理解的是，系统还可包括带速确定装置，用于 确定带在纵向上的行进速度，从而确定带在每个采样点的纵向位置。带速 确定装置可包括连接至传送带装置的滑轮的编码器。
现将通过非限制实例并参考所附示意图对本发明进行描述，在附图中：
图1示意性地示出根据本发明的传送带装置；
图2示意性地示出作为图1的系统的一部分的传感器阵列；
图3示意性地示出作为图1的系统的一部分的数据采集设备的实 施例；
图4示意性地示出如何以图像方式确定传送带的基质中的软线 的垂直位置；
参阅图1，根据本发明的传送带装置一般用附图标记10来指示。该装 置10具有：传送带12；直流磁场发生器14；交变磁场发生器15；磁场感 测单元16；编码器18，用于测定带12的行进速度；以及数据采集设备20， 用于处理从感测单元16所接收的信号，并向处理器60提供数据。处理器 60向显示装置61提供图像以通过其显示。带12的行进方向如箭头22所示。 场发生器14和场感测单元16横跨带12延伸，并安装于带12上方约4cm 至5cm处。编码器18连接至装置10的滑轮，以监控带12的行进速度。直 流磁场发生器14、交变磁场发生器15以及场感测单元16均延伸超出带12 两侧约50cm，该长度超过传送带整转时沿侧向(沿横向)运动的距离。AC 磁场发生器15的励磁频率在4Hz至50Hz之间。
应理解的是：行进22方向定义纵向方向，且横向方向被定义为横跨带 12，垂直方向被定义为垂直于带12。
此带12用于传送散装材料，诸如煤、铁矿石等。它由其中包埋有多根 软线24的橡胶基质构成，这些软线由沿带12铺设的许多股钢丝组成。因 此这些芯是导磁的。典型的带的软线间距为10mm到25mm。很明显，带 12中软线24的数量将取决于软线24的间距及带12的宽度。虽然图1中仅 仅表示出四根软线24，但应注意的是，实际上通常会使用更多数量的软线 24。
交变磁场发生器15是一组电磁体或螺线管的阵列，其如图1所示地横 跨带放置。每个电磁铁或螺线管的轴均垂直或平行于传送带12定向。直流 磁场发生器14被放置在交变磁场发生器15的上游。仍需要直流磁场发生 器14消除先前循环的交变磁场。磁场感测单元16放置于交变磁场发生器 15的下游。
在工作时，如本领域内公知，场发生器14产生交变磁场，该交变磁场 将软线24沿它们的整个长度磁化。这些磁场被场感测单元16的传感器感 测。由场感测单元16提供的信号被数据采集设备20处理，数据采集设备 20向处理器60提供数据。处理器处理那些数据，如下文将进一步描述地。
现参考图2，其示出了场感测单元16的第一实施例。该场感测单元16 具有长载具26，该载具26上安装有大量传感器30的组28。每个传感器30 均具有感测轴。各个组28具有垂直传感器30.1、纵向传感器30.2以及横向 传感器30.3。各个组的垂直传感器30.1的左侧有相关联的纵向传感器30.2， 右侧有相关联的横向传感器30.3。。多个组28隔开如箭头32所示的距离。 垂直传感器30.1具有一条感测轴34，纵向传感器30.2具有感测轴36，横 向传感器30.3具有感测轴38。因此，应理解的是：当载具被放置于横跨且 处于传送带12上方的位置时，垂直传感器30.1将指向下方，纵向传感器 30.2将指向行进方向22，而横向传感器30.3则指向横跨带12的方向。因 此，当带在其下方行进时，在横跨带12的各个位置处，垂直传感器30.1 将测量的磁场的垂直分量，纵向传感器30.2将测量磁场的纵向分量，而横 向传感器30.3将测量磁场的横向分量。如上所述，可插补来自纵向传感器 30.2和横向传感器30.3的信号以在他们相关联的垂直传感器30.1的中心处 提供代表信号。载具26和传感器30.1、30.2以及30.3提供单个阵列40。
组28相距约10mm。
传感器30为霍尔效应传感器，并由由Allegro微系统(Allegro Microsystems)公司供应，其零件编号为A1302KLHLt-T。
应理解的是，在许多应用中，仅确定垂直磁分量就足够了，而且装置 10可能仅使用垂直传感器30.1，在此种情况下它们隔开约4mm。
现参考图3，其示出了用于处理从传感器30接收的信号的处理设备20 的实施例。在设备20中，每个传感器30均配有缓冲器46，缓冲器46将缓 冲的信号提供给模拟多路复用器48。多路复用器48的输出被提供至A/D转 换器50，而A/D转换器50的数字输出将通过数据总线54被提供至现场可 编程门阵列(FPGA)52。FPGA52通过传令线路56和58连接至多路复用 器48和转换器50相连。FPGA52又向处理器60提供数据信号。
来自各个传感器30的模拟电压将首先通过缓冲器46放大并滤波。滤 波后的模拟值被馈送至n通道多路复用器48。n即传感器30的数量。来自 FPGA52的命令输出决定将哪一个模拟输入值切换至多路复用器48的输 出。通常情况下，仅可获得具有最多16通道多路复用器的装置。不过，可 通过将多个从属多路复用器连接至主多路复用器来增加通道输入的数量。 例如，十六个16通道从属多路复用器的输出可连接至单个主多路复用器的 输入。该特定配置将产生一个16×16＝256通道多路复用器的等价物。来自 通道(通常为256个)的模拟电压输出通过单个A/D转换器转换为它们的 数字值。该A/D转换器50必须能以等于n·fsamp的速率采样，此处的n是 模拟通道数量而fsamp是每条通道的采样频率。FPGA52将所需转换信号引 导至A/D转换器50，并控制A/D转换器从而确定采样率。来自A/D转换 器50的数字输出由FPGA52接收并通过适合的总线(例如，ISA)发送至 处理器60。
参考图4，示出了确定带基质中的软线的位置的方法的示意图。仅利 用来自传感器的磁场垂直分量即足以识别软线的横向及纵向位置，但这并 不能给出其在带基质中的垂直位置。为达成这一目的，需要测量至少另一 磁场分量。例如，如果横向及垂直的分量在垂直于软线的平面中绘出，那 么在磁极区域，同时沿两个方向外推的矢量将被引导至软线，实际上将与 软线中心相交。图4中示出了此结果的示例，其中在z＝0的位置由各个传 感器测得的矢量磁场在外推时在位于z＝-5的软线中央处相交。因为在磁 化的软线与所得的磁场之间存在一一对应的关系，所以此技术行得通。仅 在外推那些具有显著的垂直分量的向量时，应特别注意。例如，那些源自 软线及标记68之间的线不会在软线处相交。
处理器60根据提供给它的数据在每个纵向采样点处测定每根软线24 的横向位置，并将其绘制成带12的软线24的图像，该图像示出软线24相 对于带12的边缘定位的位置。然后将该图像显示在显示单元61上。同样， 沿软线24的长度确定带基质中各根软线24的垂直位置，并生成图像，随 后将其显示在显示单元61上。
因为带12中的钢丝24平行于运动方向定位，所以通常的损伤模式是， 金属件的桩或片刺穿软线并随后沿两条软线24之间的长度撕裂橡胶。众所 周知，将硫化的补片中的一条或多条软线放置到具有附加的(较细)软线 股的带12的顶部来提供撕裂裂隙检测器，其中所述软线股与传送带12构 成约45度角。在本发明的情况下，裂隙检测器软线被磁化，且交变调节能 够确认对角线裂隙软线的存在及完好与否。
应理解的是，利用本发明，可识别带12的边缘软线24及它们的空间 位置。而且，利用用本发明还可确定带12的边缘的空间位置。传送带12 一次旋转的边缘追踪图像在确认接头及滑轮正确对准中是一项非常有用的 技术。如果滑轮及接头未能正确对准，那么在旋转期间会存在带的过度侧 向(在横向方向上)运动。
本领域普通技术人员应理解的是，有可能确定带的行进速度。这种非 接触式带速测量与使用附连至测速轮或直接附连至滑轮的接近传感器的一 般技术相比具有明显优势。所以，处理器60还确定带12的行进速度。处 理器60进一步确定带12的接头的重叠程度。
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