一種礦井提升機纏繞捲筒亂繩監測系統與判斷方法
2023-05-22 18:38:01 3
一種礦井提升機纏繞捲筒亂繩監測系統與判斷方法
【專利摘要】一種礦井提升機纏繞捲筒亂繩監測系統與判斷方法，屬於一種鋼絲繩捲筒亂繩監測系統與方法。具體是,所述的亂繩監測系統包括設置在捲筒中間出繩上後或下前方的工業相機，設置在捲筒軸端並與軸相連接的軸編碼器，與軸編碼器依次連接的數據採集卡和工控機；所述的工業相機通過通訊線纜與工控機連接。所述的亂繩判斷方法是通過軸編碼器測量捲筒的旋轉角度和通過工業相機測量鋼絲繩出繩位置，並通過分析一定周期內角度與出繩位置的變化特徵判斷是否亂繩，該監測系統安裝方便，不需要對捲筒進行改造，同時提高了礦井提升系統運行的安全性。
【專利說明】一種礦井提升機纏繞捲筒亂繩監測系統與判斷方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鋼絲繩捲筒亂繩監測系統與方法，具體是一種礦井提升機纏繞捲筒亂繩監測系統與判斷方法，適合於單繩或多繩纏繞式捲筒，尤其適用於施工立井或已建礦井提升機纏繞捲筒的使用。
【背景技術】
[0002]提升系統是運輸系統中的重要組成部分，鋼絲繩在提升系統中擔負著重要作用。對於單繩或多繩纏繞式捲筒而言，被提升的物體是通過纏放捲筒上的鋼絲繩來實現上下運動的。由於各種原因，鋼絲繩在捲筒上的纏放過程中有可能不按照既有的軌跡排列，即發生亂繩現象。亂繩現象對於鋼絲繩危害極大，輕則加快鋼絲繩磨損，重則破壞鋼絲繩纏繞結構，特別在多繩纏繞過程中會造成鋼絲繩受力不均甚至造成斷繩事故。鋼絲繩亂繩嚴重影響了提升的安全。因此對卷放過程鋼絲繩的運行狀態進行監測，對鋼絲繩亂繩的準確判斷以避免嚴重的提升事故發生，具有十分重要的意義。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是要提供一種礦井提升機纏繞捲筒亂繩監測系統與判斷方法，解決在礦井提升機纏繞捲筒運行過程中無法對鋼絲繩是否亂繩進行判斷與監測的問題。實現礦井提升機纏繞捲筒亂繩監測的實時化、可視化、自動化、智能化。
[0004]為實現上述目的，本發明的礦井提升機纏繞捲筒亂繩監測系統，包括設置在捲筒中間出繩上後方或下前方的工業相機，設置在捲筒軸端並與軸相連接的軸編碼器，與軸編碼器依次連接的數據採集卡和工控機；所述的工業相機通過通訊線纜與工控機連接。
[0005]本發明的礦井提升機纏繞捲筒亂繩判斷方法，包括:
[0006]I)設定判斷周期T、判斷周期T內工業相機與軸編碼器相同的採樣次數n，即每次的採樣間隔時間△七=1'/11，並設定以111.At為時間間隔的採樣過程不同時間段、相同周期T的分析周期IpI^IV-Tz,以及設定長度SI和S2為判斷是否亂繩的閥值，其中m彡n，S2) SI ；
[0007]2)工業相機連續採集捲筒卷放過程中鋼絲繩的圖像並傳給工控機；
[0008]3)工控機將圖像進行灰度化和閾值化處理，將鋼絲繩從背景中分離出來；
[0009]4)設定經閾值化處理後圖像上靠近捲筒表面的一條水平線，在該水平線上方，鋼絲繩區域設置一種顏色A，其它區域設置另一種顏色B，選定水平線上方顏色A區域的像素水平坐標值的平均值為鋼絲繩的出繩位置；
[0010]5)設定鋼絲繩在不同卷繞層下，捲筒出繩位置在捲筒寬度兩端的極限位置為A1、Bi，其中i = 1，2唚」，為捲筒I上從內到外第i層卷繞層；
[0011]6)工控機分析隨時間先後設定的！\、T2, ?ν..Τζ—個周期T內軸編碼器測量的捲筒旋轉角度和工業相機測量的捲筒卷放鋼絲繩的出繩位置:
[0012]a)若一個周期T內出繩位置未到達Ai或Bi，則
[0013]若軸編碼器5測量的捲筒的旋轉角度持續變化，且鋼絲繩的出繩最終位置與起始位置的差值絕對值處在設定的閥值SI範圍內或者大於等於閥值S2，則判斷捲筒卷繞過程發生亂繩狀態，並進行報警；
[0014]若軸編碼器測量的捲筒的旋轉角度持續變化，且鋼絲繩的出繩最終位置與起始位置的差值絕對值超出設定的閥值SI，並小於閥值S2，則判斷捲筒卷繞過程未發生亂繩；
[0015]若軸編碼器測量的捲筒的旋轉角度存在相同值，則判斷捲筒停止纏繞。
[0016]b)若一個周期T內出繩位置達到Ai或Bi，則
[0017]若軸編碼器測量的捲筒的旋轉角度持續變化，且鋼絲繩的出繩最終位置與起始位置各自與Ai或Bi位置坐標差值的絕對值之和處在設定的閥值SI範圍內或者大於等於閥值S2，則判斷捲筒卷繞過程發生亂繩狀態，並進行報警；
[0018]若軸編碼器測量的捲筒的旋轉角度持續變化，且鋼絲繩的出繩最終位置與起始位置各自與Ai或Bi位置坐標差值的絕對值之和超出設定的閥值SI，並小於閥值S2，則判斷捲筒卷繞過程未發生亂繩；
[0019]若軸編碼器測量的捲筒的旋轉角度存在相同值，則判斷捲筒停止纏繞。
[0020]有益效果，採用上述技術方案，具有以下優點:
[0021]I)監測系統組成的部件少，無需改變捲筒的結構，安裝方便、成本低、投入少；
[0022]2)使用了機器視覺技術能夠對纏繞捲筒卷放鋼絲繩的運行狀態進行非接觸式監測，並結合軸編碼器測量捲筒的旋轉角度進行亂繩判斷與亂繩狀態的報警，實現了礦井提升機鋼絲繩捲筒亂繩監測的實時化、可視化、自動化、智能化，確保了礦井提升機捲筒的安全運行。
【專利附圖】
【附圖說明】
:
[0023]圖1是本發明一種礦井提升機鋼絲繩捲筒亂繩監測系統布置圖。
[0024]圖2是經過灰度化和閾值化處理後的鋼絲繩圖像示意圖。
[0025]圖3是捲筒寬度兩端的極限位置示意圖。
[0026]圖中，1、捲筒；2、工業相機；3、軸編碼器；4、數據採集卡；5、上位機；6、鋼絲繩；7、通訊線纜；8、水平線。
【具體實施方式】
[0027]以下結合附圖和具體實例對本發明一種礦井提升機纏繞捲筒亂繩監測系統與判斷方法作詳細具體描述。
[0028]實施例:本發明包括監測系統和監測方法。
[0029]圖1是本發明一種礦井提升機鋼絲繩捲筒亂繩監測系統布置圖。該監測系統包括:設置在捲筒I中間出繩上後方或下前方的工業相機2，設置在捲筒I軸端並與軸相連接的軸編碼器3，與軸編碼器3依次連接的數據採集卡4和工控機5 ;工業相機2通過線纜7與工控機5連接。
[0030]一種礦井提升機鋼絲繩捲筒亂繩判斷方法，具體:
[0031]I)工控機5設定判斷周期T、判斷周期T內工業相機2與軸編碼器3相同的採樣次數n，即每次的採樣間隔時間At = T/n，並設定以m.At為時間間隔的採樣過程不同時間段、相同周期T的分析周期?οΤρ?ν..!；，以及設定長度SI和S2為判斷是否亂繩的閥值，其中m彡n，S2) SI ；
[0032]2)將工業相機2安裝在鋼絲繩捲筒I後上方，使工業相機2能夠完全拍攝到鋼絲繩6在捲筒I上的出繩位置；用通訊線纜7連接工業相機2和上位機5。
[0033]3)工業相機2連續採集捲筒I卷放過程中鋼絲繩6的圖像並傳給工控機5 ；
[0034]4)工控機5將圖像進行灰度化和閾值化處理，將鋼絲繩6從背景中分離出來；
[0035]5)設定經閾值化處理後圖像上靠近捲筒I表面的一條水平線8，在該水平線8上方，鋼絲繩區域設置一種顏色A (比如黑色)，其它區域設置另一種顏色B (比如白色)，選定水平線8上方顏色A區域的像素水平坐標值的平均值為鋼絲繩6的出繩位置；
[0036]6)工控機5設定鋼絲繩6在不同卷繞層下，捲筒I出繩位置在捲筒I寬度兩端的極限位置為A1、Bi，其中i = 1，2唚」，為捲筒I上從內到外第i層卷繞層；
[0037]7)工控機5分析隨時間先後設定的！\、T2, ?ν..Τζ—個周期T內軸編碼器5測量的旋轉角度和工業相機2測量的捲筒I卷放鋼絲繩6的出繩位置:
[0038]a)若一個周期T內出繩位置未到達Ai或Bi，則
[0039]若軸編碼器5測量的捲筒I的旋轉角度持續變化，且鋼絲繩6的出繩最終位置與起始位置的差值絕對值處在設定的閥值SI範圍內或者大於等於閥值S2，則判斷捲筒I卷繞過程發生亂繩狀態，並進行報警；
[0040]若軸編碼器5測量的捲筒I的旋轉角度持續變化，且鋼絲繩6的出繩最終位置與起始位置的差值絕對值超出設定的閥值SI，並小於閥值S2，則判斷捲筒I卷繞過程未發生亂繩；
[0041]若軸編碼器5測量的捲筒I的旋轉角度存在相同值，則判斷捲筒I停止纏繞。
[0042]b)若一個周期T內出繩位置達到Ai或Bi，則
[0043]若軸編碼器5測量的捲筒I的旋轉角度持續變化，且鋼絲繩6的出繩最終位置與起始位置各自與Ai或Bi位置坐標差值的絕對值之和處在設定的閥值SI範圍內或者大於等於閥值S2，則判斷捲筒I卷繞過程發生亂繩狀態，並進行報警；
[0044]若軸編碼器5測量的捲筒I的旋轉角度持續變化，且鋼絲繩6的出繩最終位置與起始位置各自與Ai或Bi位置坐標差值的絕對值之和超出設定的閥值SI，並小於閥值S2，則判斷捲筒I卷繞過程未發生亂繩；
[0045]若軸編碼器5測量的捲筒I的旋轉角度存在相同值，則判斷捲筒I停止纏繞。
【權利要求】
1.一種礦井提升機纏繞捲筒亂繩監測系統，其特徵是:包括設置在捲筒中間出繩上後方或下前方的工業相機，設置在捲筒軸端並與軸相連接的軸編碼器，與軸編碼器依次連接的數據採集卡和工控機；所述的工業相機通過通訊線纜與工控機連接。
2.一種礦井提升機纏繞捲筒亂繩判斷方法，其特徵是: 1)設定判斷周期T、判斷周期T內工業相機與軸編碼器相同的採樣次數n，即每次的採樣間隔時間△ ?=Τ/η，並設定以m.Δ ?為時間間隔的採樣過程不同時間段、相同周期T的分析周期以及設定長度SI和S2為判斷是否亂繩的閥值，其中m彡n，S2) SI ； 2)工業相機連續採集捲筒卷放過程中鋼絲繩的圖像並傳給工控機； 3)工控機將圖像進行灰度化和閾值化處理，將鋼絲繩從背景中分離出來； 4)設定經閾值化處理後圖像上靠近捲筒表面的一條水平線，在該水平線上方，鋼絲繩區域設置一種顏色Α，其它區域設置另一種顏色B，選定水平線上方顏色A區域的像素水平坐標值的平均值為鋼絲繩的出繩位置； 5)設定鋼絲繩在不同卷繞層下，捲筒出繩位置在捲筒寬度兩端的極限位置為A1、Bi，其中i=l，2...」，為捲筒上從內到外第i層卷繞層； 6)工控機分析隨時間先後設定的！\、T2,?ν..Τζ—個周期T內軸編碼器測量的捲筒旋轉角度和工業相機測量的捲筒卷放鋼絲繩的出繩位置: a)若一個周期T內出繩位置未到達Ai或Bi,則 若軸編碼器測量的捲筒的旋轉角度持續變化，且鋼絲繩的出繩最終位置與起始位置的差值絕對值處在設定的閥值SI範圍內或者大於等於閥值S2，則判斷捲筒卷繞過程發生亂繩狀態，並進行報警； 若軸編碼器測量的捲筒的旋轉角度持續變化，且鋼絲繩的出繩最終位置與起始位置的差值絕對值超出設定的閥值SI，並小於閥值S2，則判斷捲筒卷繞過程未發生亂繩； 若軸編碼器測量的捲筒的旋轉角度存在相同值，則判斷捲筒停止纏繞； b)若一個周期T內出繩位置達到Ai或BI,則 若軸編碼器測量的捲筒的旋轉角度持續變化，且鋼絲繩的出繩最終位置與起始位置各自與Ai或B i位置坐標差值的絕對值之和處在設定的閥值SI範圍內或者大於等於閥值S2，則判斷捲筒卷繞過程發生亂繩狀態，並進行報警； 若軸編碼器測量的捲筒的旋轉角度持續變化，且鋼絲繩的出繩最終位置與起始位置各自與Ai或B i位置坐標差值的絕對值之和超出設定的閥值SI，並小於閥值S2，則判斷捲筒卷繞過程未發生亂繩； 若軸編碼器測量的捲筒的旋轉角度存在相同值，則判斷捲筒停止纏繞。
【文檔編號】B66B5/02GK104477723SQ201410826012
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月25日 優先權日:2014年12月25日
【發明者】曹國華, 牛巖軍, 朱真才, 彭維紅, 王乃格, 王彥棟, 王進傑, 彭玉興, 劉善增, 沈剛 申請人:中國礦業大學