[發明專利]一種礦用膠帶縱向撕裂紅外智能檢測傳感器及使用方法

有效

• 申請號: 201310109902.4
• 申請日: 2013-03-29
• 公開（公告）號: CN103171875A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 喬鐵柱;張龍;王峰;靳寶全;張雪英
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B65G43/02
• 分類號: B65G43/02
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 盧茂春

1.一種礦用膠帶縱向撕裂紅外智能檢測傳感器，其特征在于是一種具有礦用膠帶縱向撕裂及其危險源特征采集提取位置圖像和溫度檢測功能的智能傳感器，該傳感器主要由紅外探測模塊（1）、紅外發射模塊（2）、信號調理電路（3）、圖像采集模塊（4）、圖像處理模塊（5）、通信模塊（6）、電源模塊（7）、金屬外殼（8）、電線接口（9）、固定螺母（10）和固定螺母（11）組成，其中信號調理電路（3）、圖像采集模塊（4）、圖像處理模塊（5）、通信模塊（6）、電源模塊（7）、和電線接口（9）均位于金屬外殼（8）內，其金屬外殼（8）為180～200mm×80～100mm×80～100mm加有紫銅網，防電磁干擾的鎳鉻合金的長方體金屬外殼，其紅外探測模塊（1）和紅外發射模塊（2）位于金屬外殼（8）的左壁外測，金屬外殼（8）頂部和底部內側分別設有60～80mm長的卡槽，圖像采集模塊（4）、圖像處理模塊（5）、通信模塊（6）通過卡槽固定在金屬外殼（8）上部內側，信號調理電路（3）和電源模塊（7）通過卡槽固定在金屬外殼（8）底部內側，電線接口（9）通過螺絲固定在金屬外殼（8）的后壁內側與外部控制系統相連，其內部各模塊之間通過電線依次連接，其紅外探測模塊（1）主要由濾光器和紅外敏感器件組成，紅外發射模塊（2）是VSMY7852X01型紅外發射器，信號調理電路（3）由濾波電路和放大電路組成，圖像處理模塊（5）選用DSP芯片，圖像采集模塊（4）是一個MV-1394圖像采集卡，通信模塊（6）為TCF-142RS485/光纖模塊。

2.權利要求1所述一種礦用膠帶縱向撕裂紅外智能檢測傳感器的使用方法，其特征在于是將上述傳感器通過固定螺母（10）和固定螺母（11）固定在可以平行移動的防爆云臺上，通過傳感器平行移動對其參數進行標定，計算出傳感器檢測圖像中每個像素代表的實際距離，固定在金屬外殼（8）上的紅外發射模塊（2）在工作時向膠帶檢測區域發射紅外線，此時固定在金屬外殼（8）上的紅外探測模塊（1）感應經膠帶反射回來的紅外線，同時紅外探測模塊（1）感應金屬吸收紅外線后輻射出的紅外線，膠帶縱向撕裂事故發生時溫度升高輻射紅外波長發生變化,紅外探測模塊（1）中的紅外敏感器件將接收目標發出的紅外輻射以及反射的紅外線，轉換為含有可見二維偽彩色信號，可見二維偽彩色信號經信號調理電路（3）進行濾波和放大；圖像采集模塊（4）采集調理電路（3）濾波和放大后的信號，得到含有膠帶運行溫度信息和膠帶工況二維紅外數字圖像；圖像處理模塊（5）對二維紅外數字圖像進行二值化處理、圖像配準、噪聲平滑和雜波抑制處理，而后用局部峰值法，先將圖像分為小子塊，剔除非局部極大值的像素以減少運算量，再根據尖峰特性判定出金屬異物及膠帶溫度升高處的位置，提取出縱向撕裂發生位置圖像，辯識出金屬異物危險源的圖像以及溫度異常點的圖像，對提取的圖像應用高斯-拉普拉斯算子進行邊緣檢測、數學形態學處理、霍夫曼直線檢測、輪廓跟蹤和區域填充處理，確定出檢測區域圖形的質心坐標，根據相鄰兩幀檢測區域圖形質心坐標的變化、兩幀圖像的采集時間間隔、像素代表的實際距離，計算出膠帶運行速速，實現對膠帶檢測區域位置坐標的精確計算，再由提取的質心坐標信息與二維紅外數字圖像信息進行匹配，根據二維紅外數字圖像中像素點成像對應的電平值，反演出發生撕裂位置處的溫度以及溫度異常點的溫度，通信模塊（6）將圖像處理模塊（5）所提取出的撕裂圖像、溫度異常點圖像、危險源信息通過RS485總線進行傳輸，電源模塊（7）對紅外探測模塊（1）、紅外發射模塊（2）、信號調理電路（3）、圖像采集模塊（4）、圖像處理模塊（5）和通信模塊（6）進行供電，本傳感器的參數為：

像素：320×240，51μm

探測模塊焦距：19mm-75mm

空間分辨率：0.68-2.68mrad

測量溫差：≤80mk30℃

測量誤差：±2﹪

水平視場角：12°-49°

垂直視場角：9°-36°

膠帶寬度：800-2400mm

膠帶速度：≤6.0m/s

測量距離：≤0.130km（探測模塊焦距為75mm，膠帶寬度800mm時）

測量光譜范圍：8-14μm

圖像幀頻：30幀/s

圖像顏色：彩色/黑白

調焦方式：自動/手動

檢測準確率：98﹪以上

工作溫度：-40℃～60℃

電壓：6-15V

功耗：≤6W

信噪比：＞56dB

通信協議：RS485。