一种索道钢丝绳检测装置论文和设计-杨成

全文摘要

本实用新型涉及一种索道钢丝绳检测装置，包括检测模块和服务端模块；所述检测模块包括安装在索道的机器人、相机云台、相机和传输天线；所述相机搭载在相机云台上，所述相机的摄像头正对钢丝绳；所述相机、传输天线与所述机器人连接；所述检测模块通过所述传输天线与所述服务端模块进行无线通信。本实用新型所述的索道钢丝绳检测装置具有安全、高效、精准，不受作业环境影响的优点。

主设计要求

1.一种索道钢丝绳检测装置，其特征在于：包括检测模块和服务端模块；所述检测模块包括安装在索道的机器人、相机云台、相机和传输天线；所述相机搭载在相机云台上，所述相机的摄像头正对钢丝绳；所述相机、传输天线与所述机器人连接；所述检测模块通过所述传输天线与所述服务端模块进行无线通信。

设计方案

2.按照权利要求1所述的索道钢丝绳检测装置，其特征在于：所述检测模块安装在检修斗或运矿车斗内。

3.按照权利要求1所述的索道钢丝绳检测装置，其特征在于：所述相机云台可360度转动。

4.按照权利要求3所述的索道钢丝绳检测装置，其特征在于：所述相机为两个，两个相机配合拍摄钢丝绳相对的两个表面。

5.按照权利要求4所述的索道钢丝绳检测装置，其特征在于：所述相机采用高分辨率摄像头。

6.按照权利要求5所述的索道钢丝绳检测装置，其特征在于：所述相机为ZENMUSE X5S相机。

7.按照权利要求1所述的索道钢丝绳检测装置，其特征在于：所述服务端模块包括信号组网设备、服务器、机器人控制端和交换机；所述信号组网设备、服务器、机器人控制端分别与交换机连接；所述信号组网设备包括定向天线，所述定向天线与所述传输天线进行双向收发。

8.按照权利要求7所述的索道钢丝绳检测装置，其特征在于：所述信号组网设备安装在索道装矿站及卸矿站；所述服务器安装在装矿站调度室。

9.按照权利要求7所述的索道钢丝绳检测装置，其特征在于：所述定向天线和传输天线采用GS-L5820S天线。

10.按照权利要求1所述的索道钢丝绳检测装置，其特征在于：所述检测模块还包括位移传感器和线速度传感器；所述位移传感器和线速度传感器与所述机器人连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及矿山检修技术领域，特别涉及一种索道钢丝绳检测装置。

背景技术

索道钢丝绳使用过程中，始终潜伏着因强度损耗而发生断绳事故的危险。长期以来，由于缺少对索道钢丝绳科学高效的安全检测手段，索道的断绳事故时有发生。目前，现有技术中对钢丝绳日常自检，普遍通过人工目测的方法来发现钢丝绳的各种隐患，特别是一些矿山索道检测，例如凡口铅锌矿，索道重道承载索是索道日常检测最重要项目之一。目视检测时钢丝绳的运行速度不得高于0.5m\/s，这种检测方法存在如下问题：

(1)检测人员安全问题，目前采用的人工检测方式为检修人员坐在索道检修斗内目测钢丝绳情况并作记录；矿山常用的是双线循环式运送索道检修斗，索道检修斗离地面高差有15米左右，索道检修斗依靠4个滚轮在钢丝绳上行进，这种方式存在矿车滑绳可能性，再者钢丝绳因磨损或断丝而导致异常断开，在这些情况下检测人员安全得不到保障，容易造成安全事故。

(2)检修人员生理疲劳造成检测结果误差或目测误差，检测人员目测一条长度超过1000米的钢丝绳，一次耗时至少需要33分钟；这段时间检修人员眼睛时刻盯着钢丝绳，生理疲劳极容易造成漏检和误差。

(3)钢丝绳断丝数目及磨损程度无法精确描述，目视检测的方式无法对钢丝绳断丝位置、数量及磨损程度进行准确衡量，断丝位置无法做精确定位。因此根据断丝情况和磨损程度判断更换绳索周期只能依靠经验。

(4)检测受室外环境影响较大，如高温、风、雨、雪等情况因安全问题无法做人工检测。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的在于，提供一种索道钢丝绳检测装置，其具有安全、高效、精准，不受作业环境影响的优点。

一种索道钢丝绳检测装置，包括检测模块和服务端模块；所述检测模块包括安装在索道的机器人、相机云台、相机和传输天线；所述相机搭载在相机云台上，所述相机的摄像头正对钢丝绳；所述相机、传输天线与所述机器人连接；所述检测模块通过所述传输天线与所述服务端模块进行无线通信。

相较于现有技术，本实用新型的索道钢丝绳检测装置通过采用机器人代替检修人员，减少人工风险，并且检测速度可以相应加快，提高检测效率；通过相机采集钢丝绳视频，避免人眼长时间工作造成的视觉疲劳而导致的检测误差；再结合传输天线实现无线通信，实现相机拍摄视频的实时传输，在服务端模块即可实时查看。

进一步地，所述检测模块安装在检修斗或运矿车斗内。

进一步地，所述相机云台可360度转动。通过转动相机云台使得相机可以拍摄钢丝绳的不同表面，检测更全面精确。

进一步地，所述相机为两个，两个相机配合拍摄钢丝绳相对的两个表面。

进一步地，所述相机采用高分辨率摄像头。

进一步地，所述相机为ZENMUSE X5S相机。

进一步地，所述服务端模块包括信号组网设备、服务器、机器人控制端和交换机；所述信号组网设备、服务器、机器人控制端分别与交换机连接；所述信号组网设备包括定向天线，所述定向天线与所述传输天线进行双向收发。

进一步地，所述信号组网设备安装在索道装矿站及卸矿站；所述服务器安装在装矿站调度室；

进一步地，所述定向天线和传输天线采用GS-L5820S天线。

进一步地，所述检测模块还包括位移传感器和线速度传感器；所述位移传感器和线速度传感器与所述机器人连接。

通过设置位移传感器和线速度传感器采集位移数据和速度数据，便于对钢丝绳缺陷位置进行精确定位，避免出现因为人工定位导致的经验误差。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。

附图说明

图1为本实用新型的索道钢丝绳检测装置的示意图；

图2为本实用新型的检测模块的示意图。

具体实施方式

现在参看后文中的附图，更完整地描述本实用新型，在图中，显示了本实用新型的实施例。然而，本实用新型可体现为多种不同的形式，并且不应理解为限于本文中所提出的特定实施例。确切地说，这些实施例用于将本实用新型的范围传达给本领域的技术人员。

除非另外限定，否则，本文中所使用的术语(包括技术性和科学性术语)应理解为具有与本实用新型所属的领域中的技术人员通常所理解的意义相同的意义。而且，要理解的是，本文中所使用的术语应理解为具有与本说明书和相关领域中的意义一致的意义，并且不应通过理想的或者过度正式的意义对其进行解释，除非本文中明确这样规定。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

为了克服现有技术的缺陷，请参见图1和图2，其为本实用新型的索道钢丝绳检测装置的示意图。一种索道钢丝绳检测装置，包括检测模块10和服务端模块20；所述检测模块10包括安装在索道上的机器人11、相机云台12、相机13和传输天线16；所述相机13搭载在相机云台12上，所述相机13的摄像头正对钢丝绳；所述相机13、传输天线16与所述机器人11连接；所述检测模块10通过所述传输天线16与所述服务端模块20进行无线通信。矿山的索道通常都设有检修索道，本实用新型的检测模块10可以设置在检修索道上，特别地，可以设置在检修索道的检修斗和运矿斗车里面，检修斗能够起到防雨雪风吹，保护检测模块的元器件的作用，并且直接安装在经过改造的检修斗和运矿斗车内，安装简单，对原来的索道结构改造较小，适用性好。

优选地，所述相机云12可360度转动。通过转动相机云台12使得安装在相机云台12的相机13可以拍摄钢丝绳的不同表面，检测更全面精确。具体地，所述相机13为两个，两个相机配合拍摄钢丝绳相对的两个表面。特别低，一个相机摄像头通过相机云台调整以俯视角度采集钢丝绳上表面视频，另一个相机摄像头通过相机云台调整以俯视角度采集钢丝绳下表面视频，从而获得钢丝绳的整体的断丝和磨损情况的视频。

优选地，所述相机13采用高分辨率摄像头，拍摄钢丝绳的高清视频。

在一个可选的实施例中，所述相机13可以为ZENMUSE X5S相机。ZENMUSE X5S相机采用M4\/3传感器，拥有12.8档动态范围，信噪比和色彩灵敏度较好，能够在高速情况下准确捕捉钢丝绳的断丝和磨损情况。

所述检测模块还包括位移传感器14和线速度传感器15；所述位移传感器和线速度传感器与所述机器人11连接。通过设置位移传感器14和线速度传感器15采集位移数据和速度数据，便于对钢丝绳缺陷位置进行精确定位，避免出现因为人工定位导致的经验误差。

所述机器人11采用图像处理平台Manifold妙算，手掌大小的机身集成了性能出众的计算能力。Manifold妙算采用NVIDIA Tegra K1处理器，它由NVIDIA 4-加-1四核ARM-Cortex A15CPU和包含192个NVIDIA CUDA核心的NVIDIA Kepler GPU组成，最高主频达2.2GHz，用于将采集的视频、位移数据和速度数据将通过此网络实时传输到服务端模块20上

为了获得钢丝绳的实时视频，本实用新型还包括服务端模块20，所述服务端模块20包括信号组网设备、服务器23、机器人控制端24和交换机22；所述信号组网设备、服务器23、机器人控制端24分别与交换机22连接；所述信号组网设备包括定向天线21，所述定向天线21与所述传输天线16进行双向收发。所述定向天线21一方面接收传输天线16发送过来的钢丝绳实时视频，另一方面发送机器人控制端24的控制指令至传输天线16，由传输天线16再转致机器人11。

其中，所述信号组网设备安装在索道装矿站及卸矿站，也即安装在检修索道的两端，便于接收检修斗里面传输天线16发出的信号和向传输天线16发送控制信号；所述服务器23安装在装矿站调度室；所述服务器23接收到钢丝绳实时视频，对数据进行数据分析，包括采用数学换算处理采集的位移数据和速度数据定位索道检修斗当前位置即精确断丝位置、对采集到的钢丝绳图像提取图像特征参数，与特征库各种断丝类型数据进行对比分析、建立在线数学模型，研究图像特征变量与钢丝绳断丝之间的关系，最终通过机器学习的方法训练断丝的各种类型分类器。

在一个可选的实施例中，所述定向天线21和传输天线16采用高功率室外TDMA无线GS-L5820S天线，拥有300Mbps最大传输速率，运用2×2MIMO天线技术，适合作为索道长距离点对点无线传输的使用要求。GS-L5820S天线包括喇叭天线、网络反射器、L型支架和防水帽。

本实用新型的索道钢丝绳检测装置能够检测的索道钢丝绳缺陷项目包括LF类型断丝情况和LMA型缺陷(金属截面积损失缺陷)，如漆面断裂、腐蚀断裂、劳损断裂、磨蚀断裂、扭结断裂、荷载断裂等。

检测的原理：由安装在检修斗里面的检测模块10沿着检修索道高速运行，相机拍摄钢丝绳相对的两个表面的视频，位移传感器和线速度传感器获取检修斗的运行位移数据和速度数据；机器人11接收相机视频、位移数据和速度数据，再通过传输天线16发送至位于索道装矿站和卸矿站的定向天线21。

定向天线21接收到相机视频、位移数据和速度数据，将相机视频、位移数据和速度数据保存至服务器23，在服务器23对数据进行数据分析，包括采用数学换算处理采集的位移数据和速度数据定位索道检修斗当前位置即精确断丝位置、对采集到的钢丝绳图像提取图像特征参数，与特征库各种断丝类型数据进行对比分析、建立在线数学模型，研究图像特征变量与钢丝绳断丝之间的关系，最终通过机器学习的方法训练断丝的各种类型分类器。

机器人控制端24还可以发出对检修模块10的控制信号，通过定向天线21、传输天线166发送至机器人11，随时调整检修模块的运行状态。例如，调整相机云台12倾斜角，使相机13对准钢丝绳不同表面。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

安全性高：在索道钢丝绳日常检测时，一方面在所述服务器能实时稳定查看机器人11传回的索道检测画面，另一方面及时正确地对索道钢丝绳断丝情况进行检测，对断丝位置进行精确定位，并对异常情况及时报警。通过机器检测取代人工目测，大大降低了安全风险。

运行可靠性高：机器人11搭载高分辨率摄像头,可360度高精准云台，操作人员在调度室内即可通过调整相机云台12倾斜角即可分别采集钢丝绳上下表面的绳实时视频，分析钢丝绳上下表面断丝情况。通过机器检测取代人工目测，避免人工生理疲劳极造成漏检和误差的情况，提高了检测结果的可靠性和有效性。

检测效率高：采集数据主要由安装在矿车上的机器人11来完成，高分辨率摄像头采集承载绳的上表面实时画面，能够采用最大的运行速度采集视频，无需像人工目测时要保证低速确保安全。

不受环境影响：检测模块10设置在检修斗和\/或运矿车斗内，有效地防雨雪风吹，高温对设备运行也没有太大影响。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

设计图

一种索道钢丝绳检测装置论文和设计

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