专利名称：钢丝芯运输带金属检测方法
技术领域：
本发明涉及运输皮带金属检测领域，尤其涉及一种钢丝芯运输皮带金属检测方 法。
背景技术：
运输皮带金属检测技术是采用在运输皮带上装置一个检测线圈，在检测线圈中通 过交变振荡电流，当检测线圈中有钢铁件穿过时在钢铁件中产生涡流，从而造成检测线圈 中的交变振荡电流损耗，检测电路通过对电流损耗量突变的检测结果，进行运输皮带工作 面上有无钢铁件存在的判断。现有的运输皮带金属检测技术是一种采用突变量检测的技 术，这种检测技术在一定程度上只能作有无钢铁件存在的定性判断。而钢丝芯运输皮带本 身内部有大量的金属钢丝绳，这些钢丝绳本身就具有金属特性，要在钢丝芯运输皮带上检 测额外的铁件利用现有技术存在很大困难。特别是钢丝芯运输皮带都使用在大负荷、高速 度、长运距的皮带输送机场合，单机工作长度都比较长，这样钢丝芯运输皮带一般都有很多 的接头，这些皮带接头也给钢丝芯运输皮带的金属检测带来了很大困难。现在有一种采用非钢丝芯运输皮带金属检测技术加以改造后用于钢丝芯运输皮 带的技术，这种金属检测装置虽然对使用于钢丝芯皮带场合做了特殊的改进，但这种金属 检测装置在钢丝芯皮带上使用仍然存在着很多的问题。其装置结构布置示意如图1所示， 其基本工作原理是在钢丝芯皮带1上布置一个金属检测线圈2，顺着钢丝芯皮带1的运行 方向，在金属检测线圈2的前方，钢丝芯皮带1的反面布置一个工作原理类似金属检测线圈 2的带头检测线圈4。在金属检测线圈2及带头检测线圈4中通过交变振荡电流，当检测线 圈中有钢铁件穿过时在钢铁件中产生涡流，从而造成检测线圈中的交变振荡电流损耗，其 将皮带的钢丝芯近似看作是一个不变的连续量，检测电路通过灵敏度的调节来过滤线圈中 的其它因素所造成的电流损耗变化。当钢丝芯皮带1上带有钢铁异物通过线圈时，线圈中 的交变振荡电流损耗会突然增大，此时在后面信号处理电路中会产生一个电压突变，如果 这个突变信号大于灵敏度调节设定的范围时就认为钢丝芯皮带1上有钢铁异物存在，输出 电路立即输出有铁混入信号。当有皮带接头3经过时，皮带接头3处的重叠钢丝部分会先 到达带头检测线圈4，带头检测线圈4中的交变振荡电流损耗会突然增大，此时输出一个皮 带接头3经过信号，控制器就将输出电路闭锁一段时间，使有铁混入信号不能输出，等待皮 带接头3完全通过金属检测线圈2时，再重新开启输出电路，这时有铁混入信号才能正常输 出ο上述这种检测装置在实际工作中要么检测灵敏度极低，不能检测到需要检测尺度 大小的钢铁异物。要么检测误动作极多，影响正常生产的进行。如果混入的钢铁异物正好 处于运输皮带接头处，因为其输出闭锁不能正常检出而造成漏检，将对运输皮带的正常运 行造成极大的威胁。而且皮带接头检测采用的带头检测线圈工作原理类似于普通金属检测 装置，也是利用铁件经过产生涡流的检测原理，它与普通金属检测装置不同处仅仅是在运 输皮带上的安装位置和方法不同，安装于皮带的一侧下部，如果运输皮带上的铁件和皮带接头信号类似的话，还会把铁件当作皮带接头被漏检，使用效果不好。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种钢丝芯运输带金属检测方法，该检测方法 采用霍尔磁敏检测装置确定皮带接头的位置，然后选取相应的参数进行对比，检测更加精 确，而且不会漏检皮带接头区域的金属。本发明是这样实现的一种钢丝芯运输带金属检测方法，首先，金属检测线圈固定 布置，钢丝芯皮带穿过金属检测线圈的交变磁场，顺着钢丝芯皮带的运行方向，在金属检测 线圈的前方，钢丝芯皮带的反面固定布置一个霍尔磁敏检测装置，并在钢丝芯皮带各个皮 带接头连接处前方，靠霍尔磁敏检测装置的一侧皮带夹层内埋入一块恒磁铁，检测时包括 以下步骤步骤一、获取钢丝芯皮带的正常段通过金属检测线圈时震荡工作电流参数In0，并 送入信号处理控制装置；步骤二、获取钢丝芯皮带的皮带接头段通过金属检测线圈时震荡工作电流参数 lntD，并送入信号处理控制装置；步骤三、霍尔磁敏检测装置采集信号后送入信号处理控制装置；步骤四、信号处理控制装置根据霍尔磁敏检测装置传送的信号调取相应的对比参 数 InD 或 IntD ；步骤五、金属检测线圈采集实际的工作电流信号Isa，经A/D转换电路转换成数字 量后得到Isd，然后送入信号处理控制装置，用步骤四中所选取的参数运算后和Isd进行对 比，判别钢丝芯皮带上运输物料中是否有金属件混入。所述的信号处理控制装置包括PC微处理控制器、存储器和计时器。所述的步骤一具体为，运行钢丝芯皮带，当钢丝芯皮带的正常段经过金属检测线 圈时，金属检测信号处理控制模块将此时送到的金属检测线圈震荡工作电流lsa，经A/D转 换电路转换成数字量后得到1Λ，送入信号处理控制装置进行处理后保存在In0数值存储器 中。所述的步骤二具体为，运行钢丝芯皮带，当钢丝芯皮带的皮带接头经过皮带接头 检测装置上方时，霍尔磁敏检测装置发出皮带接头即将到达金属检测线圈的信号，皮带接 头到达信号送入信号处理控制装置，金属检测信号处理控制模块将此时送到的金属检测线 圈震荡工作电流lsa，经A/D转换电路转换成数字量后得到lntD，送入信号处理控制装置进行 处理后保存在lntD数值存储器中。所述的采集参数lntD时，开始采集的时间Tck与采集持续的时间Τσ根据钢丝芯皮 带中埋设的恒磁铁与皮带接头的位置和钢丝芯皮带的运行速度及皮带接头的长度确定；Tck = (Ll+L3)/V ；式中，Ll =恒磁铁埋设位置到皮带接头段开始的垂直距离；L3 =霍尔磁敏检测装置到金属检测线圈的距离；V =钢丝芯皮带的运行速度；Tcj = L2/V ；式中，L2 =皮带接头的长度；V =钢丝芯皮带的运行速度；当霍尔磁敏检测装置发出皮带接头信号即将到达信号，开始进行Tcx时间计时，Tck 计时时间到，PC微处理器开始对此时送到的金属检测线圈震荡工作电流转换后 的值进行采集，并开始Tct时间计时，直到Tct计时时间到结束采集，将采集到的一组数值取最大值作为lntD参数值送入信号处理控制装置。所述的信号处理控制装置包括PC微处理控制器、存储器和计时器。本发明用霍尔磁敏检测装置检测皮带接头是否到达，然后通过PC微处理控制器 中记录的数据，选取相应的参数进行控制和比较，在皮带接头到达的时间内，金属检测线圈 仍然能够进行金属检测工作，检测更加精确，不会发生漏检。


图1为现有的钢丝芯运输带金属检测装置示意图；图2为本发明方法使用的钢丝芯运输带金属检测装置示意图。图中1钢丝芯皮带、2金属检测线圈、3皮带接头、4带头检测线圈、5恒磁铁、6霍 尔磁敏检测装置、7信号处理控制装置。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。如图2所示，一种钢丝芯运输带金属检测装置，首先，金属检测线圈2固定布置，钢 丝芯皮带1穿过金属检测线圈2，顺着钢丝芯皮带1的运行方向，在金属检测线圈2的前方， 钢丝芯皮带1的反面固定布置一个霍尔磁敏检测装置6，并在钢丝芯皮带1各个皮带接头3 连接处前方，靠霍尔磁敏检测装置6的一侧皮带夹层内埋入一块恒磁铁5。金属检测线圈2 和霍尔磁敏检测装置6都连接到信号处理控制装置7，进行控制和处理信号，所述的信号处 理控制装置7包括PC微处理控制器、存储器和计时器。在金属检测线圈2中通过交变振荡电流，使金属检测线圈2周边产生一个交变磁 场，钢丝芯皮带1穿过金属检测线圈2的交变磁场。钢丝芯皮带1穿过金属检测线圈2交 变磁场的方式可以有多种，如金属检测线圈2可置于钢丝芯皮带1的上方或者下方，也可 以是钢丝芯皮带1直接穿过金属检测线圈2 ；本案的实施例是钢丝芯皮带1直接穿过金属 检测线圈2。当金属铁件从交变磁场中穿过时，交变磁场在铁件中会产生涡流，从而造成金 属检测线圈2中的交变振荡电流损耗，涡流损耗的大小引起金属检测线圈的震荡工作电流 Isa发生相应变化，将振荡工作电流值送入PC微处理器的A/D转换电路中，经A/D转换电路 的转换产生一个与振荡工作电流值相对应的数字量，送入PC微处理器的运算器进行运算 处理。长运距的皮带输送机都是由数段或数十段皮带连接而成，一般每隔数百米就有一个 皮带接头3，为了保证皮带具有一定的抗拉力，皮带胶结工艺规定皮带连接处的内芯钢丝绳 必须重叠或改变内部布置，皮带连接部分即皮带接头3 —般有数米长。在运输皮带运行时， 运输皮带顺着图2中的皮带运行方向从右向左行进，恒磁铁5在皮带接头3前方，依恒磁铁 5先经过霍尔磁敏检测装置6，皮带接头3后经过金属检测线圈2的顺序前行。利用以上装置的一种钢丝芯运输带金属检测方法，包括以下步骤步骤一、获取钢丝芯皮带1正常段金属检测线圈2震荡工作电流参数1皿。在运输 皮带金属检测工作开始前，先对钢丝芯皮带1正常段通过金属检测线圈2时的震荡工作电流参数In0进行采集记忆，In0采集记忆的方法是运行运输皮带，当皮带正常段经过金属检 测线圈2时，金属检测信号处理控制模块将此时送到的金属检测线圈震荡工作电流Isa，经 A/D转换电路转换成数字量后得到In0，送入PC微处理器进行处理后保存在In0数值存储器 中。步骤二、获取皮带接头3通过金属检测线圈2时的震荡工作电流参数lntD。在运输 皮带金属检测工作开始前，先对皮带接头3的金属检测线圈2的震荡工作电流参数Int进行 采集记忆，Int采集记忆的方法是运行钢丝芯皮带1，当皮带接头3前的恒磁铁5经过霍尔 磁敏检测装置6上方时，霍尔磁敏元件检测到恒磁铁5的磁场，霍尔磁敏检测装置6发出皮 带接头3即将到达金属检测线圈2的信号，送到PC微处理器，金属检测信号处理控制模块 做好对lntD进行数据采集处理的准备。由PC微处理器控制采集时间的开始和结束；采集开 始时间Τ。κ的确定=Tai = (Ll+L3)/V ；式中，Ll =恒磁铁5埋设位置到皮带接头3开始段的 垂直距离；L3 =霍尔磁敏检测装置6到金属检测线圈2的距离；V =钢丝芯皮带1的运行 速度；采集结束时间Τσ的确定:TCJ = L2/V ；式中，L2 =皮带接头3的长度；V =钢丝芯皮 带1的运行速度；当霍尔磁敏检测装置6发出皮带接头3即将到达信号，第一计时器开始进 行Tai时间计时，Tcx计时时间到，PC微处理器开始对此时送到的金属检测线圈震荡工作电 流Isa经A/D转换后的值进行采集，并由第二计时器开始Tct时间计时，直到Τσ计时时间到 结束采集，将采集到的一组数值取最大值，这个数值即lntD参数值，PC微处理器将其保存在 lntD数值存储器中。步骤三、霍尔磁敏检测装置采集信号后送入信号处理控制装置；步骤四、信号处理控制装置根据霍尔磁敏检测装置传送的信号调取相应的对比参 数 InD 或 IntD ；步骤五、皮带运输机开始运行，金属检测线圈2的震荡工作电流Isa送到金属检测 信号处理控制模块，经A/D转换电路转换成数字量后，送PC微处理器进行运算处理。霍尔 磁敏检测装置6信号送到金属检测信号处理控制模块的PC微处理器进行处理。进行铁件 检测时，PC微处理器不间断的采集金属检测线圈2的震荡工作电流转换后的值 Isd，霍尔磁敏检测装置6不间断的采集皮带接头3到达信号。一般会有如下两种情况情况1 霍尔磁敏检测装置6没有皮带接头3到达信号，PC微处理器将采集到的值 Ll^lkD+anD-lkl^k的值进行大于或小于等于比较，式中^二‘经六邝转换后的值决= 检测可靠系数，取值范围(1. 1-2. 0)。比较后的结果处理当Isd彡Ikll+(In0-Ikll) *k时，钢丝芯 皮带1上没有金属件混入，信号处理控制装置不输出“有铁信号”。当Isd > Ikll+(1Λ-1ω) *k 时，钢丝芯皮带1上有金属件混入，信号处理控制装置输出“有铁信号”。式中lsD = PC微 处理器实时采集到金属检测线圈的震荡工作电流Isa经A/D数字量转换后值。情况2 霍尔磁敏检测装置6有皮带接头3到达信号，PC微处理器继续将采集到 的Isd值与lkD+(In0-IkI^k的值进行比较运算，比较后的结果处理当lsD ( Ikll+(1Λ-1ω)*k 时，钢丝芯皮带1上没有金属件混入，信号处理控制装置不输出“有铁信号”。当Isd > ‘+(InD-IkD) *k时，钢丝芯皮带1上有金属件混入，金属检测信号处理控制模块输出“有铁 信号”。同时PC微处理器启动内部第一计时器，用皮带接头3到达时间Tai的值进行计时， 第一计时器计时时间到，启动内部第二计时器，用皮带接头3通过时间Tct的值进行计时， PC微处理器将采集到的Isd值与Ikll+(Intll-Ikll) *k值进行比较运算。比较后的结果处理当Iko ^ Ikll+(IntD-Ikll) *k时，皮带接头3上没有金属件混入，信号处理控制装置不输出“有铁信 号”。当Ikll > lkD+(IntD-Ikll) *k时，皮带接头3上有金属件混入，信号处理控制装置输出“有 铁信号”。直到第二计时器的1^值计时时间到，证明皮带接头3已经离开金属检测线圈2， 此时PC微处理器将采集到的Isd值与lkD+(In0-Ikll) *k的值进行比较，恢复到情况1的处理 过程。直到下一个皮带接头3到来，霍尔磁敏检测装置6有皮带接头3到达信号，再进行情 况2的处理过程，如此两种工作状态循环进行，直到皮带运输机停止。Ikll为金属检测线圈内没有金属时的震荡工作参数。本实施例中的工作参数k、TCK, Tcj, 1ω、1皿、lntD的确定和采集检测可靠系数k取1.1。开始时间Tck 的确定=Tck = (Ll+L3)/V ；本例中，Ll = 0. 8 米；L3 = 1 米；V = 2 米 / 秒；Tck = (0. 8+1)/2 = 0.9 秒。采集结束时间Τσ的确定Τσ = L2/V ；本例中，L2 = 2 ;V = 2米/秒；TCT = 2/2 = 1秒。金属检测线圈内没有金属时的震荡工作参数lkD的确定金属检测线圈内没有金 属时的震荡工作参数Ikll，即金属检测线圈的空载震荡工作电流Ika经々/1)转换后的数字量 值，在本实施例中经过空载通电运行得到Ika = 2. 700mA，经A/D转换后得到震荡工作参数 Ikll = 27000。皮带正常段金属检测线圈震荡工作参数In0的确定本实施例中运行运输皮带，当 皮带正常段经过金属检测线圈时，金属检测信号处理控制装置将送到的金属检测线圈的震 荡工作电流Ina= 2. 800mA，PC微处理器对皮带正常段金属检测线圈震荡工作电流参数每隔 1秒进行一次采集，共采集20个数据，选取最大值后，经A/D数字量转换后得到Ihd = 280000 上述工作参数确定和采集后，送PC微处理器进行处理后保存在对应的数值存储器中。皮带接头段金属检测线圈震荡工作参数lntD的采集确定。本实施例中运行运输皮 带，当皮带接头前的恒磁铁经过皮带接头检测装置上方时，皮带接头检测装置发出皮带接 头即将到达金属检测线圈的信号，送到金属检测信号处理控制装置，PC微处理器开始进行 Tck = 0. 9秒的计时，当0. 9秒的计时时间结束，开始进行Τσ = 1秒的计时，同时PC微处 理器开始进行对皮带接头段金属检测线圈震荡工作电流参数每隔0. 1秒进行一次采集，到 1秒的计时时间结束，共采集了 10个数据，经过对数个皮带接头段进行上述方式的数据采 集，最后选取最大值得到lntD = 28600, PC微处理器将此数据保存在对应的数值存储器中。钢丝芯皮带上运输物料中混入金属件的检测。皮带运输机开始运行进行铁件检测 时，PC微处理器不间断的采集金属检测线圈的震荡工作电流值Isa，皮带接头检测装置不间 断的采集皮带接头到达信号。一般会有如下两种情况状态1 皮带接头检测装置没有皮带接头到达信号，如果此时PC微处理器将采 集到的金属检测线圈的震荡工作电流值Isa = 2. 805mA，经A/D数字量转换后lsD为28050 与 lkD+QnD-IkD)*k 的值进行比较，比较后的结果:28050 < 27000+(28000-27000)^1. 1 ；lsD < ‘+(U-lkDhk运输皮带上没有金属件混入，信号处理控制装置不输出“有铁信号”。如果 此时PC微处理器将采集到的金属检测线圈的震荡工作电流值Isa = 2. 835mA经数字量转换 后 Isd 为沘；350，比较后的结果28350 > 27000+(28000-27000)^1. 1 ；lsD > 1^+(1^-1^) 运输皮带上有金属件混入，信号处理控制装置输出“有铁信号”。
状态2 皮带接头检测装置有皮带接头到达信号，PC微处理器接受到此信号开始 进行Tai = 0. 9秒的计时，并继续将采集到的金属检测线圈的震荡工作电流值lsa，经A/D数 字量转换后得到Isd与lkD+ (U-IJ *k的值进行比较。比较后的结果处理同状态1。当PC微处 理器0. 9秒的计时时间结束，开始进行Tct = 1秒的计时，同时PC微处理器将此时间后采集 到的131)转换为与的值进行比较。如果此时金属检测线圈的震荡工作电流值 Isa = 2. 865mA，经A/D数字量转换后PC微处理器采集到的lsD =观650，PC微处理器将观650 与lkD+(Ι--。*k的值进行比较。比较后的结果=28650 < 27000+⑶600-27000) *1· 1 ； Isd < lkD+(lntD_lkD)*k运输皮带接头上没有金属件混入，信号处理控制装置不输出“有铁信 号”。如果此时金属检测线圈的震荡工作电流值Isa = 2. 890mA，经A/D数字量转换后PC微 处理器采集到的lsD = ^900，PC微处理器将28900与Ikll+(lntD_lkD) *k的值进行比较。比较 后的结果28900 > 27000+(28600-27000)^1. 1 ；lsD > lkD+(lntD_lkD) *k运输皮带接头上有金 属件混入，信号处理控制装置输出“有铁信号”。直到Tct= 1秒的计时时间到，证明皮带接 头已经离开金属检测线圈，PC微处理器将此后采集到的Isd再转换回与Ikll+ (1Λ-1ω) *k的值 进行比较，恢复到状态1的处理过程。直到下一个皮带接头到来，皮带接头检测装置送达有 皮带接头到达信号，再进行状态2的处理过程，如此两种工作状态循环进行，直到皮带运输 机停止。
权利要求
1.一种钢丝芯运输带金属检测方法，其特征是，首先，金属检测线圈(2)固定布置，钢 丝芯皮带(1)穿过金属检测线圈(2)的交变磁场，顺着钢丝芯皮带(1)的运行方向，在金属 检测线圈(2)的前方，钢丝芯皮带(1)的反面固定布置一个霍尔磁敏检测装置(6)，并在钢 丝芯皮带(1)各个皮带接头(3)连接处前方，靠霍尔磁敏检测装置(6)的一侧皮带夹层内 埋入一块恒磁铁(5)，检测时包括以下步骤步骤一、获取钢丝芯皮带的正常段通过金属检测线圈时震荡工作电流参数1皿，并送入 信号处理控制装置；步骤二、获取钢丝芯皮带的皮带接头段通过金属检测线圈时震荡工作电流参数lntD，并 送入信号处理控制装置；步骤三、霍尔磁敏检测装置采集信号后送入信号处理控制装置；步骤四、信号处理控制装置根据霍尔磁敏检测装置传送的信号调取相应的对比参数In0it 1 .丄 ntD，步骤五、金属检测线圈采集实际的工作电流信号Isa，经A/D转换电路转换成数字量后 得到Isd，然后送入信号处理控制装置，用步骤四中所选取的参数运算后和Isd进行对比，判 别钢丝芯皮带上运输物料中是否有金属件混入。
2.如权利要求1所述的钢丝芯运输带金属检测方法，其特征是所述的信号处理控制 装置包括PC微处理控制器、存储器和计时器。
3.如权利要求1或2所述的钢丝芯运输带金属检测方法，其特征是所述的步骤一具 体为，运行钢丝芯皮带，当钢丝芯皮带的正常段经过金属检测线圈时，金属检测信号处理控 制模块将此时送到的金属检测线圈震荡工作电流Isa，经A/D转换电路转换成数字量后得到 1Λ，送入信号处理控制装置进行处理后保存在Ihd数值存储器中。
4.如权利要求1或2所述的钢丝芯运输带金属检测方法，其特征是所述的步骤二具 体为，运行钢丝芯皮带，当钢丝芯皮带的皮带接头经过皮带接头检测装置上方时，霍尔磁敏 检测装置发出皮带接头即将到达金属检测线圈的信号，皮带接头到达信号送入信号处理控 制装置，金属检测信号处理控制模块将此时送到的金属检测线圈震荡工作电流Isa，经A/D 转换电路转换成数字量后得到lntD，送入信号处理控制装置进行处理后保存在lntD数值存储 器中。
5.如权利要求4所述的钢丝芯运输带金属检测方法，其特征是所述的采集参数lntD 时，开始采集的时间τ。κ与采集持续的时间T。J根据钢丝芯皮带中埋设的恒磁铁与皮带接头 的位置和钢丝芯皮带的运行速度及皮带接头长度确定；Tck = (Ll+L3)/V ；式中，Ll =恒磁铁埋设位置到皮带接头段开始的垂直距离；L3 =霍 尔磁敏检测装置到金属检测线圈的距离；V =钢丝芯皮带的运行速度；Tcj = L2/V ；式中，L2 =皮带接头的长度；V =钢丝芯皮带的运行速度；当霍尔磁敏检测装置发出皮带接头信号即将到达信号，开始进行Τ。κ时间计时，Tcx计时 时间到，PC微处理器开始对此时送到的金属检测线圈震荡工作电流转换后的值 进行采集，并开始Tct时间计时，直到Tct计时时间到结束采集，将采集到的一组数值取最大 值作为lntD参数值送入信号处理控制装置。
全文摘要
本发明涉及运输皮带金属检测领域，尤其涉及一种钢丝芯运输皮带金属检测方法。一种钢丝芯运输带金属检测方法，包括以下步骤步骤一、获取钢丝芯皮带的正常段金属检测线圈震荡工作电流参数lnD；步骤二、获取钢丝芯皮带的皮带接头段金属检测线圈震荡工作电流参数lntD；步骤三、霍尔磁敏检测装置采集信号后送入信号处理控制装置；步骤四、信号处理控制装置根据霍尔磁敏检测装置传送的信号调取相应的对比参数lnD或lntD；步骤五、金属检测线圈采集实际的工作电流信号lsD，对比后判别钢丝芯皮带上运输物料中是否有金属件混入。本发明在钢丝芯皮带接头范围内，金属检测线圈仍然能够进行检测金属工作，检测更加精确，不会发生漏检。
文档编号G01N27/82GK102121998SQ20101002259
公开日2011年7月13日 申请日期2010年1月8日 优先权日2010年1月8日
发明者吴剑民, 江通, 韩明明 申请人:上海信通机电工程有限公司, 宝山钢铁股份有限公司