带式输送机托辊运行状态在线巡检机器人关键技术研究

发布时间：2021-07-16 15:44

　　带式输送机是煤矿中最主要的输送设备,输送机的运行状态对输送机和矿山的安全生产存在着重大的影响,其中由于托辊卡阻故障造成的火灾隐患更加严重。为此,每条输送机都配备固定的巡检工作人员,每天定时定点地检测输送机的运行状态。然而,矿山作业环境恶劣而复杂,工作人员昼夜轮班巡检,检测效果差。因此,研究并设计带式输送机巡检机器人,代替输送机巡检工作人员完成巡检工作,对提高巡检质量,保障输送机的正常运行和安全生产具有重要的意义。为了实现输送机沿线托辊运行状态的检测,研究设计了输送机巡检机器人。通过分析输送机现场工作环境和巡检人员作业内容,总结巡检机器人的设计要求,提出了巡检机器人系统和结构的设计方案,并对巡检机器人的行走系统、通讯系统、信息采集系统、供电系统和上位机处理系统做了分析和研究。为了保障巡检机器人可以准确检测托辊的运行状态,提出基于红外图像处理技术的托辊运行状态的检测方法。首先,阐述输送机的工作过程,基于摩擦热力学原理建立托辊-输送带摩擦生热的数学模型,并利用ANSYS仿真分析托辊-输送带摩擦生热产生的温度场。其次,应用红外热成像仪实验采集托辊在正常和卡阻故障状态下的视频图像,结合理论和仿真... 

【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1日本变电站巡检机器人Figure1.1Japanesesubstationinspectionrobot

饕礫7]。2008年，HiBot公司和日本东京工业大学等联合开发了一种具有双线结构，在500KV以上输电导线上巡检，并具备越障能力的远程控制机器人Expliner[8]。同年，美国电力科学研究院也开始着力研究输电线巡检机器人，在机器人上装载双光谱摄像仪对高压线进行巡检，并历经6年时间完善巡检机器人机型，到目前为止，该系列机体行走的最高时速可达8km/h[9]。德国的Robowatch机器人公司掀起无人技术与遥控技术在工业机器人领域的应用先潮，避障、自主导航、路径规划和识别等技术已经高度集成和模块化[10]。图1.1日本变电站巡检机器人图1.2日本Expliner机器人Figure1.1JapanesesubstationinspectionrobotFigure1.2JapaneseExplinerrobot在国内，为响应国家科技部“十五”、“十一五”、“863计划”的号召，并在国家电网和南方电网的等重点项目的支持下，沈阳自动化研究院在2006年成功研制开发了“AApe”系列的电力检测与作业机器人，通过控制机械臂的前后交替动作，实现机器人跨越输电线沿线上防震锤等障碍物[11]。自此之后，国内多个工业领域专家于2008年相继提出巡检机器人这一研究方向。随着煤矿开采的智能化、自动化水平的不断提高和智慧化矿山决议的提出，矿用巡检机器人也成为研究的热点。中国矿业大学的商德勇[12]设计了一种履带式行走结构的巡检机器人，该机器人具有较强的行走和越障等能力，用于较为狭小的综采工作面的环境信息检测。2018年，中国矿业大学与新疆天池特变电工有限公司达成战略协议，设计研发极端天气下露天矿坑下作业的带式输送机巡检机器人，实现对输送机双光谱条件下的远程视频监控和音频等信息的采集，并通过无线设备远距离传输。同年，中信重工唐山开诚智能装备有限公司着力自主研发巡检机器人[13,14]，可以完成实时环境信息的采?

泳跬枷裥翁?П呓缣崛?的方法检测带式输送机是否发生跑偏。张传伟等[17]利用变轨技术和互联网等技术，设计一套可行走于主、从轨道互相切换的巡检装置和系统，实现对矿井下多条巷道的检测。李琰莹[18]通过总结国内外输送机故障诊断技术，采用西门子PLC作为硬件支持，组态王作为系统软件支撑，设计一套基于D-S证据理论和信息融合技术的输送机故障诊断系统，该系统利用组态王的Web发布功能，可在不同计算机登录站点观察输送机运行数据。刘毅[19]采用同样技术提出带式输送机巡检系统，并运用图像处理技术检测输送带的撕裂故障。图1.3输送机巡检机器人图1.4安森防爆巡检机器人Figure1.3ConveyorinspectionrobotFigure1.4Ansenexplosion-proofinspectionrobot国内许多智能装备公司、研究院等科研院所进行自主设计研发，现已具备成熟的技术和产业化生产线。西安安森有限公司主要研究用于油气厂管路设施运行状态检测的防爆巡检机器人，如图1.4所示。山东鲁能智能、深圳朗驰新创和浙江国自等特种机器人公司研究适用于高压变电站的巡检机器人，应用红外热成像和高清摄像机的双视觉成像技术识别变电站内各类仪表的读数、设备运行时的电流、电压和致热现象，及时发现设备中存在的缺陷和故障，提高变电站的安全监管水平。万达科技智能装备有限公司针对变电站、地下隧道等危险工作环境研发智能巡检AGV小车，主要由AGV车体、智能监控装置等组成，该巡检小车主要用于对危险环境下视频图像信息的采集与传输工作，可实现操作人员对小车远距离遥控和危险环境的观察。当下的巡检机器人朝着多传感器融合、组合作业模式、智能控制等方向发展。机器人外观也朝着更小巧、轻便、易携带的方向发展。随着检测技术的不断提高，巡检机器人需要集成多种传感器，运用多种传感器对机?

【参考文献】：
期刊论文
[1]输送带防撕裂多模块检测装置简介[J]. 周英志,周毅.  橡塑技术与装备. 2020(01)
[2]基于声音信号的托辊故障诊断方法[J]. 郝洪涛,倪凡凡,丁文捷.  噪声与振动控制. 2019(03)
[3]输送带撕裂检测技术浅析[J]. 王伟.  科技创新导报. 2019(16)
[4]基于无源RFID技术的输送带撕裂检测系统设计及应用[J]. 方崇全.  煤矿机械. 2019(03)
[5]带式输送机多轨道故障巡检系统设计[J]. 张传伟,张俊男,赵东刚.  煤炭技术. 2018(11)
[6]基于光纤测温技术的带式输送机托辊故障识别算法研究[J]. 郭清华.  煤矿机械. 2018(08)
[7]基于ZigBee无线传感网络的托辊卡死故障监测系统设计[J]. 苏辉,牛蔺楷,张琨.  煤炭工程. 2018(07)
[8]基于机器视觉技术的输送带撕裂检测应用研究[J]. 耿杰龙.  煤矿现代化. 2018(04)
[9]一种煤矿轨道巡检机器人的研制[J]. 周明静,裴文良,岑强.  制造业自动化. 2018(04)
[10]煤矿带式输送机超温检测技术研究[J]. 王影.  蚌埠学院学报. 2018(02)

博士论文
[1]矿用带式输送机托辊健康监测方法研究[D]. 邱明权.中国矿业大学 2018
[2]带式输送机托辊轴承摩擦扭矩特性研究[D]. 王玉超.中国矿业大学(北京) 2016
[3]薄煤层综采工作面巡检机器人运动分析及试验研究[D]. 商德勇.中国矿业大学(北京) 2016

硕士论文
[1]带式输送机巡检机器人设计与研究[D]. 曹军.中国矿业大学 2019
[2]特高压换流站智能巡检机器人关键技术研究[D]. 彭晗.南昌大学 2018
[3]单轨吊制动器摩擦副温度场及动力学分析[D]. 万凯.安徽理工大学 2018
[4]变电站智能巡检机器人行走系统设计及控制策略研究[D]. 王冠.内蒙古工业大学 2018
[5]远程带式输送机托辊故障检测方法研究[D]. 倪凡凡.宁夏大学 2018
[6]变电站巡检中故障图像分析的研究[D]. 陈果.广西大学 2018
[7]煤矿变电站巡检机器人关键技术的研究与应用[D]. 王保磊.青岛科技大学 2018
[8]基于红外成像的嵌入式变压器故障检测技术的研究[D]. 李云昊.重庆理工大学 2018
[9]矿用带式输送机自动化巡检装置研究及应用[D]. 张士海.中国科学院大学(中国科学院工程管理与信息技术学院) 2017
[10]矿用悬挂式巡检机器人设计[D]. 靳子浩.西安科技大学 2017



本文编号：3287293