[0001] 本发明涉及输送装备技术领域，特别是涉及一种用于管带机的输送带纠偏装置及纠偏方法。

[0002] 管状带式输送机，简称“管带机”，是承载和回程分支的输送带卷曲成管形的带式输送机，物料在管状带内输送，是一种兼有管道输送和带式输送的新型输送机，具有输送倾角大，曲率半径小，机身横截面积小，三维空间弯曲输送，便于输送线路布置、维护、管理等优点，多用于输送煤炭、矿石、粮食、水泥、纸浆以及混凝土等各种块状与粉状物料。目前，管带机输送带在运行过程中，由于横截面载货受力不均，输送带转弯等因素，会使输送带内应力在一定程度上产生不均衡，从而造成输送带扭转，即输送带的接缝偏离输送带运行方向，严重扭转时输送带边沿磨损，会造成粉末状物料发生漏料，不仅污染环境，而且影响设备正常运行，降低使用寿命，严重时会撕裂输送带，造成设备事故，为操作者造成人身安全隐患的同时，输送带重新调试及维护的时间也会很长，同时增加了调试及维护成本。

[0003] 为了解决输送带接口偏离问题，现有技术提出了输送带纠偏技术。常见的输送带纠偏措施多采用纯机械式调整机构，不仅结构复杂，而且需要人工靠肉眼判断偏离程度后，再由人工操作按钮执行纠偏，工作效率低的同时，纠偏效果欠佳，且由于每次人工操作纠偏需要停机执行，会大幅降低管带机的输送效率，从而影响生产造成经济损失。因此，亟待提出一种新型的、适用于管带机的输送带纠偏技术，以解决上述现有输送带纠偏技术存在的问题。

[0053] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0054] 本发明的目的之一是提供一种用于管带机的输送带纠偏装置，其能够实现对管带机输送带的全自动在线纠偏，感应灵敏，纠偏效果好，且无需停机，以解决现有输送带纠偏技术需要人工靠肉眼判断偏离程度后，再由人工操作按钮执行纠偏，工作效率低的同时，纠偏效果欠佳，且由于每次人工操作纠偏需要停机执行，会大幅降低管带机的输送效率，从而影响生产造成经济损失的问题。

[0055] 本发明的另一目的在于提供一种基于上述用于管带机的输送带纠偏装置实施的用于管带机的输送带纠偏方法。

[0056] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0057] 实施例1

[0058] 如图1～图5所示，本实施例提供一种用于管带机的输送带纠偏装置100，用于设置在管带机200的输送带201传输方向上，并供输送带201穿过，输送带纠偏装置包括机架1、偏转检测组件、纠偏组件和控制系统，偏转检测组件包括偏转图像采集模块2，机架1和/或管带机200上设置偏转图像采集模块2，偏转图像采集模块2用于实时采集输送带201进入输送带纠偏装置之前的偏转角度；纠偏组件包括纠偏驱动3、托辊架4以及转动安装于托辊架4内圈的托辊5，托辊架4转动安装于机架1上，托辊架4的内圈供输送带201穿过，纠偏驱动3用于驱动托辊架4转动，以通过托辊5与输送带201之间的摩擦力，带动托辊架4内的输送带201朝与偏转方向相反的方向同步转动，从而对输送带201进行纠偏；偏转检测组件和纠偏驱动3均与控制系统通讯连接，控制系统能够根据偏转图像采集模块2采集的偏转角度，控制纠偏驱动3对托辊架4的驱动方向及驱动行程，驱动行程主要通过托辊架4的转动幅度(即托辊架4转动的圆心角)来体现，从而实现上述用于管带机的输送带纠偏装置100的自动运行。需要说明的是，上述托辊5，主要通过外圆面与输送带201的外表面接触配合，二者之间的相互作用力，并不会对输送带201造成挤压。

[0059] 上述用于管带机的输送带纠偏装置100，通过偏转图像采集模块2实时采集输送带201进入输送带纠偏装置之前的偏转角度，然后通过控制系统根据偏转图像采集模块2采集的偏转角度，驱动托辊架4朝与偏转方向相反的方向同步转动，从而对输送带201进行纠偏。
整个纠偏过程涉及自动检测偏转角度和自动纠偏两个自动化操作过程，实现了对管带机输送带的全自动在线纠偏，不仅感应灵敏，纠偏效果好，而且无需停机和人工参与，解决了现有输送带纠偏技术需要人工靠肉眼判断偏离程度后，再由人工操作按钮执行纠偏，工作效率低的同时，纠偏效果欠佳，且由于每次人工操作纠偏需要停机执行，会大幅降低管带机的输送效率，从而影响生产造成经济损失的问题。

[0060] 具体地，本实施例中，如图1～图4所示，偏转图像采集模块2优选设置于管带机200上。

[0061] 具体地，本实施例中，如图1～图5所示，为了提升纠偏效果，偏转检测组件还设置了入带图像采集模块7和出带图像采集模块8，来进行纠偏效果的检测和修正。其中，入带图像采集模块7设置于机架1的输送带201输入端，能够实时采集输送带201进入输送带纠偏装置时的偏转角度；出带图像采集模块8设置于机架1的输送带201输出端，能够实时采集输送带201离开输送带纠偏装置时的偏转角度。

[0062] 具体地，本实施例中，优选上述偏转图像采集模块2为摄像头。同时，为了提高纠偏操作的精度，优选管带机200的外周呈环形均匀布置有多个偏转图像采集模块2，可多方位全面采集输送带201图像。如图4所示，管带机200外周均布有8个偏转图像采集模块2，每个偏转图像采集模块2均朝向管带机200内的输送带201。

[0063] 具体地，本实施例中，优选入带图像采集模块7和出带图像采集模块8均为摄像头。同时优选入带图像采集模块7和出带图像采集模块8均位于机架1的上方，并均垂直朝下布置。基于此，可将输送带201的拼接缝与输送带201的轴向平行，且输送带201的拼接缝位于入带图像采集模块7和出带图像采集模块8的正下方时，为输送带201的正常输送状态(即输送带201未发生扭转偏转)。

[0064] 具体地，本实施例中，如图1～图5所示，托辊架4包括圆环形辊架一41和与圆环形辊架一41同轴间隔布置的圆环形辊架二42，圆环形辊架一41和圆环形辊架二42的结构尺寸优选完全相同，同时圆环形辊架一41和圆环形辊架二42通过多根环形分布的连杆43连接，此结构可延长托辊架4在轴向上占据输送带201的长度，能够保证有效纠偏。圆环形辊架一41和圆环形辊架二42的内圈均呈环形设置有多个托辊5。作为优选方案，纠偏驱动3可与圆环形辊架一41和圆环形辊架二42中的至少一者相连，以驱动托辊架4转动。

[0065] 具体地，本实施例中，为了简化结构，优选纠偏驱动3仅与圆环形辊架一41和圆环形辊架二42中的一者相连。以纠偏驱动3仅与圆环形辊架一41连接为例，如图2和图5所示，纠偏驱动3包括托辊架齿条31、驱动齿轮32和电机33，托辊架齿条31设置于圆环形辊架一41的外圈，驱动齿轮32与托辊架齿条31啮合，电机33设置于机架1上，驱动齿轮32套设于电机33的输出端，电机33用于驱动驱动齿轮32转动，电机33与前述的控制系统通讯连接。

[0066] 为了提升电机33驱动的稳定性，优选电机33的机身固定于机架1上，同时如图5所示，驱动齿轮32转动安装于机架1上，电机33的输出端端部通过联轴器34与驱动齿轮32相连。此结构能够保证电机33运行时，其输出轴的轴向位置稳定，不会发生晃动，从而可提升纠偏驱动3的结构稳定性及运行可靠性。

[0067] 本实施例中，为了延长纠偏驱动3的使用寿命，保证其运行可靠，优选在电机33外部还罩设有防尘罩35。

[0068] 具体地，本实施例中，优选任意一圆环形辊架一41和任意一圆环形辊架二42的外周均设置有多个槽型辊架托轮8，圆环形辊架一41或圆环形辊架二42的外边沿嵌入对应的槽型辊架托轮8的外圆槽内，槽型辊架托轮8与对应的圆环形辊架一41或圆环形辊架二42滚动配合；任意一槽型辊架托轮8均通过轮座9转动安装于机架1上，具体地，如图4和图5所示，轮座9固定在机架1上，槽型辊架托轮8转动安装于对应的轮座9上。如图4所示，优选任意一圆环形辊架一41和任意一圆环形辊架二42的外周均均匀设置有四个槽型辊架托轮8。槽型辊架托轮8主要起到承载圆环形辊架的作用，可防止圆环形辊架脱槽，保证托辊架的稳定性。

[0069] 具体地，本实施例中，为了提升纠偏效果，可在机架1上沿输送带201的传输方向间隔设置有多组纠偏组件，以延长纠偏组件在输送带201的轴向上占据输送带201的长度。同时，多组纠偏组件，可配合实现对输送带201偏转段的多级纠偏处理，使纠偏效果得到保证。如图1～图5所示，机架1的输入端和输出端分别设置了一组纠偏组件，且优选两组纠偏组件前后对称布置。两组纠偏组件的间隔不宜过大，一般优选该间隔不大于每组纠偏组件中圆环形辊架一41和圆环形辊架二42之间的轴向间隔。

[0070] 下面结合具体示例对本实施例上述用于管带机的输送带纠偏装置100的使用方法及纠偏原理进行具体说明。其中，电机33优选为伺服异步电动机，联轴器34优选为传动梅花联轴器，控制系统采用PLC控制系统。

[0071] 计算机设置在控制室，内部安装检测与控制软件，信号由现场通过有线方式传输至控制室。如图1～图3所示，偏转图像采集模块2布置在管带机200的输送线成管段后方，机架1前方。偏转图像采集模块2用于检测输送带201偏转情况，入带图像采集模块6用于记录输送带201进入机架时的偏转程度，出带图像采集模块7用于检测调偏之后输送带201的偏转程度，沿输送带201的输送方向依次布置的两组纠偏组件，沿输送带201的输送方向依次为入带方纠偏组件和出带方纠偏组件，其中，入带方纠偏组件的托辊架整体轴向旋转进行一级纠偏，出带方纠偏组件的托辊架整体轴向旋转进行二级纠偏，一级纠偏和二级纠偏的纠偏方向相同或相反，具体根据实时检测的输送带201的偏转情况进行调整。

[0072] 偏转图像采集模块2检测到输送带201偏转后，将信号传输给计算机，计算机分析偏转图像采集模块2与机架1的距离，计算出两组纠偏组件如何动作才能将输送带201的拼接缝202调整到正上方后，将指令发送给电机33，两台电机33按照指令动作，驱动纠偏组件带动输送带201转动，实现纠偏功能，本纠偏方法不需要停机操作，可长期在线调节，智能且便捷。

[0073] 上述偏转图像采集模块2采用环形阵列布置，其识别输送带201上拼接缝202的偏转角度并电机33联动的方法为：在摄像头下方可视范围内的管带机运行方向固定一水平标尺。假设管带机200运行速度为5m/s，偏转图像采集模块2使用1920*1080图像尺寸，主码流50Hz25fps的高清网络摄像头为例，主要包括以下四个步骤：

[0074] 1)在管带机200运行时，环形阵列布置的偏转图像采集模块2对输送带201进行拍摄，在每秒钟拍摄的25张照片中运用SIFT算法对皮带接口进行识别，对照片内的输送带201的拼接缝202进行尺度空间极值检测、关键点定位、方向分配、关键点描述和特征点匹配。

[0075] 2)寻找到特征点后运用Harris角点检测。基于图像灰度变化，通过计算角点响应函数来提取特征点。将图片内运行方向两端的拼接缝202特征点连线，并与摄像头视角内的标尺两端的连线进行对比。

[0076] 3)对比后得出输送带201的拼接缝202相对运行方向标尺偏转角度，并根据检测到拼接缝202的摄像头位置，将摄像头位置相对于输送带201中心垂直法线角度与拼接缝202相对运行方向标尺偏转角度综合计算，得出此时输送带201的拼接缝202的偏转角度与偏转趋势。

[0077] 4)根据上一步得出的偏转方向和偏转趋势信号，计算机发送信号给PLC控制系统，使第多组纠偏组件带动输送带201朝向拼接缝202偏转的反方向运动，直至入带图像采集模块6检测到输送带201的拼接缝202在入带图像采集模块6正下方为止，最终由出带图像采集模块7检测输送带201纠偏质量。在出带图像采集模块7的摄像范围内，输送带201的拼接缝202应一直处于计算机屏幕中央一定区域。

[0078] 本发明提出的用于管带机的输送带纠偏装置100，实现了对管带机偏转的实时检测，在线纠偏。本发明利用纠偏组件轴向旋转的原理实现高精度，高可靠性的管带机纠偏。同时，利用视频分析检测技术，计算偏转角度，同时检测输送带速度，精准地将信息发送至纠偏组件的伺服异步电动机，由电动机进行动作实现纠偏。纠偏组件整体轴向转动，可调节范围极大，可以实现多级联动纠偏，对大幅度的偏转有良好的效果。使用环形阵列布置的摄像机进行非接触式检测，利用黑白曝光实现拼接缝定位与识别，实现了更安全更准确的检测。本发明从输送带运行路径入手，可使纠偏工作对输送带的影响降低到最小。利用多个槽型辊架托轮承载托辊架，避免了因托辊架变形轴向纠偏产生风险。本发明具体有益效果如下：

[0079] (一)现有的管带机纠偏技术，依赖于人工，在线实时监测能力不足。本方法旨在实现对管带机的偏转实现实时检测，在线纠偏。

[0080] (二)现有的管带机纠偏机构较为复杂，可靠性低。本方法希望利用简单原理实现高精度，高可靠性的管带机纠偏。

[0081] (三)在识别输送带偏转，到开始调整输送带的轴向，需要一定的距离和时间，现有的方法，难以精确协调时间、角度与动作。在本方法中，利用视频分析检测技术，计算偏转角度，同时检测输送带速度，精准的将信息发送至纠偏机构的伺服异步电动机，由电动机进行动作实现纠偏。

[0082] (四)现有纠偏技术的调整范围，受托辊可调节范围影响，本方法中，托辊整体轴向运动，可调节范围极大，可以实现多级联动，对大幅度的偏转有良好的效果。

[0083] (五)现有自动检测技术多为接触式检测，本方法使用环形布置摄像机组进行非接触式检测，利用黑白曝光实现接缝定位，实现更安全更准确的检测。

[0084] (六)管带机纠偏技术常需要挤压输送带迫使输送带偏转，一定程度上加剧了输送带的磨损程度，本方法从输送带运行路径入手，将框架整体偏转，使纠偏工作对输送带的影响降低到最小。

[0085] (七)纠偏机构经常作为输送机改造工作中的一环，本方法使纠偏机构模块化，可实现长距离多分段的在线检测，降低改造成本和改造难度。

[0086] (八)作为整体运动的托辊框架，如果支撑处理不当，极易造成托辊架变形和脱落，本方法中纠偏托辊利用多个槽型托轮承载，避免了托辊架产生风险。

[0087] (九)对管状皮带偏转的视频检测算法，此前的管状皮带的偏转多为肉眼观察或接触式检测，利用摄像头对管状皮带进行非接触式偏转检测更加可靠，将检测行为对皮带运行的影响降到最低，提高了管状皮带偏转检测的准确性。

[0088] 实施例2

[0089] 如图6所示，本实施例提出一种用于管带机的输送带纠偏方法，采用实施例1的用于管带机的输送带纠偏装置100实施，主要包括如下步骤：

[0090] S1、通过偏转图像采集模块2采集输送带201进入输送带纠偏装置之前的偏转角度；

[0091] S2、控制系统根据偏转角度驱动托辊架4转动，以对输送带201进行纠偏；

[0092] S3、通过入带图像采集模块7和出带图像采集模块8实时采集输送带201的偏转角度，以对纠偏效果进行检测和修正。

[0093] 具体地，步骤S1中，偏转图像采集模块2采用环形阵列布置，其识别输送带201上拼接缝202的偏转角度并电机33联动的方法为：在摄像头下方可视范围内的管带机运行方向固定一水平标尺。假设管带机200运行速度为5m/s，偏转图像采集模块2使用1920*1080图像尺寸，主码流50Hz25fps的高清网络摄像头为例，主要包括以下步骤：

[0094] S11、通过偏转图像采集模块2对输送带201进行拍摄，获取输送带201的拼接缝202图片。具体地：在管带机200运行时，环形阵列布置的偏转图像采集模块2对输送带201进行拍摄，在每秒钟拍摄的25张照片中运用SIFT算法对皮带接口进行识别，对照片内的输送带201的拼接缝202进行尺度空间极值检测、关键点定位、方向分配、关键点描述和特征点匹配。

[0095] S12、运用STFT算法与Harris角点检测计算出输送带201的拼接缝202偏转角度。具体地：寻找到特征点后运用Harris角点检测。基于图像灰度变化，通过计算角点响应函数来提取特征点。将图片内运行方向两端的拼接缝202特征点连线，并与摄像头视角内的标尺两端的连线进行对比；对比后得出输送带201的拼接缝202相对运行方向标尺偏转角度，并根据检测到拼接缝202的摄像头位置，将摄像头位置相对于输送带201中心垂直法线角度与拼接缝202相对运行方向标尺偏转角度综合计算，得出此时输送带201的拼接缝202的偏转角度与偏转趋势；根据上一步得出的偏转方向和偏转趋势信号，计算机发送信号给PLC控制系统，使第多组纠偏组件带动输送带201朝向拼接缝202偏转的反方向运动，直至入带图像采集模块6检测到输送带201的拼接缝202在入带图像采集模块6正下方为止，最终由出带图像采集模块7检测输送带201纠偏质量。在出带图像采集模块7的摄像范围内，输送带201的拼接缝202应一直处于计算机屏幕中央一定区域。

[0096] 本发明提出的用于管带机的输送带纠偏方法，实现了对管带机偏转的实时检测，在线纠偏。本发明利用纠偏组件轴向旋转的原理实现高精度，高可靠性的管带机纠偏。同时，利用视频分析检测技术，计算偏转角度，同时检测输送带速度，精准地将信息发送至纠偏组件的伺服异步电动机，由电动机进行动作实现纠偏。纠偏组件整体轴向转动，可调节范围极大，可以实现多级联动纠偏，对大幅度的偏转有良好的效果。使用环形阵列布置的摄像机进行非接触式检测，利用黑白曝光实现拼接缝定位与识别，实现了更安全更准确的检测。本发明从输送带运行路径入手，可使纠偏工作对输送带的影响降低到最小。利用多个槽型辊架托轮承载托辊架，避免了因托辊架变形轴向纠偏产生风险。本发明具体有益效果如下：

[0097] (一)现有的管带机纠偏技术，依赖于人工，在线实时监测能力不足。本方法旨在实现对管带机的偏转实现实时检测，在线纠偏。

[0098] (二)现有的管带机纠偏机构较为复杂，可靠性低。本方法希望利用简单原理实现高精度，高可靠性的管带机纠偏。

[0099] (三)在识别输送带偏转，到开始调整输送带的轴向，需要一定的距离和时间，现有的方法，难以精确协调时间、角度与动作。在本方法中，利用视频分析检测技术，计算偏转角度，同时检测输送带速度，精准的将信息发送至纠偏机构的伺服异步电动机，由电动机进行动作实现纠偏。

[0100] (四)现有纠偏技术的调整范围，受托辊可调节范围影响，本方法中，托辊整体轴向运动，可调节范围极大，可以实现多级联动，对大幅度的偏转有良好的效果。

[0101] (五)现有自动检测技术多为接触式检测，本方法使用环形布置摄像机组进行非接触式检测，利用黑白曝光实现接缝定位，实现更安全更准确的检测。

[0102] (六)管带机纠偏技术常需要挤压输送带迫使输送带偏转，一定程度上加剧了输送带的磨损程度，本方法从输送带运行路径入手，将框架整体偏转，使纠偏工作对输送带的影响降低到最小。

[0103] (七)纠偏机构经常作为输送机改造工作中的一环，本方法使纠偏机构模块化，可实现长距离多分段的在线检测，降低改造成本和改造难度。

[0104] (八)作为整体运动的托辊框架，如果支撑处理不当，极易造成托辊架变形和脱落，本方法中纠偏托辊利用多个槽型托轮承载，避免了托辊架产生风险。

[0105] (九)对管状皮带偏转的视频检测算法，此前的管状皮带的偏转多为肉眼观察或接触式检测，利用摄像头对管状皮带进行非接触式偏转检测更加可靠，将检测行为对皮带运行的影响降到最低，提高了管状皮带偏转检测的准确性。

[0106] 本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。