CN116902536A - 一种皮带机智能纠偏系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种皮带机智能纠偏系统。所述智能纠偏系统包括：跑偏检测装置，所述跑偏检测装置实时检测输送带的跑偏状况；PLC电控系统，所述PLC电控系统采集所述跑偏检测装置的跑偏信号和所述皮带机的运行信号，并基于所述跑偏信号和所述运行信号发送控制指令至纠偏执行机构；以及纠偏执行机构，所述纠偏执行机构接收所述PLC电控系统的控制指令并执行纠偏，所述纠偏通过调整所述输送带的张紧力以及调整所述纠偏执行机构的位置实现。本公开实现了对皮带机的实时监测、分析和控制，及时发现和纠正输送带跑偏的问题，大幅度提高了皮带机的运行效率和可靠性、减少故障发生率、降低维护成本、提高生产效益。

Description

一种皮带机智能纠偏系统

技术领域

本公开涉及煤矿皮带机领域，具体涉及一种皮带机智能纠偏系统。

背景技术

皮带机的作用是将物料进行远距离的传输，但是在皮带运输过程中，皮带跑偏是皮带机在运输作业过程中最为常见的故障。皮带机发生跑偏现象时皮带在运行过程中偏离正常轨道，会使皮带边缘和机架摩擦引起系统故障停机、生产中断甚至安全事故，同时造成物料洒落从而需要大量人工清理。若不及时加以改正，直接影响生产作业效率和设备安全运行。

造成皮带跑偏的原因有很多，根本原因在于皮带所受的外力在皮带宽度方向上的合力不为零或垂直于皮带宽度方向上的拉应力不均匀，例如物料卸载点不在输送带中间、皮带机安装不正、输送带质量问题等，从而导致托辊或滚筒等对皮带的反力产生一个向一侧的分力，在此分力的作用下引起皮带向一侧偏移。

现有的皮带监测系统精确度不高且很难做到实时监控皮带情况，在皮带发生跑偏时无法及时自动进行纠偏。

发明内容

有鉴于此，本公开的目的是提供一种皮带机智能纠偏系统，从而解决或者至少缓解了现有技术中存在的上述问题和其它方面的问题中的一个或多个。

为了实现前述目的，本公开提供了一种皮带机智能纠偏系统，其中，所述智能纠偏系统包括：

跑偏检测装置，所述跑偏检测装置实时检测输送带的跑偏状况；

PLC电控系统，所述PLC电控系统采集所述跑偏检测装置的跑偏信号和所述皮带机的运行信号，并基于所述跑偏信号和所述运行信号发送控制指令至纠偏执行机构；以及

所述纠偏执行机构，所述纠偏执行机构接收所述PLC电控系统的控制指令并执行纠偏，所述纠偏通过调整所述输送带的张紧力以及调整所述纠偏执行机构的位置实现。

在如前所述的智能纠偏系统中，可选地，所述输送带包括上输送带和下输送带，所述纠偏执行机构包括设置在所述上输送带处的纠偏托辊和设置在所述下输送带处的纠偏滚筒。

在如前所述的智能纠偏系统中，可选地，所述跑偏检测装置包括三维监测摄像机，所述智能纠偏系统依据基于所述三维监测摄像机获取的所述上输送带和所述下输送带两侧的运行轨迹和位移范围判断所述跑偏状况，一旦监测到所述上输送带或所述下输送带的一侧运行范围变化超出其设定阈值则发出所述跑偏信号，并且所述智能纠偏系统向监测主机发出输送带跑偏警报信号。

在如前所述的智能纠偏系统中，可选地，所述三维监测摄像机包括分别安装在皮带机的机头和机尾的纠偏托辊处的上输送带三维监测摄像机和分别安装在所述皮带机的机头和机尾的纠偏滚筒处的下输送带三维监测摄像机，所述上输送带三维监测摄像机在经过所述上输送带的中心线的垂面内倾斜地朝向所述上输送带，所述下输送带三维监测摄像机在经过所述下输送带的中心线的垂面内倾斜地朝向所述下输送带。

在如前所述的智能纠偏系统中，可选地，所述监测主机包括数据处理模块，所述数据处理模块对所述三维监测摄像机获取的图像进行实时处理，所述实时处理包括图像平滑处理、图像分割与直线检测、直线参数解析及托辊裸露面积计算，并根据所述裸露面积判断所述跑偏状况。

在如前所述的智能纠偏系统中，可选地，所述图像平滑处理通过多尺度高斯核函数捕捉所述图像的多尺度结构，再经过高斯滤波得到平滑的图像。

在如前所述的智能纠偏系统中，可选地，所述图形分割与直线检测使用基于Canny边缘检测的分割方法将图像分成多个区域，再构建使用极坐标系的霍夫空间，将所述图像的直线参数从笛卡尔坐标系转换为极坐标系，对于所述霍夫空间中的每个边缘点的坐标进行投票累加，根据累加值较高的位置能够反推出笛卡尔坐标系的直线参数，从而确定待测输送带在所述图像中的位置和边缘。

在如前所述的智能纠偏系统中，可选地，所述直线参数解析根据霍夫空间中的极坐标参数值，将直线的极径和极角转换回图像原笛卡尔坐标系中的直线参数，从而得到图像中检测到的直线。

在如前所述的智能纠偏系统中，可选地，所述跑偏检测装置包括位置传感器，所述智能纠偏系统依据基于所述位置传感器获取的所述输送带的位置参数和偏移参数来判断所述跑偏状况，一旦监测到所述输送带的一侧运行范围变化超出其设定阈值则发出所述跑偏信号，并且所述智能纠偏系统向监测主机发出输送带跑偏警报信号。

在如前所述的智能纠偏系统中，可选地，所述PLC电控系统包括用于自动控制纠偏的上位机监控系统、用于传输信号的交换机和用于手动控制纠偏的现场电控箱，所述上位机监控系统的监测主机选用算法服务器，所述算法服务器将所述跑偏信号、预先设定的零点信号、所述纠偏执行机构的摆动角度信号进行算法分析，并输出纠偏信号至所述纠偏执行机构内部的伺服控制器，所述伺服控制器控制伺服电机完成所述纠偏执行机构的运动速度和角度控制，同时根据调偏实时情况连续调节摆动角度。

本公开提出了一种皮带机智能纠偏系统，通过安装传感器并采集皮带的位置、偏移等参数，纠偏系统可以实时监测皮带机的运行状态，及时发现和报警输送带跑偏问题。通过合理的数据采集和处理，可以得到准确可靠的皮带机状态信息、实现故障预警功能，提前发现潜在的风险并及时采取措施进行维修和保养。本公开可以实时对皮带机进行监测、分析和控制，及时发现和纠正输送带跑偏的问题，大幅度提高皮带机的运行效率和可靠性、减少故障发生率、降低维护成本、提高生产效益。

附图说明

参照附图，本公开的公开内容将更加显然。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本公开的保护范围构成限制。图中：

图1为本公开的皮带机智能纠偏系统的一个实施例的结构示意框图；

图2为本公开的皮带机智能纠偏系统的一个实施例的判断跑偏流程图。

附图标记：1-跑偏检测装置；2-纠偏执行机构；3-纠偏托辊；4-纠偏滚筒；6-监测主机；7-上输送带三维监测摄像机；8-下输送带三维监测摄像机；9-数据处理模块；10-位置传感器；11-交换机；12-现场电控箱；13-伺服控制器；14-伺服电机。

具体实施方式

参照附图和具体实施例，下面将以示例的方式来说明本公开的皮带机智能纠偏系统的结构、组成、特点和优点等，然而所有描述不用于对本公开形成任何限制。

此外，对于在本文提及的实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，本公开仍然允许在这些技术特征（或其等同物）之间继续进行任意组合或者删减而不存在任何的技术障碍，从而应当认为这些根据本公开的更多实施例也是在本文的记载范围之内。

还需要说明的是，“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。除非另有明确的限定，对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的皮带机智能纠偏系统的内部方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

此外，术语“多个”等的含义为至少两个及两个以上，除非另有明确具体的限定，仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

图1为本公开的皮带机智能纠偏系统的一个实施例的示意图。

在如图1所示的实施例中提供了一种智能纠偏系统，所述智能纠偏系统可以包括跑偏检测装置1、PLC电控系统和纠偏执行机构2。如图中所示，跑偏检测装置1实时检测输送带的跑偏状态，具体可以包括上跑偏检测装置和下跑偏检测装置，上跑偏检测装置可以包括上输送带三维检测摄像机7和/或一个位置传感器10，而下跑偏检测装置可以包括下输送带三维检测摄像机8和/或另一位置传感器10。

可见，在该系统中所提到的三维监测摄像机可以包括分别独立设置的上输送带三维监测摄像机7和下输送带三维监测摄像机8。所述三维监测摄像机可以从多视角进行拍摄，可以具备多个摄像头以不同视角获取三维场景信息，更好地观察皮带机的细节以减小误差。纠偏执行机构2可以包括分别独立设置的纠偏托辊3和纠偏滚筒4。所述纠偏托辊3与所述纠偏滚筒4都设置在皮带机的机头和机尾用于纠偏和调整物料的位置。

在该实施例中，上输送带三维监测摄像机7在纠偏托辊3处的上输送带上方并在经过上输送带中心线的垂面内倾向上输送带安装，下输送带三维监测摄像机8在纠偏滚筒4处的下输送带上方并在经过下输送带中心线的垂面内倾向下输送带安装。在PLC电控系统具体可以包括上位机监控系统、交换机11以及现场电控箱12，所述上位机监控系统包括含数据处理模块9的监测主机6，所述监控主机6可以选用算法服务器。

在该实施例中，监控主机6所选用的算法服务器内装操作系统、编程和组态软件，实现数据采集、动态图形显示、历史数据采集管理、状态趋势图、自诊断、报警等功能，并提供多种数据接口实现数据的共享与传播。在可选的其他实施例中，监控主机6可以根据具体需要来选择。所述数据接口可以包括ODBC（开放数据库互连）、OPC（OLE for ProcessControl, 用于过程控制的OLE）和DDE（动态数据交换机制）。所述ODBC建立了一组规范，并提供了一组对数据库访问的标准应用程序编程接口，只要应用程序将数据源名提供给ODBC，ODBC就能建立起与相应数据库的连接；OPC的信号传输速率很快，每秒能管理成百上千个事务，每个事务能包含多个选项；DDE使用户独立于数据源的供应方，不必定义专用的接口，是很多自动化装备的标准接口。在该实施例中，多种数据接口的使用可以增加数据库的数量，更好地满足了软件的应用要求，实现了数据的共享和传播。

在该实施例中，三维监控相机获取皮带机的上输送带和下输送带两侧的运行轨迹和位移范围来判断跑偏状况，PLC电控系统采集跑偏检测装置1的跑偏信号、皮带机的运行信号，当变化的范围超过预先设定好的阈值则判断为出现跑偏状况，智能纠偏系统通过交换机11向作为上位机的监测主机6发出跑偏警报的同时上位机监控系统平台还会发出语音警报信号提醒值班的工作人员，再经过监测主机6中的数据处理模块9根据皮带机具体的跑偏数据进行数据、算法的实时处理分析之后，监测主机6这一智能分析设备发出的电流信号或开关量信号通过交换机11将控制纠偏指令和保护指令发送到纠偏执行机构2来对纠偏托辊3和纠偏滚筒4调节相对位置、运动速度、摆动角度从而调整输送带的张紧力和位置实现纠偏。所述的实时处理过程详见后文。

在该实施例中，现场的网络传输使用的是交换机11。所述交换机11是一种用于电、光信号的转发的网络设备，可以为接入交换机11的任意两个网络节点提供独享的电信号通路，交换机11的种类有很多，本公开采用的是以太网交换机或光纤交换机。交换机11一端连接着监控主机6，另一端连接着其他节点，在本实施例中现场电控箱12、跑偏监测装置1和纠偏执行机构2都为节点。交换机11的任意节点收到数据传输指令后，即对于存储在内存里的地址表进行快速查找，从而对于MAC地址（用于在网络中唯一标识一个网卡）的网卡连接位置进行确认，然后再将数据传输到该节点上。如果在地址表中找到相应的位置，则进行传输；如果没有，交换机11就会将该地址进行记录，以利于下次寻找和使用。交换机11一般只需要将帧发送到相应的点，而无需发送到所有节点，从而节省了资源和时间，提高了数据传输的速率。在可选的其他实施例中，也可以选择其他的网络通信方式。

在该实施例中， PLC电控系统由上位机监控系统和现场电控箱组成，连接着纠偏执行机构2、跑偏检测装置1以及交换机11。PLC电控系统具备自动和手动两种模式，一般情况下为自动模式，所述自动模式还具备输煤程控远方投入/切除控制功能。在异常情况下也可切换为手动模式，可人工操作现场电控箱按钮来操作执行机构动作。每个纠偏执行机构2附近都配置1台现场电控箱12用于集中监控，同时方便就地操作。在此需要说明的是PLC电控系统实现了数据的实时显示、各个基本参数的设置及数据查询等功能，主要功能包括：输送带运行速度监测、设备运行状态监测、系统自身故障监测报警、纠偏位置、角度及速度设置、运行模式、伺服电机14相关参数设置等。通过人工操作现场电控箱12的按钮可以操作执行纠偏执行机构2完成动作。PLC电控系统可以设定输送带的非跑偏工作范围即零点位置、接收来自交换机11的跑偏信号和皮带机的运行信号并将执行纠偏的信号进行智能算法分析，输出纠偏信号至纠偏执行机构2内部自带的伺服控制器13来驱动伺服电机14完成纠偏执行机构2的运动速度、角度控制，伺服电机14可以控制所述纠偏执行机构2的位置精度非常准确防止调偏导致皮带机来回摆动而无法达到平稳运行的状态，反应速度快到可以实时将电压信号转化为转矩和转速驱动控制对象，在本实施例中，该对象为纠偏托辊3和纠偏滚筒4，同时根据调偏的实时情况连续调节摆动角度。

在该实施例中，纠偏执行机构2的内部都安装了伺服控制器13、伺服电机14和减速装置。所述伺服控制器13是一种用于控制伺服电机14的设备或软件，它接收来自传感器的反馈信号，然后根据预设的控制算计算出所需的控制信号，以使伺服电机14驱动纠偏执行机构2达到期望的运动或位置。相比于传统的滚筒和托辊，本公开的纠偏托辊3和纠偏滚筒4应用了新的驱动装置，具备工作可靠，效率高，运转平稳，适应各种恶劣的工作环境，各轴承可测温、测振等优点。在皮带机正常运行时，纠偏托辊3主要的作用是支撑输送带和物料重量，纠偏滚筒4主要用于传动输送带。在皮带机的输送带跑偏后，纠偏托辊3中的伺服电机14接收到现场电控箱12发出的控制和保护信号后开始工作，使纠偏托辊3按照设定的方向偏转，通过产生的摩擦力驱使输送带校正。当输送带恢复非跑偏位置后，信号中断，伺服电机14停止工作，从而达到实时自动纠偏的目的。

此外，本公开的智能纠偏系统具备各部件的故障自检功能，发生通讯等故障会进行报警提示。纠偏执行机构2各轴承具备测温、测振功能，作为上位机的监测主机6可设置阈值并显示报警信息。当纠偏执行机构2的伺服电机14等部件损坏时，具备向上位机主动报警功能。跑偏检测装置1的各传感器故障、通讯故障具备向上位机主动报警功能。电气控制的各模块故障、是否失电等具备向上位机主动报警功能。本智能纠偏系统可以向输煤程控系统发送报警、运行参数等信息。纠偏执行机构2具有通讯校验功能，若出现故障纠偏执行机构2将自动回到零点位置。

图2为本公开的皮带机智能纠偏系统的一个实施例的判断跑偏流程图。

跑偏检测装置1中的上输送带三维监测摄像机7采集上输送带的工作视频，下输送带三维监测摄像机8采集下输送带的工作视频，对采集到的视频读取后，以一帧一帧的图像形式输入给数据处理模块9进行实时处理并判断跑偏情况，所述实时处理包括图像平滑处理、图像分割与直线检测、直线参数解析及托辊裸露面积计算。

在该实施例中，实时处理并判断跑偏情况的步骤如图2所示：

对采集的图像进行图像平滑处理，所述平滑处理通过多尺度高斯核函数捕捉所述图像的多尺度结构。由三维监测摄像机采集到的每一帧图像都存在多个尺度的特征，而传统的高斯核函数只能够适应单一尺度的特征。因此，本公开设计了多个不同尺度的高斯核函数，并将它们组合起来形成多尺度高斯核函数，这样可以更好地捕捉图像中的多尺度结构，提高核函数的表达能力。

高斯核函数是一种非线性核函数，可以用于支持向量机（SVM）等机器学习算法中。在本实施例计算机视觉和图像处理中，高斯核函数用于对图像进行模糊化或者平滑化操作。具体来说，高斯核函数在像素级别上计算了图像中每个像素点与周围像素点之间的相似性。它通过计算一个像素与其周围像素的距离，然后根据距离的远近决定像素的权重。距离越近的像素具有更高的权重，而距离越远的像素则具有较低的权重。这些权重被用来加权平均周围像素的值，以便生成模糊或平滑后的图像。高斯核函数的核心思想是基于高斯分布的权重分配，即距离中心像素越远的像素对中心像素的影响越小。通过调整高斯核函数的标准差可以控制模糊或平滑的程度：标准差越大，模糊效果越明显；标准差越小，模糊效果越细腻。

总结起来，高斯核函数在像素级别上通过计算每点像素与周围像素之间的距离和权重，实现了图像的模糊化或平滑化操作。

加权平均值即将各数值乘以相应的权数，然后加总求和得到总体值，再除以总的单位数。加权平均值的大小不仅取决于总体中各单位的数值（变量值）的大小，而且取决于各数值出现的次数（频数），由于各数值出现的次数对其在平均数中的影响起着权衡轻重的作用，因此叫做权数。因为加权平均值是根据权数的不同进行的平均数的计算，所以又叫加权平均数。

高斯滤波是一种线性平滑滤波，适用于消除高斯噪声，广泛应用于图像处理的减噪过程。通俗的讲，高斯滤波就是对整幅图像进行加权平均的过程，每一个像素点的值，都由其本身和邻域内的其他像素值经过加权平均后得到。在本实施例中，高斯滤波的具体操作是：用一个模板（或称卷积、掩模）扫描图像中的每一个像素，用模板确定的邻域内像素的加权平均灰度值去替代模板中心像素点的值。对应均值滤波和方框滤波来说，其邻域内每个像素的权重是相等的。而在高斯滤波中，会将中心点的权重值加大，远离中心点的权重值减小，在此基础上计算邻域内各个像素值不同权重的和。收集皮带跑偏的数据样本，包括正常和跑偏情况下的数据。将数据样本转换为特征向量表示，使用小波变换的特征提取方法，计算样本之间的相似度，通过计算特征向量之间的欧氏距离来得到相似度矩阵。根据相似度矩阵进行滤波设计，使用高斯滤波器对跑偏信号进行滤波。高斯滤波器通过将相似度矩阵与输入信号进行卷积操作来实现。二维高斯函数，表示为：G(x, y) = (1 / (2 * π * σ^2)) * exp(-(x^2 + y^2) / (2 * σ^2))。其中，x和y表示像素的偏移量，σ表示高斯核的标准差。

图像分割与直线检测，所述图像分割与直线检测采用基于Canny边缘检测算法的霍夫直线检测。霍夫直线检测方法具有较好的鲁棒性，可以检测到图像中的直线，即使直线存在一定的噪声和断裂。但是，由于霍夫直线检测方法计算复杂度较高，对于大规模图像和复杂场景可能效率较低。因此，在本实施例中，使用图像分割方法来提高检测效果和速度，能够更好地处理图像中的复杂背景和噪声。通过将图像分割成多个区域，可以减小直线检测的搜索空间，并且在每个区域中独立进行直线检测，可以更好地适应不同区域的特点。然后，通过合并检测到的直线，可以得到更准确的直线检测结果。

在该实施例中，本公开使用基于Canny边缘检测的分割方法将图像分成多个区域，得到图像中的边缘。Canny边缘检测算法是多级边缘检测算法，在已经经过高斯滤波降噪的前提下，通过计算像素梯度强度和方向可以得到比较模糊的图像边缘，因此还需要进行非极大值抑制，此时将局部的像素的梯度强度相互比较，梯度强度最大的像素点保留，其余的像素点被抑制，最终得到确定的边缘像素点。然后构建霍夫空间：对于每个边缘点，根据其坐标，在霍夫空间中对应的参数空间中进行投票。霍夫空间是一个二维参数空间，其中一维表示直线的极径（r），另一维表示直线的极角（θ）。霍夫空间是一个参数空间，用于表示直线在图像中的存在。对于极坐标表示的直线，霍夫空间中的参数表示为（ρ，θ），具体而言，将直线参数从笛卡尔坐标系转换为极坐标系，对于直线 y = mx + c，极径（ρ）可以通过以下公式计算：，其中θ是直线的极角。霍夫空间的投票累加（Hough SpaceVoting Accumulation）是一种在图像处理中用于检测几何形状的方法，能够检测直线、圆或其他形状的存在。具体在本实施例中体现在对于每个边缘点，根据其坐标，在霍夫空间中将这些像素点从直角坐标系转为极坐标系，再寻找不同角度穿过该点的直线，一般角度选取的跨度为π/180；求出这些直线的ρ值，即这些直线到原点的距离，列举出在相同角度下到原点距离相等的像素点，选取经过像素点最多的那条直线，即为皮带边缘直线。通过遍历边缘点，根据其可能的参数组合在霍夫空间中对应位置进行累加来实现投票累加来筛选直线得到皮带边缘直线。

直线参数解析，根据霍夫空间中检测出的的直线参数值，可以将直线的极径和极角转换回图像笛卡尔坐标系中的直线参数。这样就可以反推得到图像中检测到的直线。

经过直线筛选后的皮带边缘直线包含了整个皮带即输送带的边缘区域直线，因此需要进一步筛选得到需要计算分析的区域的那一部分边缘直线，这部分就是托辊裸露面积的检测兴趣区域。设置兴趣区域可以在不损失图像质量的前提下，优化视频的编码性能，除了托辊附近的区域外，监控的其他区域是无关紧要的，所以可以降低这些区域的码率和图像质量，方便对采集到的视频进行存储和分析，同时增加托辊附近兴趣区域的图像处理精度。

在监测主机6中可以设置托辊裸露面积的阈值，通过内置的算法软件求解拟合托辊裸露面积。正常情况下，只计算出托辊裸露面积无法判断皮带是否脱离，所以需要先设置一个托辊裸露面积的阈值，将计算得到的托辊面积和该阈值进行对比，若超过阈值，则判定跑偏，此时监测主机6会发送跑偏控制纠偏执行机构2进行纠偏动作。若托辊裸露面积正常则继续处理下一个图像，重复以上流程。

在该实施例中，上述流程主要通过皮带跑偏识别算法软件来完成，这些软件除了可以完成高斯滤波、Canny边缘检测、霍夫直线检测、托辊裸露面积计算等算法过程，还可以具备数据采集、处理、存储及控制管理功能，实现对PLC、智能仪表或者智能设备，通过标准的数据交换方式采集数据的能力，可以对系统信息进行融合处理和存储。所述算法软件还可以具备实时数据和异常报警和用户操作日志管理功能，对所有设计系统变动要求，对系统实时控制的操作及一些重要的操作，系统均保留完整记录，包括操作时间、操作者和操作内容。所述算法软件还可以具备对各类检测数据的实时监测数据和异常报警管理功能，其中实时数据包括环境监测数据、生产过程数据和移动目标位置数。同时，所述算法软件可以查询历史数据和报警记录，具备对各类历史数据、报警/异常记录的等级分类查询统计功能。

在该实施例中PLC电控系统采用Modbus TCP协议（用于工业现场的总线协议）进行通讯和数据交换。Modbus是一种开放式协议，可以使用以太网接口，支持调制解调器。对于供应商而言，修改移动本地的字节或比特没有很多限制。而Modbus TCP 是在TCP/IP网络(以太网)上运行的Modbus的实现，旨在允许Modbus ASCII / RTU协议在基于TCP / IP的网络上传输。Modbus / TCP将Modbus消息嵌入TCP / IP帧内，相比其他协议，Modbus TCP实现起来非常简单且易于部署和维护。

本公开的技术范围不仅仅局限于上述说明书中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本公开技术思想的前提下，对上述实施方式进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种皮带机智能纠偏系统，其特征在于，所述智能纠偏系统包括：

跑偏检测装置（1），所述跑偏检测装置（1）实时检测输送带的跑偏状况；

PLC电控系统，所述PLC电控系统采集所述跑偏检测装置（1）的跑偏信号和所述皮带机的运行信号，并基于所述跑偏信号和所述运行信号发送控制指令至纠偏执行机构（2）；以及

所述纠偏执行机构（2），所述纠偏执行机构（2）接收所述PLC电控系统的控制指令并执行纠偏，所述纠偏通过调整所述输送带的张紧力以及调整所述纠偏执行机构（2）的位置实现。

2.如权利要求1所述的智能纠偏系统，其特征在于，所述输送带包括上输送带和下输送带，所述纠偏执行机构（2）包括设置在所述上输送带处的纠偏托辊（3）和设置在所述下输送带处的纠偏滚筒（4）。

3.如权利要求2所述的智能纠偏系统，其特征在于，所述跑偏检测装置（1）包括三维监测摄像机，所述智能纠偏系统依据基于所述三维监测摄像机获取的所述上输送带和所述下输送带两侧的运行轨迹和位移范围判断所述跑偏状况，一旦监测到所述上输送带或所述下输送带的一侧运行范围变化超出其设定阈值则发出所述跑偏信号，并且所述智能纠偏系统向监测主机（6）发出输送带跑偏警报信号。

4.如权利要求3所述的智能纠偏系统，其特征在于，所述三维监测摄像机包括分别安装在皮带机的机头和机尾的纠偏托辊（3）处的上输送带三维监测摄像机（7）和分别安装在所述皮带机的机头和机尾的纠偏滚筒（4）处的下输送带三维监测摄像机（8），所述上输送带三维监测摄像机（7）在经过所述上输送带的中心线的垂面内倾斜地朝向所述上输送带，所述下输送带三维监测摄像机（8）在经过所述下输送带的中心线的垂面内倾斜地朝向所述下输送带。

5.如权利要求3所述的智能纠偏系统，其特征在于，所述监测主机（6）包括数据处理模块（9），所述数据处理模块（9）对所述三维监测摄像机获取的图像进行实时处理，所述实时处理包括图像平滑处理、图像分割与直线检测、直线参数解析及托辊裸露面积计算，并根据所述裸露面积判断所述跑偏状况。

6.如权利要求5所述的智能纠偏系统，其特征在于，所述图像平滑处理通过多尺度高斯核函数捕捉所述图像的多尺度结构，再经过高斯滤波得到平滑的图像。

7.如权利要求5所述的智能纠偏系统，其特征在于，所述图形分割与直线检测使用基于Canny边缘检测的分割方法将图像分成多个区域，再构建使用极坐标系的霍夫空间，将所述图像的直线参数从笛卡尔坐标系转换为极坐标系，对于所述霍夫空间中的每个边缘点的坐标进行投票累加，根据累加值较高的位置能够反推出笛卡尔坐标系的直线参数，从而确定待测输送带在所述图像中的位置和边缘。

8.如权利要求7所述的皮带机智能纠偏系统，其特征在于，所述直线参数解析根据霍夫空间中的极坐标参数值，将直线的极径和极角转换回图像原笛卡尔坐标系中的直线参数，从而得到图像中检测到的直线。

9.如权利要求1所述的智能纠偏系统，其特征在于，所述跑偏检测装置（1）包括位置传感器（10），所述智能纠偏系统依据基于所述位置传感器（10）获取的所述输送带的位置参数和偏移参数来判断所述跑偏状况，一旦监测到所述输送带的一侧运行范围变化超出其设定阈值则发出所述跑偏信号，并且所述智能纠偏系统向监测主机（6）发出输送带跑偏警报信号。

10.如权利要求1所述的智能纠偏系统，其特征在于，所述PLC电控系统包括用于自动控制纠偏的上位机监控系统、用于传输信号的交换机（11）和用于手动控制纠偏的现场电控箱（12），所述上位机监控系统的监测主机（6）选用算法服务器，所述算法服务器将所述跑偏信号、预先设定的零点信号、所述纠偏执行机构（2）的摆动角度信号进行算法分析，并输出纠偏信号至所述纠偏执行机构（2）内部的伺服控制器（13），所述伺服控制器（13）控制伺服电机（14）完成所述纠偏执行机构（2）的运动速度和角度控制，同时根据调偏实时情况连续调节摆动角度。