长距离负载皮带损伤定位方法与流程

本发明属于皮带损伤定位技术领域，具体涉及一种基于霍尔型接触传感器和计算模块的长距离负载皮带损伤定位方法。

背景技术：

目前在皮带表面损伤检测领域，大部分技术会采用感应贴片—感应仪的办法实现，大致做法为在皮带上等间隔的位置上贴上感应贴片，在合适的位置放置感应仪，在感应贴片经过感应仪时会收到反馈，这样所检测到的表面损伤只能定位到两个感应贴片中间。不能精确到具体的某个位置，只能具体到某个区间中，这样造成了定位的不精确性。其次，在皮带上安装感应贴片，会对皮带造成伤害。由于皮带在复杂的实地生产环境下工作，所以感应贴片容易脱落，感应贴片脱落造成了维护困难，也增加了系统本身检测的不稳定性。因为皮带工作环境的复杂性和长距离高速运转的原因，感应贴片的脱落很难克服，很难保证其长时间、长距离、高速运转下的稳定性。对损伤点只能进行区间定位，故无法对皮带的整体做出准确的评估。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种基于霍尔型接触传感器和计算模块的长距离负载皮带损伤定位方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：长距离负载皮带损伤定位方法，包括多个滚筒与缠绕在多个滚筒上面的皮带，在皮带的一侧安装有霍尔传感器滚筒，霍尔传感器滚筒与皮带滚动式接触，霍尔传感器滚筒的侧面等角度间隔布置有多个磁体，通过检测头感应磁体，霍尔传感器将检测头感应的磁体电位变化转化为电信号，电信号通过信号线传输给单片机计数单元；

皮带的行进方向上布置有摄像点和ai故障识别区，在摄像点通过相机获取皮带运行图像，ai故障识别区智能识别皮带损伤；

首先定义一下基本概念：

位置计数器：符号l，通过传感器采集实现，整个系统启动后便开始记录皮带走过的距离，提供接口供外部读取，在正常情况下该模块会持续不间断的对走过的距离进行记录，设定l0表示读取时刻的读数，l1为损伤告警在原点位置时记录的距离读数。

时间戳：符号t，通过获取当前计算机时间实现，损伤告警或者经过摄像头并且被ai程序识别，会将此时间戳进行对应的记录，t0表示当前时间。

相对位置：符号d，通过两个被ai程序记录的损伤告警或者标识所对应的时间戳相减实现，即d＝ly-lx得到。

速度：符号v，传感器在工作时已经在计数单元计算得到速度，故速度可以通过读取传感器直接得到。

一、确定损伤位置经过原点位置后的行进距离，具体公式如下：

d＝l0-l1

其中，d为损伤告警处从原点位置开始到现在走过的距离，l0为霍尔传感器所获得的的距离读数，l1为损伤告警处最后一次经过原点处的距离读数；

二、损伤告警处到检修区的距离为：

la-(d％la)+lb；

其中，la为皮带总长；d％la为损伤告警处距离原点的距离对皮带的周长取余数，即在同一运行圈数内，损伤告警处与原点之间的距离；lb为原点处到检修区的距离；

若d比lb小，损伤告警处未通过检修区，损伤告警处到检修区的距离修订为la-(l0-l1)％la；

三、损伤告警处到检修区的距离除以当前皮带速度，确定损伤告警处经过检修区的时间；

四、任意时刻任意损伤告警处在皮带上的具体位置为：

lx＝(l0-l1)％la

损伤位置经过原点位置后的行进距离d对皮带周长la做余数，即可得到当前该点在皮带上的位置，此距离为当前距离原点的距离。

五、损伤告警处的重复确定：同一损伤标识在上一圈的距离读数l2，同一个损伤标识在当前圈的距离读数为l3，当前损伤告警处与当前损伤标识间的距离为：l0-l3；设定x故障在上一圈的距离读数为lx，判定lx-l2+r是否等于l0-l3，r为可允许误差范围；

若lx-l2+r＝l0-l3，即判定上一圈损伤告警处与对应标识的距离和本圈中该损伤告警处和对应标识的距离在允许误差下相等，该损伤告警在ai程序识别中与上一圈图片的相似度在可接受范围内，可确定这样的两个损伤告警为重复告警。

其中，作为优选的，磁体的数量为八个。

本发明与现有技术相比，具体有益效果体现在：

一、长距离定位方法采用工业相机和改良的霍尔传感器实现，该方法能够将表面损伤点进行具体的定位，而不是在一个较大的范围区间中，定位精度高，实现损伤的准确定位。

二、霍尔传感器与皮带未接触，不会对皮带造成伤害，整体维护成本低，稳定性高，不存在硬件工作环境异常带来的系统不稳定情况。

三、本定位方法将表面损伤进行了具体的定位，很容易找到其在皮带上的位置，整体精度高，具体位置的点可以实现对皮带的整体评估。

附图说明

图1为本发明所涉及的设备安装结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，长距离负载皮带损伤定位方法，包括两个滚筒和缠绕在两个滚筒之间的皮带，滚筒的侧面等角度间隔布置有八个磁体，通过检测头感应磁体，当磁体经过检测头时会引起电位变化，霍尔传感器将检测头感应的磁体电位变化转化为电信号，电信号通过信号线传输给单片机计数单元。单片机在接收到电位的变化时进行记录，电位变化的数量除以8即得滚筒转过的圈数，利用圈数乘以滚筒的周长便可计算出滚筒所走过的距离。

在传感器工作中，计数单元同时在以规律的间隔记录当前的距离、时间和速度，速度可以通过走过的距离除以走过的时间得到。记录数据是为了在断电等异常情况重启后进行合理的估算，以还原异常情况时的状态。在启动时，读取最后存储的记录，如果存在的话需要计算当前时间与记录时间的差值，以记录速度乘时间间隔来估算异常期间传感器走过的距离，总距离＝记录距离+估算距离，使得传感器在总距离的基础上继续工作。

皮带的行进方向上布置有摄像点和ai故障识别区，在摄像点通过相机获取皮带运行图像，ai故障识别区智能识别皮带损伤；

首先定义一下基本概念：

位置计数器：符号l，通过传感器采集实现，整个系统启动后便开始记录皮带走过的距离，提供接口供外部读取，在正常情况下该模块会持续不间断的对走过的距离进行记录，设定l0表示读取时刻的读数，l1为损伤告警在原点位置时记录的距离读数。

时间戳：符号t，通过获取当前计算机时间实现，损伤告警或者经过摄像头并且被ai程序识别，会将此时间戳进行对应的记录，t0表示当前时间。

相对位置：符号d，通过两个被ai程序记录的损伤告警或者标识所对应的时间戳相减实现，即d＝ly-lx得到。

速度：符号v，传感器在工作时已经在计数单元计算得到速度，故速度可以通过读取传感器直接得到。

皮带总长：符号la，通过测量获得；在匹配精确的情况下，可以通过同一损伤告警或者标识两次经过所对应的距离相减得到皮带总长，以对皮带总长进行相互验证，得到最准确的数据。

原点到检修区距离：符号lb，通过直接测量得到；其中，原点即皮带机头位置。

摄像头到原点距离：符号lc，通过直接测量得到。

损伤告警：由ai程序可识别到的故障，包括标识，在不指出标识的情况下，损伤告警表示故障或者标识等一切可被ai程序识别到的东西。

具体定位内容如下：

一、确定损伤位置经过原点位置后的行进距离，具体公式如下：

d＝l0-l1

其中，d为损伤告警处从原点位置开始到现在走过的距离，l0为霍尔传感器所获得的的距离读数，l1为损伤告警处最后一次经过原点处的距离读数。

二、损伤告警处到检修区的距离为：

损伤告警的距离读数为损伤告警在原点时的读数，即在经过相机下读取的距离读数减去相机到原点的正向距离为该损伤告警记录的距离读数。其中，正向距离为：以皮带运行方向为正，假设原点之前5米处存在一个摄像头，该原点与摄像头的距离记作lc＝-5米。

故障到检修区的距离判断公式为：la-(d％la)+lb，用皮带周长减去该点到原点的距离，剩下的为该点向原点未走过的距离，再加上原点到检修区的距离，即可得到该告警点此刻距离检修区的距离。

其中，la为皮带总长；d％la为损伤告警处距离原点的距离对皮带的周长取余数，余数消除了上一圈该点未识别等异常情况，即在同一运行圈数内，损伤告警处与原点之间的距离；lb为原点处到检修区的距离。

若d比lb小，损伤告警处未通过检修区，损伤告警处到检修区的距离修订为la-(l0-l1)％la；

三、损伤告警处到检修区的距离除以当前皮带速度，确定损伤告警处经过检修区的时间；

四、任意时刻任意损伤告警处在皮带上的具体位置为：

lx＝(l0-l1)％la

损伤位置经过原点位置后的行进距离d对皮带周长la做余数，即可得到当前该点在皮带上的位置，此距离为当前距离原点的距离。由于可能存在某一圈该点未被识别到的情况，所以累计走过的距离可能未满一圈、一圈以上，所以用累计距离对皮带周长做余数，即可得到当前该点在皮带上的位置，此距离为当前距离原点的距离。通过皮带比例模型，可以将此距离通过比例换算投放到皮带模型上，直观的显示任意点在皮带中的位置。

因此通过霍尔型接触传感器和计算模块,利用以上长距离定位方法实现了可以随时定位某一个损伤现在在长距离负载皮带上的具体位置.为皮带的整体工作状态显示和自动制动到检修区提供数据基础。

五、损伤告警处的重复确定：同一损伤标识在上一圈的距离读数l2，同一个损伤标识在当前圈的距离读数为l3，当前损伤告警处与当前损伤标识间的距离为：l0-l3；设定x故障在上一圈的距离读数为lx，判定lx-l2+r是否等于l0-l3，r为可允许误差范围；

若lx-l2+r＝l0-l3，即判定上一圈损伤告警处与对应标识的距离和本圈中该损伤告警处和对应标识的距离在允许误差下相等，该损伤告警在ai程序识别中与上一圈图片的相似度在可接受范围内，则可确定这样的两个损伤告警为重复告警。

在实际皮带运行过程中，由于皮带载重的会引起皮带总长的变化，损伤告警重复时记录的距离会与理想状态存在误差，所以lx-l2＝l0-l3的等式存在容错性的可接受范围。

本发明采用工业相机和改良的霍尔传感器实现，该方法能够将表面损伤点进行具体的定位，定位精确，本发明所采用的的霍尔传感器与皮带非接触，不会对皮带造成伤害，整体维护成本低。稳定性高，不存在硬件工作环境异常带来的系统不稳定的情况。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包在本发明范围内。