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的核心，具有運量大、效率高、經濟性好的優點，隨著輸送機不斷朝著高帶速、長距離、大運量方向發展，輸送機在運行過程中經常發生跑偏現象，因此不得不通過降低運行速度等方式進行調整，極大地影響了煤礦井下物料運輸的效率和經濟性。因此提出一種利用視覺監控技術開發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出報警并啟動智能糾偏調控，實現了對輸送帶運行狀態的實時監測，有效避免了運行過程中的跑偏現象。

1 輸送帶跑偏原因分析

輸送機跑偏的原因很多，根據對近年來輸送機跑偏原因的總結，其跑偏原因可分為張緊力調整不均勻、滾筒誤差及裝配不合理、托輥支架偏斜等原因，其中張緊力調整不均勻導致的輸送帶跑偏占據了整個跑偏故障的50%以上，而各種原因導致的輸送帶跑偏均表現為運行過程中輸送帶逐漸偏向托輥的一側，超出托輥組的有效支護邊界[1]。

張緊力調整不均勻導致的跑偏主要是由于輸送機在啟動、改向等過程中由于帶速調整導致的輸送帶張力變化，張緊系統調整時張力調整不及時或者張緊力偏斜導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致兩側輸送帶張緊力不一致或者是由于滾筒安裝時偏斜導致輸送帶兩側的受力不均勻，使輸送帶發生了扭曲變形，造成在運行過程中的跑偏。

托輥支架偏斜導致的輸送帶跑偏主要是由于托輥支架安裝偏斜、托輥轉動不靈活等導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致的跑偏，同時在托輥組上設置多個調心托輥，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構特性，目前的調整方式都需要人工進行調整，無法提前對輸送帶的運行狀態進行判斷，效率低、可靠性差，難以滿足輸送機連續安全運行的需求。

2 輸送機智能糾偏裝置結構

在對帶式輸送機跑偏原因進行分析的基礎上，結合輸送機系統的實際應用情況，本文提出了一種新的帶速輸送機智能糾偏裝置，以視覺監測為基礎，其整體結構如圖1 所示[2]。在輸送機輸送帶的下側設置視頻監測系統，對輸送帶運行過程中的狀態進行連續監測。每隔20 m 在托輥組上設置一個調整電機，用于對輸送帶的運行狀態進行調整。系統在工作的過程中首先利用視頻識別技術來對輸送帶運行過程中的偏斜情況進行測量，獲取每個監測區域內輸送帶的偏斜大小和方向。當偏差量超過系統設定的最大范圍后系統將進行報警并將偏斜信號傳遞給PLC 控制中心，經過分析后發出調整指令給對應的調整電機，進而實現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 智能糾偏系統結構示意圖

為了滿足在煤礦井下惡劣環境中的使用需求，該視頻監測系統選擇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的核心，經過多次對比驗證，最終針對性地開發了視覺監測控制軟件，其采用了模塊化的設計思想，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 智能監測系統軟件控制結構示意圖

3 智能糾偏原理

該智能控制系統的糾偏準確性直接決定了系統運行的可靠性，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 應為0，假設其角度偏差為θ1，則角度偏差θ1=90°-θ，系統通過圖像識別技術，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偏斜，若偏角大于90°，則表示輸送帶向著運行方向的左側偏斜，系統判明偏斜方向后向調整電機發出調整指令，實現對輸送帶運行方向的自動校正。

4 應用效果

自該智能糾偏系統運用以后，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定性和安全性。