井下膠帶輸送機膠帶縱向撕裂監測保護的研究

第２４卷第６期機電產品研發與新年１１月

ｎｏｖ．．２０１１

文章編號

李巨集，楊立峰

（平頂山工業職業技術學院，河南平頂山４６７００１）

摘要：對煤礦井下膠帶輸送機膠帶縱向撕裂的原因進行了分析，介紹了現有的幾種常用膠帶縱向撕裂保

護措施，對膠帶縱向撕裂監測保護裝置的原理、組成及實時監測反饋情況進行了闡述，該裝置的實施能促進煤礦安全生產，提高經濟效益。

關鍵詞：膠帶縱向撕裂原因；幾種縱向撕裂保護措施；縱向撕裂監測保護裝置中圖分類號：ｔｍ９３

文獻標識碼

０引言得以大大提高，但抗撕裂強度卻沒有提高，僅僅為橡膠本身的強度。因而其抗縱向撕裂強度反而不如普通織物煤礦井下膠帶輸送機膠帶的縱向撕裂是膠帶運輸機

芯膠帶。若有異物卡在膠帶與固定支架之間，極易造成在執行過程中一種很嚴重的破壞方式，在煤礦生產中，縱向撕裂。導致膠帶縱向撕裂的常見工況有這樣幾種：

大量運用了高帶速、大功率的膠帶運輸機，一旦發生膠（１）井下工作條件的限制以及管理上的不完善。井帶縱向撕裂。其造成的損失是十分巨大的。

由於井下環下運至鋼繩芯主運輸膠帶機尾落料口的煤塊中，往往夾境惡劣．雖然這方面國內外研究己進行了多年，但還沒帶著大塊的矸石、角鋼、槽鋼等異物，這些異物常常有有一種膠帶的撕裂監測保護裝置能夠真正完全解決膠帶著較為銳利的邊口，極易扎傷膠帶，並卡在架子或託輥縱向撕裂的問題。從某種角度上說，這是乙個世界性的上。形成撕帶。

這也是最為常見的造成膠帶縱向撕裂的

難題工況和原因。

本文針對發生膠帶撕裂的原因進行分析。結合國內（２）個別託輥脫落加上膠帶跑偏。這種情況會使膠外研究和解決膠帶縱向撕裂事故措施經驗，研究實施一帶機颳到託輥架邊口而造成撕裂，可能發生在膠帶機全

種行之有效的膠帶縱向撕裂監測保護裝置。

長的任何位置。

（３）機頭滿倉堆煤。因機頭滿倉堆煤，使煤塊或矸

１膠帶縱向撕裂的原因分析

石鍥人滾筒與機頭兩側的連線梁之間造成撕帶。

對於長距離膠帶輸送機。為提高膠帶的抗拉強度，（４）偶然因素。偶發的巷道冒頂，落下的大塊石頭

廣泛使用鋼芯帶。採用鋼繩芯膠帶後，其縱向抗拉強度

砸穿皮帶並卡在託輥支架上也會發生撕帶。

根據統計分析．在諸多撕帶事故中，以機尾、裝載

收稿日期

點發生撕帶事故的概率為最大，約佔所有撕帶事故的

作者簡介：李巨集（１９６８－），男，河南平頇山人，碩士研究生，８０％以上

副教授。主要從事煤礦機械技術方面的教學和研究工作。

１４２測試與控制

２現有的幾種常用膠帶縱向撕裂保護措施

世界各國對膠帶縱向撕裂做了很多研究，如測力法、膠帶內部埋設感測器法等，但迄今為止，還沒有一　：

些產品都有不成熟不穩定的地方，有待進一步進行研究和完善。因此總的來說，輸送膠帶的縱向撕裂問題仍然是乙個世界性難題。綜觀國內外研究現狀，今後對膠帶

種方法能在實際生產中得到可靠地應用』。現有的方法主　ｌ

要的有以下幾種：

ｌ（１）改進後的嵌入法。２０世紀７０年代末，英、德　：就開始採用在膠帶中埋設金屬導線的方法。但由於膠帶　ｌ

的連續運動，不可避免地會產生滾切的持續應力，使金　ｌ

屬導線遭受磨損而斷裂。為了克服這個缺點，英國應用　ｌ

摩擦係數較小的聚脂纖維做成的空心管套在導線外面，：並硫化在膠帶內，保護導線不產生疲勞損壞。還有些國　ｌ家在膠帶中埋設導電橡膠、光導纖維等。

另外，從某種　ｌ意義上說，由於嵌入物與橡膠間有乙個相融性的問題，ｌ如果處理不善，會降低膠帶的強度。此類保護裝置的缺一點是工藝複雜、成本高，不符合我國國情，在我國很少　ｌ使用。（２）ｘ光探傷。

德國菜菌一威斯**州ｔｕｖ協會發　：明了用ｘ光連續探傷的方法．來檢測膠帶內的腐蝕、斷　ｌ繩、穿孔、鋼絲繩變形和接頭不良等損傷，並準確地確　ｌ定損傷的位置。該裝置由ｘ光探測器、影象顯示器和報　ｌ警裝置組成。

在帶速３．７ｍ／ｓ以下的膠帶探傷時，膠帶的　：執行和損壞情況能自動錄入錄相帶，以供分析用，其分　ｌ辨精度可達２ｍｍ。（３）擺動框架式檢測裝置。

日本橫濱橡膠公司發明　ｌ一

種磁性感測器的檢測裝置，它安裝在多個緩衝託輥組　－成的框架上。該框架懸掛在垂直安裝的片型彈簧上，在　ｌ框架的端頭裝有磁性感測器，膠帶一旦發生撕裂事故，ｌ其水平方向受力比正常狀況下的受力要大．感測器因此　！發出報警訊號。

（４）金屬線圈檢測器。美國ｇｏｏｄｒｉｃｈ公司生產的金　ｌ屬線圈型檢測器較之同類產品比較先進。其構造是，在　ｌ輸送帶的底層每隔２０～５０ｍ。

把一組金屬線圈橫向放置　－在帶芯內，外側有乙個傳送感測器，乙個接受感測器，ｌ由天線傳送訊號，以檢測輸送帶是否完好。當線圈的一　ｌ側在電磁波傳送感測器附近經過時，線圈將有感應電　ｌ流．該電流產生的電磁波被另一側的接受感測器截獲。：如輸送帶撕裂，則線圈被切斷，輸送機將被迫停運。

（５）磁性橡膠檢測器。日本阪東化學公司的磁性橡　ｌ膠檢測器，有一插人橡膠裡層的磁性膠片，其兩極與輸　ｌ送帶的執行方向一致，一根加強的去磁膠片裝在磁性膠　：片和接受天線之間。

如輸送帶被撕裂．去磁膠片從輸送　ｌ帶上撕破，接受線圈收到訊號後控制輸送帶停車。

上述幾種膠帶撕裂保護與監測裝置是國外比較先進一的產品，因此這些產品在國外很多廠礦都有所採用。這　ｌ

具體實施如下：①將圖１攝象機放置示意圖

ｌ攝像機攝到的影象引入膠帶輸送機的司機室，使司機可以看到易於撕裂部位的影象，通過司機的觀察結合操作

經驗加以判斷。一旦發現有撕裂的跡象，或者出現其它

的的問題，可以及時停機，進行檢查；②在得到撕裂部

位的數字圖象以後，通過計算機圖象識別技術，提取撕

裂的特徵量。作為撕裂的判斷標準，從而發出撕裂的警

報，或者與膠帶驅動系統聯接起來，及時進行停機處ｌ理；③將所攝數字影象經計算機分析處理，將膠帶背面

的損傷狀況提取並貯存成檔案，便於對膠帶使用情況的

管理分析。

由於撕裂報警是世界性難題，因此該步研究擬作為

探索性研究，爭取做到膠帶撕裂報警的自動化、智慧型化。（３）膠帶縱向撕裂監測點的布置如圖２所示，為膠

：帶縱向撕裂監測點布置圖。

機頭臨測點

圖２膠帶縱向撕裂監測點的布置圖

（４）本裝置的結構組成。本裝置分為四個部分：計

算機部分、攝像頭以及影象採集卡部分，軟體部分以及

ｌ報警裝置。如圖３所示。

（５）各部分的主要功能：①礦用防爆攝像儀含ｃｃｄ

攝像頭，主要功能集膠帶下方影象；②控制中心含**

採集卡、電腦主機、系統模組等。

**採集卡：主要實現攝像頭和電腦主機間的影象

１資訊轉換。

電腦主機：安裝了膠帶裂縫識別系統軟體，能夠讀

取影象資料，分析裂縫是否存在。

（下轉第１２６頁）

１４３測試與控制

除全率之間的關係至關重要。在實際選擇除全率的原則牙、條盒損傷、汙損、異物、條包錯牌、反包等。條包是系統除全率要高於現有操作工抽檢下的除全率，除對包裝質量檢測方法上與小包質量檢測相似，檢測系統可率與經濟效益直接相關，因為除對率低．則更多的無瑕以安裝在條菸集中輸送道上或者安裝在裝封箱機人口疵煙包被當做有瑕疵的剔除．經濟效益下降．因此安裝處，也可以整合於卷包機中。

由影象處理單元識別影象視覺檢測系統後除對率的原則是其經濟效益應比沒有安

中的特徵和各種形態，做出是否有缺陷的判斷。發現有裝視覺檢測系統高。

缺陷時，控制剔除機構動作，剔除缺陷條包。

３機器視覺在菸草行業應用

：４總結

３．１機器視覺在菸支外觀檢測中的應用

機器視覺是一項方興未艾的自動化技術．主要用來

炯支鋼印體現了捲菸的品牌．具有一定的品牌凝聚解決瑕疵模式多的產品質量檢測問題，目前已經在菸草力和象徵性．尤其對於高檔香菸，菸支鋼印的品牌宣傳

行業應用越來越廣泛．在技術方面．機器視覺幾乎是剔

作用就顯得更加重要。因此，針對目前捲菸裝置中存在除小包、條包產品的印刷包裝質量瑕疵的唯一方法。機的鋼印模糊、圖案缺少、位置跑偏、圖案及鋼號使用錯器視覺產品的軟硬體系統基本已經成熟．專案的實施主

誤等質量問題，已有基於ｃｃｄ影象視覺系統的鋼印檢要是要考慮與現有裝置的配合。應用中要合理設定判定測裝置用於菸草行業用以解決上述問題。

規則，以獲得科學的除全率、除對率。

３．２機器視覺在小包、條包外觀質量檢測中的應用

機器視覺產品在菸草行業已經有一些應用．但在某小包包裝質量的監測是菸草生產中質量控制的重要

些應用方面應有研究必要和空間，如利用機器視覺方法一

環。但是由於小包生產速度快（６包／秒），而且質量

的空頭煙剔除技術．通過控制來料菸絲的水分等方法可瑕疵模式多，目前有些菸廠還是採用人工抽檢的方式控以在一定程度上控制空頭煙的產生．但是在生產過程中製小包包裝和印刷質量．這必然會造成質量控制受操作仍然不可避免地產生空頭煙，其剔除技術恰恰是視覺技人員水平影響，產品質量參差不齊，也增加了操作人員術所擅長的，但國內還未見報道和實際應用的系統。另外的勞動強度。一些經過技術改造的菸廠已經採用機器視如菸絲切絲寬度的**檢測方面同樣可以採用視覺技術

覺的方法進行小包包裝質量檢測，機器視覺方法可以進實現，而此類研究國內還未見開展。總之，機器視覺技術行幾乎沒有限制的瑕疵模式檢測，並且可以做到**式作為先進的控制方法，其應用潛力在菸草行業中還沒有全產品的檢測，因此質量控制水平均勻快速。執行中的完全挖掘出來。

這必將是今後進行工程研究的熱點之一。小包檢測針對的主要缺陷有小包破損、翹邊、翻蓋、露白、反包、包裝錯位、封籤（偏移、疊角、缺失）、底參考文獻：

【１】蘇健凌．機器視覺系統在菸草行業的應用［ａ］．中南片２００７年菸草

邊未折角、卡片後漏、印刷未上色等［３１。

學術交流會**集．２００７．

條包檢測是在條盒包上油封紙後進行的，檢測的主【２】賈德雲．機器視覺【ｍ】．北京：科學出版社，２０００．

要缺陷有：包裝紙破裂、內包裝外露、玻璃紙皺褶、端【３】賀鑫．小包煙包裝質量機器視覺檢測關鍵技術研究［ａ】．第十一屆

面油封不平整、搭介面粘接不好、無金拉線、金拉線錯

全國包裝工程學術會議**集，２００７．

系統模組：包括影象採集模組，預處理模組，邊緣檢測模組以及識別模組。

影象採集後，綜合考慮工作條件下的影象特點，運用模式識別，影象處理等相關知識對其進行分析、預處埋及特徵提取和反饋控制。

４結束語

膠帶縱向撕裂保護裝置的實施，可以根據攝像儀攝入影象特點，通過計算機影象識別技術，分析膠帶是否有撕裂跡象，一旦發現膠帶有撕裂跡象可以及時停車進

２行處理．為保護膠帶和煤礦安全生產，提高經濟效益起…譬一３

到較大作用。

圖３縱向撕裂攝像報警裝置的組成１２６

井下膠帶輸送機膠帶縱向撕裂監測保護的研究

井下膠帶輸送機安裝竣工

膠帶輸送機完好標準

膠帶輸送機完好標準

井下膠帶輸送機膠帶縱向撕裂監測保護的研究

井下膠帶輸送機安裝竣工

膠帶輸送機完好標準

膠帶輸送機完好標準

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