[發明專利]一種纏繞式滾筒卷放鋼絲繩運動狀態識別系統與方法

在審

• 申請號: 201510873347.1
• 申請日: 2015-12-03
• 公開（公告）號: CN105347129A
• 公開（公告）日: 2016-02-24
• 發明（設計）人: 曹國華;朱真才;黃宇宏;牛巖軍;彭維紅;沈剛;周公博;劉善增;吳仁愿;張磊
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: B66B5/00
• 分類號: B66B5/00;B66B7/12
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種纏繞式滾筒卷放鋼絲繩運動狀態識別系統，其特征在于：它包括安裝在滾筒(1)后部垂直于滾筒軸線的工業相機一(2)和安裝在滾筒(1)右側平行于滾筒軸線的工業相機二(3)，工業相機一(2)和工業相機二(3)分別通過通訊線纜(9)與工控機(8)相連，在纏繞滾筒(1)并繞過天輪(5)的豎直向下的鋼絲繩上設有鋼絲繩軸向速度測量裝置(6)，鋼絲繩軸向速度測量裝置(6)經導線連接有數據采集盒(7)；

所述的鋼絲繩軸向速度測量裝置(6)包括套裝在鋼絲繩(4)上的U型底座(6-3)，U型底座(6-3)上對稱設有位于鋼絲繩(4)左右兩側的測速組件(6-1)和壓緊組件(6-2)，所述的測速組件(6-1)和壓緊組件(6-2)分別包括設在U型底座(6-3)上的底座(6-4)，所述底座(6-4)的前后兩側對稱設有支撐臂(6-8)，對稱設置的支撐臂(6-8)之間下部經銷軸(6-6)設有調節組件(6-5)，上部經支撐轉軸(6-10)設有抱住鋼絲繩(4)的摩擦輪(6-7)，支撐轉軸(6-10)兩側對稱布置有設在支撐臂(6-8)上的軸承(6-11)和軸套(6-9)；所述的測速組件(6-1)上還包括經聯軸器(6-14)連接在支撐轉軸(6-10)上的軸編碼器(6-13)。

2.根據權利要求1所述的一種纏繞式滾筒卷放鋼絲繩運動狀態識別系統，其特征在于：所述的軸編碼器(6-13)上設有固定在支撐臂(6-8)一側的編碼器支架(6-15)。

3.根據權利要求1所述的一種纏繞式滾筒卷放鋼絲繩運動狀態識別系統，其特征在于：所述設在U型底座(6-3)上的底座(6-4)由T型螺栓組件(6-16)固接。

4.根據權利要求1所述的一種纏繞式滾筒卷放鋼絲繩運動狀態識別系統，其特征在于：所述的支撐臂(6-8)上部兩側均設有軸承端蓋(6-12)。

5.根據權利要求1所述的一種纏繞式滾筒卷放鋼絲繩運動狀態識別系統，其特征在于：所述的摩擦輪(6-7)上設有耐磨橡膠套(6-17)。

6.一種使用權利要求1所述系統的纏繞式滾筒卷放鋼絲繩運動狀態識別方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)滾筒卷放鋼絲繩的橫向與縱向運動狀態檢測：

①分別測量滾筒(1)的實際寬度D₁和設在滾筒(1)后方的工業相機一(2)獲取的圖像上的圖像寬度d₁，計算出工業相機一(2)的轉化系數Z₁＝D₁/d₁；測量鋼絲繩(4)的實際寬度D₂和設在滾筒(1)右側的鋼絲繩(4)在工業相機二(3)獲取的圖像上的圖像寬度d₂，計算出工業相機二(3)的轉化系數Z₂＝D₂/d₂；

②通過設在垂直于滾筒軸線和平行于滾筒軸線兩個方向的工業相機一(2)和工業相機二(3)，連續獲取鋼絲繩(4)與滾筒(1)相切出繩點A上方露出滾筒外邊緣測點B的兩個方向的運動圖像；

③通過工控機(8)分別對工業相機一(2)和工業相機二(3)采集的圖像進行處理，獲取鋼絲繩(4)出繩時橫向運動速度和鋼絲繩(4)在垂直于鋼絲繩方向出繩時的橫、縱向運動速度；

(2)鋼絲繩的軸向速度檢測：

①停止提升系統運行，安裝鋼絲繩軸向速度測量裝置(6)，將U型底座(6-3)套裝在天輪(5)落繩下方的鋼絲繩(4)上，使鋼絲繩(4)穿設于U型底座(6-3)中間；將測速組件(6-1)和壓緊組件(6-2)對稱安裝在鋼絲繩(4)的兩側，使兩個摩擦輪(6-7)緊靠鋼絲繩(4)，將測速組件(6-1)和壓緊組件(6-2)固定于U型底座(6-3)上，調整調節組件(6-5)使兩個摩擦輪(6-7)與鋼絲繩(4)達到預定的壓緊力；

②開啟提升系統運行，運動的鋼絲繩(6)帶動摩擦輪(6-7)旋轉，摩擦輪(6-7)通過平鍵帶動支撐轉軸(6-10)，支撐轉軸(6-10)通過聯軸器(6-14)帶動軸編碼器(6-13)，軸編碼器(6-13)將運動信號傳輸至數據采集盒(7)，數據采集盒(7)通過無線通信模塊將信號傳送至工控機(8)，工控機(8)接收信號通過上位機軟件計算出鋼絲繩(4)的實時軸向速度。

7.根據權利要求6所述的纏繞式滾筒卷放鋼絲繩運動狀態識別方法，其特征在于：在獲取鋼絲繩出繩時的橫、縱向運動速度時，先對鋼絲繩(4)出繩圖像進行灰度化和閾值化處理，用不同顏色標識采集到的鋼絲繩(4)圖像和背景圖像，使兩者分離；在閾值化處理后的鋼絲繩(4)出繩圖像的滾筒(1)上方的位置B處選取一條垂直于鋼絲繩4的水平線作為參考線，在該參考線上，選取表示鋼絲繩(4)的所有像素的橫、縱坐標的平均值為鋼絲繩(4)橫、縱向運動的坐標位置(x，y)；通過對連續得到的鋼絲繩(4)位置信息進行對時間t微分得到鋼絲繩(4)橫、縱向運動相對速度v_x＝dx/dt，v_y＝dy/dt；并將該參數和轉化系數計算得到鋼絲繩(4)橫、縱向的真實運動速度V_X＝v_x·Z₁，V_Y＝v_y·Z₂。