СПОСОБ И СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ КОНВЕЙЕРНОЙ ЛЕНТЫ Российский патент 2022 года по МПК B65G43/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее техническое решение относится к области компьютерных технологий, в частности к способу и системе автоматизированного определения повреждений конвейерной ленты.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Во многих отраслях промышленности, например, таких как горнодобывающая, перерабатывающая, энергетическая, химическая, в сфере перевалки грузов и др. используется конвейерный транспорт для транспортировки сыпучих грузов. Сыпучий груз, будь то отвальная порода, руда, уголь, кокс, шихта, концентрат, агломерат, окатыш, химические вещества или иное транспортируется непосредственно на конвейерной (транспортерной) ленте от места загрузки, как правило в районе хвостового барабана, до места разгрузки, как правило в районе головного/приводного барабана. В ходе эксплуатации конвейера могут возникать аварийные ситуации, связанные с повреждением конвейерной ленты и, в том числе, с наиболее тяжелым повреждением - продольный порыв (порез) ленты, который ведет к частичной или полной потере ленты и незапланированным простоям конвейерного транспорта в связи с ремонтом или заменой конвейерной ленты.

[0003] Продольные порывы конвейерной ленты могут быть вызваны рядом причин:

- попаданием в транспортируемый материал инородных рудозасоряющих материалов, например зуб экскаватора, лом, арматура, стальной лист и т.д. Такие предметы в месте загрузки могут пробить конвейерную ленту, заклинить и стать причиной ее продольного порыва;

- тяжелые, крупные и остроконечные куски руды, которые также могут пробить ленту, заклинить и продольно ее порвать;

- острые элементы, вышедших из строя роликов, очистительных скребков, става или иных частей конвейера, могут пробить и продольно порезать ленту.

[0004] Чем быстрее будет осуществлена локализация и обнаружение аварийной ситуации на конвейере для его остановки, тем меньшее количество транспортерной ленты будет потеряно в результате ее повреждения.

[0005] Наибольшее распространение получили системы защиты конвейерной ленты от продольного порыва, которые работают на принципе повреждения элементов, ввулканизированных в ленту (индуктивные петли, вставки, антенны и т.п.). Примером такого решения является система CONTI RipProtect производимая компанией Continental® (https://www.continental-industry.com/en/solutions/conveyor-belt-systems/conveyor-services/belt-monitoring/products/conti-protect/conti-ripprotect). Индуктивные петли ввулканизируются в ленту с определенным шагом по усмотрению заказчика (обычно 50-150 пог. м), так что при повреждении какой-либо из индуктивных петель при порыве ленты конвейер останавливается, в этом случае количество поврежденной ленты ограничивается шагом установки индуктивных петель в конвейерной ленте.

[0006] Недостатки такого рода решения заключаются в том, что такие системы не могут быть использованы на любых лента, поскольку необходима лента с индуктивными петлями, при этом индуктивные петли часто выходят из строя, давая ложные сигналы.

[0007] Известны лазерные системы, например, CONTI SurfaceProtect (https://www.continental-industrv.com/en/solutions/convevor-belt-svstems/conveyor-services/belt-monitoring/products/conti-protect/conti-surfaceprotect), которые используют лазерное сканирование поверхности ленты на предмет наличия ее повреждений и, в том числе, продольного порыва ленты.

[0008] Основные недостатки таких систем заключаются в том, что они очень чувствительны к условиям окружающей среды, позиционирования и состоянию поверхности ленты (проблемы возникают, когда поверхность ленты влажная или имеет место налипание транспортируемого материала, который заполняет поврежденные области), что приводит к очень жестким требованиям условий эксплуатации данных систем и большому количеству ложных срабатываний.

[0009] Известны системы, контролирующие ширину ленты (http://www.beltscan.com/products/belt-guard-5k-fabric-belt-rip-detector.html) или определяющие ее целостность по передаче вибрации поперек ленты (http://www.beltscan.com/products/belt-guard-10k-rip-detector-for-steel-cord-belts.html). Принцип работы систем, основанных на контроле ширины ленты, состоит в том, что в результате продольного пореза лента может разойтись или наоборот сузится из-за наползания порезанных частей друг на друга, в результате чего меняется ее ширина. Для определения ширины ленты устанавливаются ультразвуковые или радарные датчики контроля расположения бортов ленты. Принцип работы систем, основанных на передаче вибрации поперек ленты, состоит в том, что при продольном порезе ленты нарушается ее целостности и вибрация не передается поперек ленты.

[0010] Основные недостатки систем, контролирующих ширину ленты, заключаются в том, что если в случае пореза не происходит расхождение или сужение ленты, то порез не обнаруживается, так как ширина ленты не меняется. Вибрационные же системы очень чувствительны к типу каркаса ленты и резинового компаунда и не применимы для всех типов лент, кроме того, при продольном порезе сигнал может эффективно распространяться в обход конвейерной ленты через транспортируемый материал, тем самым, не фиксируя продольный порыв.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0011] Заявленное решение направлено на преодоление недостатков, присущих известным подходам из уровня техники, и обеспечивает реализацию нового способа и системы для эффективного автоматизированного мониторинга состояния конвейерной ленты.

[0012] Технический результат заключается в повышении точности определения повреждений конвейерной ленты, за счет анализа и обработки кадров теплового изображения поверхности ленты.

[0013] Эффективность работы заявленной системы в рамках повышения точности определения повреждений конвейерной ленты обеспечивается тем, что любое механическое повреждение ленточного полотна, включая продольный порыв, неизбежно сопровождается выделением тепловой энергии и повышением температуры на поверхности ленты, что отображается на кадрах теплового изображения.

[0014] Заявленный технический результат достигается за счет осуществления способа автоматизированного определения повреждений конвейерной ленты, выполняемого с помощью вычислительного устройства, подключенного к по меньшей мере одной инфракрасной камере, и содержащего этапы, на которых:

a) получают последовательность кадров с по меньшей мере одной инфракрасной камеры, размещенной таким образом, чтобы получать тепловые изображения нерабочей поверхности конвейерной ленты или рабочей поверхности конвейерной ленты, не закрытой транспортируемым материалом;

b) получают данные о максимальной Т_макс и базовой Т_баз температурах поверхности конвейерной ленты для полученных кадров теплового изображения;

c) выполняют обработку получаемых кадров теплового изображения, в ходе которой анализируют превышение максимальной температуры на кадре теплового изображения поверхности ленты Т_макс над базовой температурой поверхности ленты Т_баз более чем, на заданное значение температурного окна Δ_темп в заданном временном окне Δ_врем;

d) определяют наличие повреждения конвейерной ленты в случае, если на кадрах теплового изображения в заданном временном окне Δ_врем фиксируется превышение Т_макс над Т_баз более чем на заданное значение температурного окна Δ_темп;

e) формируют сигнал для остановки ленточного конвейера при определении наличия повреждения конвейерной ленты.

[0015] В одном из частных вариантов реализации способа вычислительное устройство дополнительно подключено к термометру, осуществляющему измерение температуры окружающей среды Т_среда.

[0016] В другом частном варианте реализации способа на этапе b) Т_баз определяется на основании Т_среда, или как минимальная температура поверхности ленты на кадре теплового изображения, или устанавливается с помощью вычислительного устройства.

[0017] В другом частном варианте реализации способа на этапе с) временное окно Δ_врем представляет собой последовательность заданного количества идущих друг за другом кадров теплового изображения.

[0018] В другом частном варианте реализации способа на этапе с) факт превышения максимальной температуры на кадре теплового изображения Т_макс над Т_баз более чем на заданное значение температурного окна Δ_темп, подтверждается, если температура заданного числа пикселей на данном кадре теплового изображения также превышает Т_баз более чем на Δ_темп.

[0019] В другом частном варианте реализации способа пиксели являются соседствующими.

[0020] В другом частном варианте реализации способа на этапе с) временное окно Δ_врем. отсчитывается от первого выявленного кадра теплового изображения, для которого превышение Т_макс над Т_баз составляет более чем заданное значение температурного окна Δ_темп.

[0021] В другом частном варианте реализации способа на этапе с) определяют степень непрерывности R превышения Т_макс над Т_баз более чем, на заданное значение температурного окна Δ_темп на временном окне Δ_врем, где параметр R определяется, как определенное количество кадров или процентная доля кадров, фиксируемых в течение Δ_врем, для которых Т_макс превышает Т_баз более чем на заданное значение температурного окна Δ_темп.

[0022] В другом частном варианте реализации способа на этапе d) факт превышения Т_макс над Т_баз более чем на заданное значение температурного окна Δ_темп в течение заданного временного окна Δ_врем определяется по достижении параметром R заданного критического значения.

[0023] В другом частном варианте реализации способа участок конвейера, где расположена инфракрасная камера, содержит защитные стенки.

[0024] В другом частном варианте реализации способа внешняя поверхность стенок содержит свето- или теплоотражающее покрытие.

[0025] В другом частном варианте реализации способа инфракрасная камера установлена в корпусе с функцией подогрева.

[0026] В другом частном варианте реализации способа вычислительное устройство выполнено с возможностью распознавания характерных паттернов повреждения конвейерной ленты при анализе изображений с инфракрасной камеры с помощью аналитических методов или искусственной нейронной сети.

[0027] В другом частном варианте реализации способа сигнал от вычислительного устройства для остановки конвейера передается посредством проводного или беспроводного канала передачи данных на контроллер управления движением ленточного конвейера.

[0028] В другом частном варианте реализации способа формируется дублирующий видеопоток с изображением поверхности конвейерной ленты, получаемый с дополнительной видеокамеры.

[0029] В другом частном варианте реализации способа вычислительное устройство подключено посредством проводного или беспроводного канала передачи данных к по меньшей мере одному внешнему вычислительному устройству, обеспечивающему настройку вычислительного устройства, отслеживание результата анализа состояния конвейерной ленты, проводимого вычислительным устройством, и получение уведомления о повреждении ленты.

[0030] В другом частном варианте реализации способа на этапе е) вычислительным устройством формируется дополнительный аварийный сигнал для уведомления оператора ленточного конвейера о наличии повреждения конвейерной ленты, передаваемый на внешнее вычислительное устройство и/или дополнительное устройство звукового или светового оповещения.

[0031] В другом частном варианте реализации способа внешнее вычислительное устройство выбирается из группы: компьютер, ноутбук, планшет, смартфон, умное носимое устройство.

[0032] Заявленный технический результат достигается также с помощью системы автоматизированного определения повреждений конвейерной ленты, которая содержит вычислительное устройство, подключенное к по меньшей мере одной инфракрасной камере, размещенной таким образом, чтобы получать тепловое изображение нерабочей поверхности конвейерной ленты или рабочей поверхности конвейерной ленты, не закрытой транспортируемым материалом, при этом

вычислительное устройство обеспечивает:

получение последовательности кадров теплового изображения с по меньшей мере одной инфракрасной камеры;

получение данных о максимальной Т_макс и базовой Т_баз температурах поверхности конвейерной ленты для полученных кадров теплового изображения;

выполнение обработки получаемых кадров теплового изображения, в ходе которой анализируют превышение максимальной температуры на кадре теплового изображения поверхности ленты Т_макс над базовой температурой поверхности ленты Т_баз более чем, на заданное значение температурного окна Δ_темп в заданном временном окне Δ_врем;

определение наличия повреждения конвейерной ленты в случае, если на кадрах теплового изображения в заданном временном окне Δ_врем фиксируется превышение Т_макс над Т_баз более чем на заданное значение температурного окна Δ_темп;

формирования сигнала остановки ленточного конвейера при определении наличия повреждения конвейерной ленты.

[0033] В одном из частных примеров реализации системы вычислительное устройство дополнительно подключено к термометру, осуществляющему измерение температуры окружающей среды Т_среда.

[0034] В другом частном примере реализации системы Т_баз определяется на основании Т_среда, или как минимальная температура поверхности ленты на кадре теплового изображения, или устанавливается с помощью вычислительного устройства.

[0035] В другом частном примере реализации системы временное окно Δ_врем представляет собой последовательность заданного количества идущих друг за другом кадров теплового изображения.

[0036] В другом частном примере реализации системы факт превышения максимальной температуры на кадре теплового изображения Т_макс над Т_баз более чем на заданное значение температурного окна Δ_темп, подтверждается, если температура заданного числа пикселей на данном кадре теплового изображения также превышает Т_баз более чем на Δ_темп.

[0037] В другом частном примере реализации системы пиксели являются соседствующими.

[0038] В другом частном примере реализации системы временное окно Δ_врем отсчитывается от первого выявленного кадра теплового изображения, для которого превышение Т_макс над Т_баз составляет более чем заданное значение температурного окна Δ_темп.

[0039] В другом частном примере реализации системы определяют степень непрерывности R превышения Т_макс над Т_баз более чем, на заданное значение температурного окна Δ_темп на временном окне Δ_врем, где параметр R определяется, как определенное количество кадров или процентная доля кадров, фиксируемых в течение Δ_врем, для которых Т_макс превышает Т_баз более чем на заданное значение температурного окна Δ_темп.

[0040] В другом частном примере реализации системы факт превышения Т_макс над Т_баз более чем на заданное значение температурного окна Δ_темп в течение заданного временного окна Δ_врем определяется по достижении параметром R заданного критического значения.

[0041] В другом частном примере реализации системы участок конвейера, где расположена инфракрасная камера, содержит защитные стенки.

[0042] В другом частном примере реализации системы внешняя поверхность стенок содержит свето- или теплоотражающее покрытие.

[0043] В другом частном примере реализации системы инфракрасная камера установлена в корпусе с функцией подогрева.

[0044] В другом частном примере реализации системы вычислительное устройство выполнено с возможностью распознавания характерных паттернов повреждения конвейерной ленты при анализе изображений с инфракрасной камеры с помощью аналитических методов или искусственной нейронной сети.

[0045] В другом частном примере реализации системы сигнал от вычислительного устройства для остановки конвейера передается посредством проводного или беспроводного канала передачи данных на контроллер управления движением ленточного конвейера.

[0046] В другом частном примере реализации системы формируется дублирующий видеопоток с изображением поверхности конвейерной ленты, получаемый с дополнительной видеокамеры.

[0047] В другом частном примере реализации системы вычислительное устройство подключено посредством проводного или беспроводного канала передачи данных к по меньшей мере одному внешнему вычислительному устройству, обеспечивающему настройку вычислительного устройства, отслеживание результата анализа состояния конвейерной ленты, проводимого вычислительным устройством, и получение уведомления о повреждении ленты.

[0048] В другом частном примере реализации системы вычислительным устройством формируется дополнительный аварийный сигнал для уведомления оператора ленточного конвейера о наличии повреждения конвейерной ленты, передаваемый на внешнее вычислительное устройство и/или дополнительное устройство звукового или светового оповещения.

[0049] В другом частном примере реализации системы внешнее вычислительное устройство выбирается из группы: компьютер, ноутбук, планшет, смартфон, умное носимое устройство.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0050] Фиг. 1А-1В иллюстрируют общий вид заявленной системы.

[0051] Фиг. 2 иллюстрирует блок-схему выполнения способа определения повреждений конвейерной ленты.

[0052] Фиг. 3А-3Б иллюстрируют пример получаемых термограмм при мониторинге конвейерной ленты.

[0053] Фиг. 4 иллюстрирует пример диаграммы анализа температурных показателей на кадрах теплового изображения.

[0054] Фиг. 5 иллюстрирует общий вид вычислительного устройства.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0055] Как представлено на Фиг. 1А-1В, решение заключается в создании автоматизированного метода мониторинга состояния конвейерной ленты (101) при транспортировке материала (105), в частности, руды, пород и иного типа материала, подаваемого на ленту (101) через загрузочный бункер (104). Движение конвейерной ленты (101) осуществляется при вращении головного (приводного) (102) и хвостового (103) барабанов, приводных барабанов может быть несколько, они приводится в движение электродвигателями, которые в свою очередь запускаются с помощью управляющего контроллера (не показан).

[0056] Анализ состояния конвейерной ленты (101) первично осуществляется с помощью инфракрасной камеры (ИК-камеры) (106), которая размещается таким образом, чтобы получать изображения с поверхности ленты, не занятой транспортируемым материалом (105). На Фиг. 1А-1В представлены примеры размещения ИК-камеры (106) для осуществления заявленного решения. В частности, ИК-камера (106) может располагаться под возвратной ветвью ленты (101), для захвата рабочей поверхности ленты (101), как показано на Фиг. 1А, под несущей ветвью ленты (101) для захвата нерабочей поверхности ленты (101), как представлено на Фиг. 1Б, или до загрузочного бункера (104), как показано на Фиг. 1В, обеспечивая захват рабочей поверхности ленты (101), не занимаемой транспортируемым материалом (105).

[0057] Любое размещения ИК-камеры (106) обусловлено конкретным конструктивным исполнением конвейера и допустимыми возможными установками ИК-камеры (106) в том или ином месте конвейера таким образом, чтобы обеспечивался захват поверхности ленты (101), не закрытой транспортируемым материалом (105), в противном случае это приведет к невозможности объективного получения требуемых данных для последующего анализа. Необходимо отметить, что приведенные примеры размещения ИК-камеры (106) не ограничивают иные варианты ее размещения, или установки нескольких ИК-камер согласно представленным примерам.

[0058] ИК-камера (106) подключается к вычислительному устройству (107), например, стационарному ПК, серверу, вычислительному блоку (модулю), например на базе ЦПУ (одного или нескольких процессоров), микроконтроллера и т.п., установленному на конвейере или интегрированного непосредственно с камерой (106) в едином корпусе. Устройство (107) обеспечивает необходимые вычислительные процессы при анализе поступающих с ИК-камеры (106) кадров теплового изображения и его обработки для определения возникновения повреждений конвейерной ленты (101). Подключение ИК-камеры (106) к устройству (107) может осуществляться с помощью общеизвестных принципов связи, в частности, посредством проводного или беспроводного типа подключения, например, USB, Wi-Fi, TCP/IP и т.п.

[0059] На Фиг. 2 представлено пошаговое выполнение способа (200) автоматизированного мониторинга состояния конвейерной ленты. На этапе (201) вычислительное устройство (107) получает поток кадров теплового изображения с ИК-камеры (106) посредством канала передачи данных. Кадр теплового изображения с ИК-камеры (106) представляет собой термограмму, фиксирующую температуру объектов, захватываемых областью обзора ИК-камеры (106). На основании полученных кадров теплового изображения на этапе (202) происходит определение базовой температуры Т_баз поверхности конвейерной ленты (101) и максимальной температуры Т_макс поверхности конвейерной ленты (101) с помощью обработки данных устройством (107).

[0060] Базовая температура, Т_баз - это минимальная температура на поверхности работающей конвейерной ленты (101), которая значительно не изменяется и, как правило, близка по значению к температуре окружающей среды, в которой эксплуатируется конвейерная лента, поскольку обычно поверхность конвейерной ленты (101) практически не нагревается при ее нормальном режиме эксплуатации и сама конвейерная лента (101) находится в термодинамическом равновесии с окружающей средой. Значение Т_баз может быть получено как на основании непосредственного анализа поступающего с ИК-камеры (106) теплового изображения (минимальная температура на термограмме), так и от дополнительных средств, подключаемых к устройству (107), например, термометра (в частности, электронного термометра), фиксирующего температуру окружающей среды Т_среда, в которой эксплуатируется конвейерная лента (101). Также, значение Т_баз может представлять собой заранее установленное значение, введенное в программную логику вычислительного устройства (107) или определяемого им с помощью комбинации вышеуказанных методов.

[0061] Т_макс - это максимальная температура поверхности ленты (101) на кадре теплового изображения, определяемая по температуре пикселя с максимальной температурой на термограмме.

[0062] На этапе (203) выполняется анализ кадров теплового изображения на предмет Превышения Т_макс над Т_баз. Если на этапе (203) обнаружен кадр теплового изображения, для которого Т_макс превышает Т_баз более чем на заданное значение температурного окна Δ_темп, которое определяет критическую разницу температур, свидетельствующую о возможном повреждении конвейерной ленты, то, начиная с данного кадра, начинается отсчет временного окна Δ_врем. Временное окно Δ_врем может представлять собой не только заданный промежуток времени, но и последовательность заданного количества идущих друг за другом кадров теплового изображения (например, 2, 3, 5, 10, 15 и т.п. кадров).

[0063] На этапе (204) анализируются кадры теплового изображения, попавшие в заданное временное окно Δ_врем, и на этих кадрах определяется величина превышение Т_макс над Т_баз. Величина превышения Т_макс над Т_баз на анализируемых кадрах сравнивается с заданным значением температурного окна Δ_темп.

[0064] Если на этапе (204) на кадрах теплового изображения в заданном временном окне Δ_врем, например, 3, 5, 10, 20 сек и т.п., или на протяжении последовательности определенного количества идущих друг за другом кадров, например, 2, 3, 5, 10, 15 кадров и т.п., происходит превышение Т_макс над Т_баз более чем, на заданное значение температурного окна Δ_темп, например, на 10°С, 20°С, 50°С, 100°С и т.п., то это означает возникновение повреждения конвейерной ленты (101), фиксируемое на этапе (205), в связи с чем на этапе (206) формируется управляющий сигнал, передаваемый от устройства (107) на контроллер движения конвейера для его остановки.

[0065] Если же проверка на этапе (204) показывает, что Т_макс превышает Т_баз менее чем на заданное значение температурного окна Δ_темп при анализе кадров теплового изображения в заданном временно окне Δ_врем, то повреждение ленты (101) не фиксируется и алгоритм работы устройства (107) продолжается в части анализа получаемых кадров теплового изображения, до последующей фиксации кадра с Т_макс превышающего Т_баз более чем на Δ_темп.

[0066] На этапах (203) и (204), во избежание ложных срабатываний, может применяться дополнительный анализ пикселей на получаемых кадрах теплового изображения, при котором, факт превышения температуры на кадре теплового изображения Т_макс над Т_баз более чем на заданное значение температурного окна Δ_темп, подтверждается, если температура заданного числа пикселей на данном кадре теплового изображения также превышает Т_баз более чем на Δ_темп. Данные пиксели будем считать «горячими», в связи с тем, что на данных пикселях фиксируется температура, превышающая Т_баз более чем на Δ_темп.

[0067] Такие «горячие» пиксели могут анализироваться на тепловом изображении на предмет их взаимного расположения друг относительно друга, что позволяет сократить возможность ложных срабатываний при определении повреждений ленты, в частности, такие пиксели должны являться соседствующими, располагающимися рядом друг с другом, вне зависимости от принципа их соседства (по горизонтали, вертикали или диагонали). Соседство пикселей, в частности, определяется их расположением в соседних ячейках пиксельной матрицы ИК-камеры (106).

[0068] На Фиг. 3А-3Б представлены примеры отображения областей на поверхности конвейерной ленты (101) в связи с повышением температур, свидетельствующих о ее повреждении, в частности, области на кадрах (301, 302) отображают инфракрасный след от пореза ленты. При порезе ленты (101) инородным материалом или остроконечным куском руды выделяется огромное количество тепловой энергии. Поскольку энергия приводной станции конвейера тратится на деформирование, разрушение и трение в области пореза, большая часть энергии, требуемая для пореза ленты (101) выделяется в виде тепла и приводит к нагреву конвейерной ленты в области ее пореза. Выделение тепла настолько мощное, что может приводить к росту температуры в области пореза на десятки градусов. Продольный порез выглядит как линия, что позволяет осуществить его эффективную фиксацию в инфракрасном спектре, т.к. она представлена яркой линией более высокой температуры (Т_макс), свидетельствующая о порезе, по сравнению с базовой температурой ленты (Т_баз).

[0069] Как представлено на Фиг. 4, в одном из частных вариантов исполнения заявленного решения, для целей повышения точности выявления повреждений ленты (101), может применяться показатель степени непрерывности R превышения Т_макс над Т_баз более чем на заданное значение температурного окна Δ_темп на временном окне Δ_врем, где параметр R определяется, как определенное количество кадров или процентная доля кадров, фиксируемых в течение Δ_врем, для которых Т_макс превышает Т_баз более чем на заданное значение температурного окна Δ_темп. Временное окно Δ_врем может представлять последовательность заданного количества кадров, идущих друг за другом, например, 9, 10, 15 кадров и т.п. (на Фиг. 4 изображен пример Δ_врем представленного 9-ю кадрами), на которых анализируется превышение 1 макс над Т_баз более чем на заданное значение Δ_темп.

[0070] В этом случае, на этапе (204) факт превышения Т_макс над Т_баз более чем на заданное значение температурного окна Δ_темп в течение заданного временного окна Δ_врем определяется по достижении параметром R заданного критического значения R_крит, что позволяет с большей чувствительностью установить температурные изменения на поверхности ленты (101) и выявить повреждение ленты, даже если по каким-то причинам на некоторых кадрах теплового изображения из временного окна Δ_врем не будет зафиксировано превышение Т_макс над Т_баз более чем на заданное значение температурного окна Δ_темп. Показатель R_крит может иметь различные значения (20%, 25%, 30%, 42%, 50%, 80% и т.п. или 3, 5, 10, 30 кадров и т.п., в зависимости от того, каким способом определяется параметр степени непрерывности R) и устанавливаться в зависимости от скорости движения конвейерной ленты, специфики условий эксплуатации конвейера, требуемой чувствительности определения повреждений и типа повреждений, количества устанавливаемых ИК-камер, посредством установки параметров в устройстве (107) и т.п. Как представлено на примере Фиг. 4, степень непрерывности R составляет 6/9≈67% или =6 кадров, так как на 67% кадрах или на 6-ти кадрах детектируется превышение Т_макс над Т_баз более чем на заданное значение температурного окна Δ_темп и, если, например, критическое значение R_крит установлено на уровне 50% или 5 кадров, то поскольку R достигло и даже превысило R_крит, то фиксируется факт повреждения ленты.

[0071] На основании собираемых данных о характерных повреждениях конвейерной ленты (101) с помощью вычислительного устройства (107) может также реализоваться возможность формирования паттернов повреждений (например, библиотека паттернов), для их последующего распознавания с помощью аналитических методов или искусственной нейронной сети, которые будут обучаться на упомянутых паттернах повреждений ленты (101) для их оперативного выявления.

[0072] Дополнительно заявленное решение может содержать внешнее вычислительное устройство (108), которое управляется пользователем (109), например, оператором конвейера, и предназначено для получения оперативной информации о состоянии конвейерной ленты (101). Устройство (108) в общем случае может представлять собой ПК, планшет, ноутбук или смартфон. При этом вычислительное устройство (107) может выполняться с функцией программирования и настройки его параметров работы удаленно с устройства (108), например, через web-интерфейс (веб-браузер) или программное приложение.

[0073] Также, в одном из частных вариантов реализации решения, устройство (107) может формировать дополнительный сигнал оповещения о повреждении ленты (101), направляемый на сигнализирующее устройство (световое, звуковое), пульт оператора конвейера или на внешнее устройство (108), например, в виде уведомления (SMS, PUSH, е-mail), через релейное соединение или иной управляющий сигнал по сети Ethernet или Wi-Fi и отображаемого в графическом интерфейсе устройства (108).

[0074] Заявленное решение может применяться в условиях эксплуатации конвейера при жарком и холодном климате. Для целей снижения влияния температуры окружающей среды на точность получаемых кадров теплового изображения с ИК-камеры (106), участок конвейера, где размещается ИК-камера (106), оборудуется защитными стенками. Стенки могут покрываться свето- или теплоотражающим покрытием, что исключает влияние внешних погодных и температурных факторов на точность работы ИК-камеры (106). В условиях эксплуатации решения в холодном климате, с целью исключения выхода ИК-камеры (106) из строя, она может устанавливаться в специальный корпус, выполненный с функцией подогрева.

[0075] Также, при реализации заявленного решения может применяться одна или несколько видеокамер, которая будет получать дублирующий видеопоток, наряду с тепловым изображением с ИК-камеры (106). Видеокамера может располагаться рядом с ИК-камерой (106) или ином месте, получая реальные изображения ленты (101), в частности, для дополнительной фиксации и идентификации участка повреждения.

[0076] На Фиг. 5 представлен общий пример вычислительного устройства (400), например, вычислительный блок (вычислительный модуль), компьютер, сервер, ноутбук, смартфон, SoC (System-on-a-Chip/Система на кристалле) и т.п., которое может применяться для полной или частичной реализации заявленного решения, в частности, для реализации устройств (107, 108). В общем случае устройство (400) содержит такие компоненты, как: один или более процессоров (401), по меньшей мере одну оперативную память (402), средство постоянного хранения данных (403), интерфейсы ввода/вывода (404) включая релейные выходы для соединения с контроллерами управления движения ленточного конвейера, средство В/В (405), средства сетевого взаимодействия (406).

[0077] Процессор (401) устройства выполняет основные вычислительные операции, необходимые для функционирования устройства (400) или функционала одного или более его компонентов. Процессор (401) исполняет необходимые машиночитаемые команды, содержащиеся в оперативной памяти (402).

[0078] Память (402), как правило, выполнена в виде ОЗУ и содержит необходимую программную логику, обеспечивающую требуемый функционал. Средство хранения данных (403) может выполняться в виде HDD, SSD дисков, рейд массива, сетевого хранилища, флэш-памяти, оптических накопителей информации (CD, DVD, MD, Blue-Ray дисков) и т.п. Средство (403) позволяет выполнять долгосрочное хранение различного вида информации, например, истории обработки запросов (логов), идентификаторов пользователей, данные камер, изображения и т.п.

[0079] Интерфейсы (404) представляют собой стандартные средства для подключения и работы с вычислительными устройствами. Интерфейсы (404) могут представлять, например, релейные соединения, USB, RS232/422/485 или другие, RJ45, LPT, UART, СОМ, HDMI, PS/2, Lightning, FireWire и т.п. для работы, в том числе, по протоколам Modbus и сетям Probfibus. Выбор интерфейсов (404) зависит от конкретного исполнения устройства (400), которое может представлять собой, вычислительный блок (вычислительный модулю), например на базе ЦПУ (одного или нескольких процессоров), микроконтроллера и т.п., персональный компьютер, мейнфрейм, серверный кластер, тонкий клиент, смартфон, ноутбук и т.п., а также подключаемых сторонних устройств.

[0080] В качестве средств В/В данных (405) может использоваться: клавиатура, джойстик, дисплей (сенсорный дисплей), проектор, тачпад, манипулятор мышь, трекбол, световое перо, динамики, микрофон и т.п.

[0081] Средства сетевого взаимодействия (406) выбираются из устройства, обеспечивающего сетевой прием и передачу данных, например, Ethernet карту, WLAN/Wi-Fi модуль, Bluetooth модуль, BLE модуль, NFC модуль, IrDa, RFID модуль, GSM модем и т.п. С помощью средства (406) обеспечивается организация обмена данными по проводному или беспроводному каналу передачи данных, например, WAN, PAN, ЛВС (LAN), Интранет, Интернет, WLAN, WMAN или GSM, квантовый канал передачи данных, спутниковая связь и т.п. Компоненты устройства (400), как правило, сопряжены посредством общей шины передачи данных.

[0082] В настоящих материалах заявки было представлено предпочтительное раскрытие осуществления заявленного технического решения, которое не должно использоваться как ограничивающее иные, частные воплощения его реализации, которые не выходят за рамки испрашиваемого объема правовой охраны и являются очевидными для специалистов в соответствующей области техники.

Группа изобретений относится к системе автоматизированного определения повреждений конвейерной ленты. Система определения повреждений содержит вычислительное устройство, подключенное к инфракрасной камере, получающей тепловые изображения нерабочей поверхности конвейерной ленты. Вычислительное устройство обеспечивает получение последовательности кадров теплового изображения с инфракрасной камеры, получение данных о максимальной T_макс и базовой T_баз температурах поверхности конвейерной ленты для полученных кадров теплового изображения. В ходе выполнения обработки получаемых кадров анализируют превышение максимальной температуры на кадре теплового изображения поверхности ленты T_макс над базовой температурой поверхности ленты T_баз более чем на заданное значение температурного окна Δ_темп в заданном временном окне Δ_врем, определение наличия повреждения конвейерной ленты в случае, если на кадрах теплового изображения в заданном временном окне Δ_врем фиксируется превышение T_макс над T_баз. более чем на заданное значение температурного окна Δ_темп, формирование сигнала остановки ленточного конвейера при определении наличия повреждения конвейерной ленты. Достигается повышение точности выявления повреждений конвейерной ленты за счет анализа и обработки кадров теплового изображения поверхности ленты. 2 н. и 34 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ автоматизированного определения повреждений конвейерной ленты, выполняемый с помощью вычислительного устройства, подключенного к по меньшей мере одной инфракрасной камере, и содержащий этапы, на которых:

a) получают последовательность кадров с по меньшей мере одной инфракрасной камеры, размещенной таким образом, чтобы получать тепловые изображения нерабочей поверхности конвейерной ленты или рабочей поверхности конвейерной ленты, не закрытой транспортируемым материалом;

b) получают данные о максимальной T_макс и базовой T_баз температурах поверхности конвейерной ленты для полученных кадров теплового изображения;

c) выполняют обработку получаемых кадров теплового изображения, в ходе которой анализируют превышение максимальной температуры на кадре теплового изображения поверхности ленты T_макс над базовой температурой поверхности ленты T_баз более чем на заданное значение температурного окна Δ_темп в заданном временном окне Δ_врем;

d) определяют наличие повреждения конвейерной ленты в случае, если на кадрах теплового изображения в заданном временном окне Δ_врем фиксируется превышение T_макс над T_баз более чем на заданное значение температурного окна Δ_темп;

e) формируют сигнал для остановки ленточного конвейера при определении наличия повреждения конвейерной ленты.

2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что вычислительное устройство дополнительно подключено к термометру, осуществляющему измерение температуры окружающей среды T_среда.

3. Способ по п. 2, характеризующийся тем, что на этапе b) Т_баз определяется на основании T_среда, или как минимальная температура поверхности ленты на кадре теплового изображения, или устанавливается с помощью вычислительного устройства.

4. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что на этапе c) временное окно Δ_врем представляет собой последовательность заданного количества идущих друг за другом кадров теплового изображения.

5. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что на этапе c) факт превышения максимальной температуры на кадре теплового изображения T_макс над T_баз более чем на заданное значение температурного окна Δ_темп, подтверждается, если температура заданного числа пикселей на данном кадре теплового изображения также превышает T_баз более чем на Δ_темп.

6. Способ по п. 5, характеризующийся тем, что пиксели являются соседствующими.

7. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что на этапе c) временное окно Δ_врем отсчитывается от первого выявленного кадра теплового изображения, для которого превышение T_макс над T_баз составляет более чем заданное значение температурного окна Δ_темп.

8. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что на этапе c) определяют степень непрерывности R превышения T_макс над T_баз более чем на заданное значение температурного окна Δ_темп на временном окне Δ_врем, где параметр R определяется, как определенное количество кадров или процентная доля кадров, фиксируемых в течение Δ_врем, для которых T_макс превышает T_баз более чем на заданное значение температурного окна Δ_темп.

9. Способ по п. 8, характеризующийся тем, что на этапе d) факт превышения T_макс над T_баз более чем на заданное значение температурного окна Δ_темп в течение заданного временного окна Δ_врем определяется по достижении параметром R заданного критического значения.

10. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что участок конвейера, где расположена инфракрасная камера, содержит защитные стенки.

11. Способ по п. 10, характеризующийся тем, что внешняя поверхность стенок содержит свето- или теплоотражающее покрытие.

12. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что инфракрасная камера установлена в корпусе с функцией подогрева.

13. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что вычислительное устройство выполнено с возможностью распознавания характерных паттернов повреждения конвейерной ленты при анализе изображений с инфракрасной камеры с помощью аналитических методов или искусственной нейронной сети.

14. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что на этапе e) сигнал от вычислительного устройства для остановки конвейерной ленты передается посредством проводного или беспроводного канала передачи данных на контроллер управления движением ленточного конвейера.

15. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что формируется дублирующий видеопоток с изображением поверхности конвейерной ленты, получаемый с дополнительной видеокамеры.

16. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что вычислительное устройство подключено посредством проводного или беспроводного канала передачи данных к по меньшей мере одному внешнему вычислительному устройству, обеспечивающему настройку вычислительного устройства, отслеживание результата анализа состояния конвейерной ленты, проводимого вычислительным устройством, и получение уведомления о повреждении ленты.

17. Способ по п. 16, характеризующийся тем, что на этапе e) вычислительное устройство формирует дополнительный аварийный сигнал для уведомления оператора ленточного конвейера о наличии повреждения конвейерной ленты, передаваемый на внешнее вычислительное устройство и/или дополнительное устройство звукового или светового оповещения.

18. Способ по п. 16, характеризующийся тем, что внешнее вычислительное устройство выбирается из группы: компьютер, ноутбук, планшет, смартфон, умное носимое устройство.

19. Система автоматизированного определения повреждений конвейерной ленты, содержащая вычислительное устройство, подключенное к по меньшей мере одной инфракрасной камере, размещенной таким образом, чтобы получать тепловые изображения нерабочей поверхности конвейерной ленты или рабочей поверхности конвейерной ленты, не закрытой транспортируемым материалом, при этом

вычислительное устройство обеспечивает:

получение последовательности кадров теплового изображения с по меньшей мере одной инфракрасной камеры;

получение данных о максимальной T_макс и базовой T_баз температурах поверхности конвейерной ленты для полученных кадров теплового изображения;

выполнение обработки получаемых кадров теплового изображения, в ходе которой анализируют превышение максимальной температуры на кадре теплового изображения поверхности ленты T_макс над базовой температурой поверхности ленты T_баз более чем на заданное значение температурного окна Δ_темп в заданном временном окне Δ_врем;

определение наличия повреждения конвейерной ленты в случае, если на кадрах теплового изображения в заданном временном окне Δ_врем фиксируется превышение T_макс над T_баз. более чем на заданное значение температурного окна Δ_темп;

формирование сигнала остановки ленточного конвейера при определении наличия повреждения конвейерной ленты.

20. Система по п. 19, характеризующаяся тем, что вычислительное устройство дополнительно подключено к термометру, осуществляющему измерение температуры окружающей среды T_среда.

21. Система по п. 20, характеризующаяся тем, что Т_баз определяется на основании T_среда, или как минимальная температура поверхности ленты на кадре теплового изображения, или устанавливается с помощью вычислительного устройства.

22. Система по п. 19, характеризующаяся тем, что временное окно Δ_врем представляет собой последовательность заданного количества идущих друг за другом кадров теплового изображения.

23. Система по п.19, характеризующаяся тем, что факт превышения максимальной температуры на кадре теплового изображения T_макс над T_баз более чем на заданное значение температурного окна Δ_темп подтверждается, если температура заданного числа пикселей на данном кадре теплового изображения также превышает T_баз более чем на Δ_темп.

24. Система по п. 23, характеризующаяся тем, что пиксели являются соседствующими.

25. Система по п. 19, характеризующаяся тем, что временное окно Δ_врем отсчитывается от первого выявленного кадра теплового изображения, для которого превышение T_макс над T_баз составляет более чем заданное значение температурного окна Δ_темп.

26. Система по п. 19, характеризующаяся тем, что определяют степень непрерывности R превышения T_макс над T_баз более чем на заданное значение температурного окна Δ_темп на временном окне Δ_врем, где параметр R определяется, как определенное количество кадров или процентная доля кадров, фиксируемых в течение Δ_врем, для которых T_макс превышает T_баз более чем на заданное значение температурного окна Δ_темп.

27. Система по п. 26, характеризующаяся тем, что факт превышения T_макс над T_баз более чем на заданное значение температурного окна Δ_темп в течение заданного временного окна Δ_врем определяется по достижении параметром R заданного критического значения.

28. Система по п. 19, характеризующаяся тем, что участок конвейера, где расположена инфракрасная камера, содержит защитные стенки.

29. Система по п. 28, характеризующаяся тем, что внешняя поверхность стенок содержит свето- или теплоотражающее покрытие.

30. Система по п. 19, характеризующаяся тем, что инфракрасная камера установлена в корпусе с функцией подогрева.

31. Система по п. 19, характеризующаяся тем, что вычислительное устройство выполнено с возможностью распознавания характерных паттернов повреждения конвейерной ленты при анализе изображений с инфракрасной камеры с помощью аналитических методов или искусственной нейронной сети.

32. Система по п. 19, характеризующаяся тем, что сигнал от вычислительного устройства для остановки конвейерной ленты передается посредством проводного или беспроводного канала передачи данных на контроллер управления движением ленточного конвейера.

33. Система по п. 19, характеризующаяся тем, что формируется дублирующий видеопоток с изображением поверхности конвейерной ленты, получаемый с дополнительной видеокамеры.

34. Система по п. 19, характеризующаяся тем, что вычислительное устройство подключено посредством проводного или беспроводного канала передачи данных к по меньшей мере одному внешнему вычислительному устройству, обеспечивающему настройку вычислительного устройства, отслеживание результата анализа состояния конвейерной ленты, проводимого вычислительным устройством, и получение уведомления о повреждении ленты.

35. Система по п. 34, характеризующаяся тем, что вычислительное устройство формирует дополнительный аварийный сигнал для уведомления оператора ленточного конвейера о наличии повреждения конвейерной ленты, передаваемый на внешнее вычислительное устройство и/или дополнительное устройство звукового и/или светового оповещения.

36. Система по п. 34, характеризующаяся тем, что внешнее вычислительное устройство выбирается из группы: компьютер, ноутбук, планшет, смартфон, умное носимое устройство.