熊念強(qiáng)，文 鋒，李 清，陳 磊，周 冉

(1.湖北能源集團(tuán)鄂州發(fā)電有限公司，湖北 鄂州 436032；2.華中科技大學(xué)，湖北 武漢 430074)

作為一種運(yùn)輸速度快、運(yùn)輸量大、運(yùn)輸距離長(zhǎng)的運(yùn)輸設(shè)備，帶式輸送機(jī)廣泛用于港口裝卸煤炭、礦山運(yùn)輸?shù)V石等大宗物料運(yùn)輸中。作為帶式輸送機(jī)牽引和運(yùn)載的關(guān)鍵部件，膠帶主要由橡膠組成，為了提升膠帶的耐磨能力和承載能力，生產(chǎn)膠帶時(shí)會(huì)依據(jù)用途在其中貫穿不同材質(zhì)的芯繩，如纖維芯、帆布芯或鋼繩芯等。其中，鋼繩芯膠帶橫向抗拉強(qiáng)度及承載能力優(yōu)異，能夠顯著提高膠帶傳輸機(jī)的傳送速度和傳輸距離，廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，但其縱向抗撕裂強(qiáng)度并未顯著提高，縱向撕裂較易發(fā)生，一直是膠帶面臨的關(guān)鍵問(wèn)題[1-4]。

為了提高生產(chǎn)效率，膠帶的傳輸速度和距離均有所提高，穩(wěn)定速度通常在5m/s以上，傳輸距離通常在1km以上，如果產(chǎn)生撕裂后不能立刻停機(jī)、清除撕裂源，將致使膠帶發(fā)生貫穿性撕裂，導(dǎo)致物料漏灑、設(shè)備損毀，嚴(yán)重時(shí)甚至損毀機(jī)架，致使整條膠帶報(bào)廢，甚至威脅工作人員的人身安全。此外，膠帶撕裂事故會(huì)極大程度影響生產(chǎn)流程，降低生產(chǎn)效率，威脅企業(yè)的生產(chǎn)安全。因此，為了減小膠帶撕裂帶來(lái)的影響，迫切需要一種高準(zhǔn)確度和高穩(wěn)定性的實(shí)時(shí)膠帶縱向撕裂檢測(cè)技術(shù)。

1 膠帶撕裂原因分析及特征表現(xiàn)

膠帶縱向撕裂發(fā)生的原因主要包括膠帶跑偏、抽芯、異物劃傷和物料卡壓等[5-8]。

1)膠帶上運(yùn)輸?shù)奈锪戏植疾痪鶆蚧蛘唠姍C(jī)施力不均衡，會(huì)使得膠帶向運(yùn)輸機(jī)一側(cè)偏移，長(zhǎng)時(shí)間的膠帶跑偏，會(huì)導(dǎo)致一側(cè)出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p耗，受力不均衡，從而導(dǎo)致膠帶撕裂，其撕裂部位通常在膠帶的邊緣。

2)膠帶長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)，會(huì)由于塊狀物料長(zhǎng)時(shí)間磨擦和沖擊導(dǎo)致膠帶表面發(fā)生嚴(yán)重磨損，進(jìn)而使膠帶中的繩芯裸露抽出，導(dǎo)致膠帶撕裂，該情況一般發(fā)生于鋼繩芯膠帶。

3)當(dāng)膠帶輸送的物料中夾雜尖銳或堅(jiān)硬的利器時(shí)，會(huì)使膠帶表面產(chǎn)生劃傷，有些比較尖銳的雜質(zhì)甚至?xí)苯迂灤┠z帶，造成膠帶撕裂。其撕裂部位因利器的大小和類型不同而出現(xiàn)的位置不同，異物劃傷撕裂是撕裂中最常見(jiàn)的誘因。

4)當(dāng)膠帶輸送的運(yùn)輸物料體積過(guò)大或卸載點(diǎn)加料量突然增大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致物料卡壓，進(jìn)而使膠帶受力不均勻，造成膠帶撕裂。

上述問(wèn)題在帶式輸送機(jī)運(yùn)行中常有發(fā)生，且一般發(fā)生較為突然和隱蔽，因此，如何實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)膠帶異常，以便及時(shí)做出反應(yīng)，一直是生產(chǎn)企業(yè)、科研工作者的研究方向[9-13]。

膠帶縱向撕裂如圖1所示，其最直觀的表現(xiàn)為膠帶表面出現(xiàn)裂紋或裂口，膠帶整體寬度變大，當(dāng)撕裂程度較大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)輸送料漏撒現(xiàn)象。膠帶的傳動(dòng)主要靠膠帶與傳動(dòng)滾筒和托輥之間的摩擦力，因此，工作中膠帶表面的溫度通常比室溫高，其溫度分布與膠帶表面與傳動(dòng)滾筒和托輥之間的受力情況有關(guān)，當(dāng)膠帶發(fā)生撕裂，傳動(dòng)滾筒和托輥之間的受力情況必然發(fā)生改變，導(dǎo)致膠帶表面溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)改變。此外，煤質(zhì)輸送機(jī)托輥一般為金屬材料，托輥與膠帶之間的受力變化也會(huì)導(dǎo)致摩擦產(chǎn)生的聲信號(hào)變化。

圖1 膠帶縱向撕裂

2 膠帶撕裂檢測(cè)技術(shù)研究現(xiàn)狀

2.1 基于機(jī)械操作的撕裂檢測(cè)技術(shù)

通過(guò)激活停止開(kāi)關(guān)的方法，來(lái)判斷膠帶的撕裂，是基于機(jī)械操作的撕裂檢測(cè)技術(shù)。早在1987年，研究學(xué)者就提出了棒型檢測(cè)器[9]、弦線式裝置[10]和漏料檢測(cè)器[11]等基于機(jī)械操作的撕裂檢測(cè)技術(shù)。棒型檢測(cè)器是將一根棒彎曲成托輥型形狀，然后安裝在托輥與膠帶之間，當(dāng)有刺穿膠帶的物體時(shí)，將撥動(dòng)棒偏轉(zhuǎn)，迫使限位開(kāi)關(guān)或載荷傳感器動(dòng)作，使帶式輸送機(jī)停止工作。弦線式裝置與棒型檢測(cè)類似，該裝置是在膠帶下方安置一根與其輪廓相似的尼龍線，當(dāng)刺穿膠帶的物體絆住此線時(shí)，會(huì)使尼龍線受力發(fā)生變化，從而使線連接的限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作，使帶式輸送機(jī)停止工作。漏料檢測(cè)是由托盤、支點(diǎn)、平衡錘和開(kāi)關(guān)組成。當(dāng)物料因膠帶撕裂漏入托盤時(shí)，物料的重量會(huì)克服平衡錘的重量，使整個(gè)裝置繞支點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，迫使限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作，使帶式輸送機(jī)停止工作。

由上可知，基于機(jī)械操作的撕裂檢測(cè)技術(shù)是以撕裂口較寬為前提，導(dǎo)致物料伸出或者泄露的原理為基礎(chǔ)。如果膠帶的撕裂口較小，并未導(dǎo)致物料的伸出或者泄露，上述方法將無(wú)法對(duì)撕裂情況進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)膠帶的裂口大到有物料伸出或泄漏時(shí)，因膠帶撕裂產(chǎn)生安全事故的幾率會(huì)大大增加。因此，基于機(jī)械操作的撕裂檢測(cè)方法不具備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的功能，不能達(dá)到提前避免破壞，最大化程度減少損失的目的。目前，使用此類縱向撕裂檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景也越來(lái)越少。

2.2 基于超聲波的撕裂檢測(cè)技術(shù)

基于超聲波的撕裂檢測(cè)技術(shù)主要是指利用超聲波轉(zhuǎn)換原理對(duì)膠帶進(jìn)行監(jiān)測(cè)[12]。澳大利亞的Belt Systems公司對(duì)此類方法的研究較為充分[13]，基于此原理已經(jīng)研發(fā)了兩款膠帶撕裂檢測(cè)器BG5k和BG10k，工作原理如圖2所示，BG5k是通過(guò)兩個(gè)超聲探頭不斷測(cè)量膠帶的寬度，當(dāng)膠帶發(fā)生縱向撕裂，膠帶的寬度會(huì)發(fā)生變化，BG10k是在一端將超聲波能量注入到膠帶中，在另一端通過(guò)接收器探測(cè)超聲信號(hào)，當(dāng)膠帶發(fā)生撕裂，接收器接收不到超聲信號(hào)或收到的信號(hào)很微弱。這兩種檢測(cè)器目前在礦場(chǎng)有部分應(yīng)用，能夠達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的要求，但是檢測(cè)準(zhǔn)確度一直不高。

圖2 BGk5和BgK10工作原理

基于超聲波的撕裂檢測(cè)技術(shù)面臨的最大問(wèn)題之一是如何將超聲波耦合到膠帶中，此外膠帶上堆積的灰塵和污垢很容易阻止超聲波傳入膠帶中，膠帶的劣化也會(huì)影響超聲信號(hào)的傳導(dǎo)，因此，可以很容易掩蓋膠帶裂紋帶來(lái)的超聲信號(hào)變化。

2.3 基于膠帶改造的撕裂檢測(cè)技術(shù)

基于膠帶改造的撕裂檢測(cè)技術(shù)主要是指需要對(duì)膠帶進(jìn)行特殊的設(shè)計(jì)和改造的撕裂檢測(cè)方法。目前，研究成熟且應(yīng)用較多的主要有電磁感應(yīng)檢測(cè)法和射頻識(shí)別檢測(cè)法。電磁感應(yīng)檢測(cè)系統(tǒng)主要由發(fā)射器、膠帶上的導(dǎo)電回路和接收器組成，發(fā)射器輻射的電磁波在感應(yīng)電路中感應(yīng)出電壓，回路中產(chǎn)生的交流電流會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，接受器可以檢測(cè)到該磁場(chǎng)，當(dāng)膠帶發(fā)生撕裂，發(fā)送器和接受器之前的耦合會(huì)受到干擾，從而發(fā)出撕裂警報(bào)信息[14]。我國(guó)研究學(xué)者童敏明等[15]將該方法應(yīng)用于煤礦膠帶縱向撕裂的檢測(cè)，結(jié)果顯示檢測(cè)準(zhǔn)確度極高，論證了該檢測(cè)方法的有效性。德國(guó)貝克礦山有限公司基于電磁感應(yīng)檢測(cè)法已經(jīng)開(kāi)發(fā)了第二代膠帶撕裂檢測(cè)系統(tǒng)[15]，在膠帶內(nèi)嵌入感應(yīng)回路，安裝后，控制系統(tǒng)將檢測(cè)膠帶上的環(huán)，定義并為其編號(hào)，實(shí)時(shí)創(chuàng)建膠帶及環(huán)圖像，如遇膠帶撕裂導(dǎo)致環(huán)損壞，控制系統(tǒng)就能及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息，有效避免膠帶撕裂帶來(lái)的損失。該系統(tǒng)的檢測(cè)準(zhǔn)確性隨著單位帶長(zhǎng)度的環(huán)路數(shù)量的增加而增加。在磁感回路損壞的情況下，可以臨時(shí)設(shè)置單個(gè)回路進(jìn)行修復(fù)，且該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)近10個(gè)環(huán)路信息的狀態(tài)變化。可見(jiàn)通過(guò)電磁感應(yīng)檢測(cè)法可以實(shí)現(xiàn)膠帶撕裂的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。但是，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)膠帶上環(huán)路信息的有效監(jiān)測(cè)，導(dǎo)電環(huán)路必須非常大；為了獲得高的檢測(cè)準(zhǔn)確性，回路數(shù)量又必須多，這大大增加了該方法的成本。

基于射頻識(shí)別技術(shù)(Radio frequency identification，RFID)的膠帶撕裂檢測(cè)方法是由Thomas Nicolay等[16]首次提出。射頻識(shí)別檢測(cè)系統(tǒng)主要由膠帶上有標(biāo)簽的無(wú)源RFID電感線圈、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、耦合元件以及通信控制單元組成。發(fā)射機(jī)不斷地發(fā)射射頻信號(hào)，當(dāng)帶有標(biāo)簽的電感線圈通過(guò)發(fā)射機(jī)上端時(shí)，接受機(jī)會(huì)收到一個(gè)識(shí)別碼，與計(jì)算機(jī)中的標(biāo)記序列相比較。如果膠帶撕裂，電磁感應(yīng)環(huán)被破壞，測(cè)量的標(biāo)簽序列與存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不再對(duì)應(yīng)，將發(fā)出撕裂警報(bào)。國(guó)內(nèi)研究學(xué)者方崇全[17]針對(duì)神東柳塔煤礦的特殊工作環(huán)境，設(shè)計(jì)了一套基于無(wú)源RFID技術(shù)的膠帶撕裂檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有檢測(cè)準(zhǔn)確度高、受惡劣環(huán)境影響小和無(wú)需標(biāo)定等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了膠帶撕裂的實(shí)時(shí)檢測(cè)。劉士杰等[18]也報(bào)道了基于射頻識(shí)別技術(shù)的膠帶撕裂檢測(cè)應(yīng)用研究，與前面報(bào)道的射頻檢測(cè)系統(tǒng)不同是，他們將電子標(biāo)簽張貼于膠帶背面，而不是嵌入膠帶之中，大大減少了膠帶制造成本，但采用張貼的方式極易造成電子標(biāo)簽的脫落，從而發(fā)出誤報(bào)警信號(hào)。Shuvashis Dey等[19]將射頻檢測(cè)技術(shù)與機(jī)器學(xué)習(xí)算法相結(jié)合來(lái)檢測(cè)和預(yù)測(cè)整個(gè)膠帶的磨損。仿真結(jié)果表明，該方法可以實(shí)現(xiàn)膠帶裂紋為0.5mm的高準(zhǔn)確度檢測(cè)，并證明了RFID傳感器在實(shí)時(shí)檢測(cè)膠帶裂紋方向方面的有效性。

射頻檢測(cè)技術(shù)中無(wú)源RFID電感線圈相比于電磁感應(yīng)檢測(cè)技術(shù)中感應(yīng)回路要小很多，因此射頻技術(shù)中膠帶加工成本遠(yuǎn)小于電磁感應(yīng)檢測(cè)技術(shù)。電磁感應(yīng)檢測(cè)技術(shù)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)需要對(duì)感應(yīng)回路進(jìn)行標(biāo)定，而射頻檢測(cè)技術(shù)中的電感線圈具有唯一地址，不需要標(biāo)定處理，使用方便。此外，射頻檢測(cè)技術(shù)可以在惡劣的工作環(huán)境保持相對(duì)高的檢測(cè)準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，而電磁感應(yīng)技術(shù)檢測(cè)準(zhǔn)確性受環(huán)境溫度影響較大。

2.4 基于機(jī)器視覺(jué)的撕裂檢測(cè)技術(shù)

機(jī)器視覺(jué)主要是通過(guò)模擬視覺(jué)，同時(shí)結(jié)合光電圖像傳感器、數(shù)字圖像處理、智能模式識(shí)別等技術(shù)，精準(zhǔn)提取目標(biāo)信息，并對(duì)其進(jìn)行處理分析進(jìn)而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)高效檢測(cè)和控制[20-22]?；跈C(jī)器視覺(jué)的撕裂檢測(cè)系統(tǒng)通常由照明光源、圖像探測(cè)器和控制單元組成，如圖3所示。照明光源是為了讓圖像探測(cè)器獲得清晰的膠帶成像信息，控制單元對(duì)獲得圖像進(jìn)行處理分析。當(dāng)膠帶撕裂，膠帶圖像有撕裂特征，通過(guò)圖像處理識(shí)別特征，實(shí)時(shí)發(fā)出撕裂警報(bào)信息[23-25]。

圖3 基于機(jī)器視覺(jué)的撕裂檢測(cè)系統(tǒng)

從基于機(jī)器視覺(jué)的撕裂檢測(cè)技術(shù)原理可以發(fā)現(xiàn)，該方法的識(shí)別準(zhǔn)確率和速度取決于圖像處理算法。張晞等[26]提出了差影法圖像識(shí)別技術(shù)來(lái)檢測(cè)膠帶的撕裂，通過(guò)將當(dāng)前圖像與固定背景圖像進(jìn)行相減運(yùn)算后，再進(jìn)行圖像的分割、匹配和投影等處理獲取目標(biāo)，需要注意的是，該方法是判斷膠帶撕裂口的落煤，來(lái)檢測(cè)膠帶的撕裂。劉偉力等[27]采用FAST角點(diǎn)檢測(cè)算法及基于Hough變換的直線檢測(cè)算法來(lái)檢測(cè)膠帶縱向撕裂現(xiàn)象，檢測(cè)準(zhǔn)確率為96.24%。祁雋燕等[28]針對(duì)因工作光線暗采集圖像輪廓難提取問(wèn)題，提出利用圖像去噪平滑、圖像增強(qiáng)和Roberts算子裂紋圖像分割，實(shí)現(xiàn)了膠帶撕裂的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。郭啟皇等[29]根據(jù)膠帶撕裂圖像的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種基于Otsu算法的膠帶縱向撕裂檢測(cè)系統(tǒng)，使用LabVIEW進(jìn)行圖像處理、撕裂診斷、故障報(bào)警，為膠帶撕裂的在線快速檢測(cè)奠定了基礎(chǔ)。魏濤等[30]采用高亮光源使CCD相機(jī)獲得的圖像盡可能清晰，并提出利用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法重構(gòu)裂紋的算法，實(shí)現(xiàn)了膠帶裂紋信息的準(zhǔn)確提取。唐艷同等[31]對(duì)采集的膠帶圖像進(jìn)行灰度轉(zhuǎn)換、濾波、均衡化和二值化后，通過(guò)計(jì)算撕裂像素個(gè)數(shù)占圖像總像素的比列來(lái)確定膠帶的撕裂情況。楊洋等[32]為了削弱因關(guān)照不均勻和噪聲對(duì)圖像處理的影響，先對(duì)圖像進(jìn)行了Stevens灰度量轉(zhuǎn)換，然后利用改進(jìn)的多尺度邊緣信息提取算法來(lái)識(shí)別膠帶的撕裂特征。張偉等[33]為了提高識(shí)別準(zhǔn)確率，建立了膠帶圖像的組織特征映射網(wǎng)絡(luò)模型，采用圖像的梯度方向直方圖作為模型輸入量，對(duì)正常膠帶圖像和含有撕裂膠帶圖像進(jìn)行分類，結(jié)果顯示該方法具有很高的撕裂識(shí)別準(zhǔn)確率。馬可等[34]嘗試了利用蟻群算法的canny圖像檢測(cè)方法，結(jié)果表明有效提高了縱向撕裂的檢測(cè)效率。張夢(mèng)超等[35]提出了一種基于深度學(xué)習(xí)的礦用膠帶損傷檢測(cè)方法，該方法能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)膠帶的損傷類型，其預(yù)測(cè)平均精度高達(dá)92.57%。王鐵軍[36]通過(guò)提取膠帶圖像中膠帶的長(zhǎng)寬比來(lái)判定膠帶的撕裂信息，該方法有效解決了膠帶縱向撕裂圖像檢測(cè)和縱向撕裂故障識(shí)別的問(wèn)題。張雪英等[37]提出多特征融合算法，將圖像的灰度信息和幾何特征進(jìn)行融合后再組合決策判斷膠帶撕裂與否。

當(dāng)膠帶的工作環(huán)境昏暗、潮濕和粉塵大時(shí)，采集的膠帶圖像模糊，導(dǎo)致利用圖像處理算法也很難識(shí)別出縱向撕裂?；诖?，研究學(xué)者研究了線激光輔助的膠帶撕裂檢測(cè)方法。王曉超等[38]使用線激光光源照射，利用CCD所獲得的膠帶下表面圖像中有一條高亮的細(xì)線，采用無(wú)線微分的思想，將極小范圍的曲線認(rèn)為是直線分析，用Hough變換對(duì)細(xì)線及其系列進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)斜率產(chǎn)生驟變，表明膠帶可能有劃痕或撕裂現(xiàn)象，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，該方法具有較高的準(zhǔn)確性。高錦洋[39]利用兩個(gè)線激光器使激光束在膠帶表面形成一條與其輪廓相匹配的線條。當(dāng)膠帶撕裂時(shí)，通過(guò)圖像識(shí)別出激光線輪廓的變化判斷是否出現(xiàn)縱向撕裂。Guilherme G.Netto等[40]通過(guò)提取圖像中激光線的曲率信息，來(lái)表征膠帶表面的撕裂損傷，結(jié)果表明，該方法的識(shí)別準(zhǔn)確率高達(dá)92%。為了進(jìn)一步提高在惡劣工作環(huán)境的撕裂識(shí)別準(zhǔn)確率，徐輝等[41]提出多線道激光的膠帶縱向撕裂檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)分析線性光條畸變特征檢測(cè)膠帶縱向撕裂損傷，具有較高的檢測(cè)準(zhǔn)確度。劉改葉等[42]提出了一種雙目視覺(jué)自適應(yīng)定標(biāo)方法，該方法能夠快速提取圖像特征角點(diǎn)，得到攝像機(jī)內(nèi)外參數(shù)及畸變參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)膠帶的縱向撕裂的高準(zhǔn)確度檢測(cè)。

紅外熱成像技術(shù)是通過(guò)非接觸的方式將物體發(fā)出的不可見(jiàn)紅外能量轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)的熱圖像，膠帶發(fā)生撕裂的過(guò)程中，其溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力場(chǎng)必然會(huì)出變化，因此可以利用紅外熱成像探測(cè)器對(duì)膠帶的溫度分布進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，進(jìn)而達(dá)到監(jiān)測(cè)膠帶的縱向撕裂損傷。為了提高煤礦膠帶的安全性，朱劍鋒等[43]基于紅外監(jiān)測(cè)技術(shù)設(shè)計(jì)了撕裂事故在線檢測(cè)系統(tǒng)，并對(duì)其中的技術(shù)原理進(jìn)行了研究，根據(jù)具體工況，設(shè)計(jì)了各個(gè)模塊。郭健等[44]為了提高基于紅外特征檢測(cè)撕裂故障的檢測(cè)準(zhǔn)確度，提出了紅外圖像特征與改進(jìn)高斯混合模型相結(jié)合的膠帶縱向撕裂檢測(cè)方法，其檢測(cè)正確率高達(dá)99%。韓斌等[45]通過(guò)紅外攝像機(jī)對(duì)膠帶圖像進(jìn)行采集，根據(jù)連接處的檢測(cè)結(jié)果判斷膠帶的撕裂風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)果表明，該方法的識(shí)別準(zhǔn)確率高達(dá)99.19%。趙弼龍等[46]利用支持向量機(jī)對(duì)采集的膠帶縱向撕裂紅外圖像進(jìn)行分割，通過(guò)計(jì)算撕裂像素點(diǎn)數(shù)目，檢測(cè)膠帶縱向撕裂或預(yù)測(cè)縱向撕裂趨勢(shì)的精度達(dá)到99.1%。徐善永等[47]針對(duì)煤碼頭復(fù)雜環(huán)境引起的檢測(cè)不準(zhǔn)確問(wèn)題，提出了基于序列最小最優(yōu)化算法(SOM)的膠帶撕裂紅外檢測(cè)方法，通過(guò)SOM算法構(gòu)建決策模型并對(duì)紅外圖像進(jìn)行分割，能夠?qū)崿F(xiàn)膠帶撕裂的高精度識(shí)別，而且實(shí)時(shí)性好。

可見(jiàn)光相機(jī)在粉塵大、潮濕和光線暗的環(huán)境中很難采集到清晰的圖像。而紅外輻射能穿透灰塵和煙霧，可以有效解決可見(jiàn)光相機(jī)在暗環(huán)境下成像質(zhì)量不好的問(wèn)題。基于此，陳路路等[48]提出了一種基于紅外和可見(jiàn)光圖像融合的新型視覺(jué)傳感器，利用像素級(jí)融合方法將紅外CCD和可見(jiàn)光CCD采集的圖像進(jìn)行融合，通過(guò)融合后的圖像來(lái)判斷撕裂信息，達(dá)到膠帶撕裂的高準(zhǔn)確度檢測(cè)。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、成像技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)器視覺(jué)在膠帶撕裂檢測(cè)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)逐漸凸顯。但從上述的研究中可以發(fā)現(xiàn)，應(yīng)針對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的工作環(huán)境，提出相應(yīng)的圖像處理算法，達(dá)到提高識(shí)別準(zhǔn)確度的目的。此外，改變檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使采集到的圖像包含豐富的撕裂信息和易于識(shí)別也是基于機(jī)器視覺(jué)的撕裂檢測(cè)技術(shù)的一個(gè)重要研究方向。

2.5 其他膠帶撕裂檢測(cè)技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，研究學(xué)者也設(shè)計(jì)了很多新型膠帶撕裂檢測(cè)技術(shù)。徐如強(qiáng)等[49]提出一種基于載荷譜的膠帶縱向撕裂檢測(cè)方法，通過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)的功率信號(hào)實(shí)時(shí)分析，提取膠帶的撕裂阻力信息，從而判斷膠帶撕裂損傷。游春霞等[50]研究了振動(dòng)檢測(cè)方法，通過(guò)在膠帶的一端增加激振信號(hào)，在另一端通過(guò)采集系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集，通過(guò)分析接收到的信號(hào)特征判斷膠帶的縱向撕裂。文藝等[51]報(bào)道了一種基于檢測(cè)光幕的在線監(jiān)測(cè)方法，利用光幕傳感器作為監(jiān)測(cè)傳感器，光幕發(fā)射管發(fā)射紅外線，當(dāng)因膠帶撕裂漏料時(shí)，接受的數(shù)據(jù)就會(huì)發(fā)生變化，從而判斷膠帶是否撕裂，該方法應(yīng)用在廣東沙角C火電廠的結(jié)果表明，膠帶撕裂檢測(cè)率達(dá)95%以上。樊平等[52]基于激光傳感器檢測(cè)設(shè)計(jì)了一種膠帶縱向撕裂檢測(cè)系統(tǒng)，在膠帶一邊安裝激光器，另一邊安裝激光接收器，當(dāng)膠帶沒(méi)有撕裂時(shí)，接收器會(huì)接收到激光信號(hào)，當(dāng)膠帶撕裂有煤料落下時(shí)，激光會(huì)被煤料擋住，接收器接收不到激光信號(hào)，從而發(fā)出撕裂報(bào)警。尹培坤等人[53]利用多組對(duì)射激光開(kāi)關(guān)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)膠帶的帶寬變化，從而判斷膠帶的撕裂損傷。Pawel Trybala等[54]報(bào)道了利用激光掃描儀來(lái)重建膠帶的三維信息，提出利用云數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理成功識(shí)別了膠帶的撕裂損傷。Artur Skoczylas等[55]提出了一種基于聲信號(hào)的膠帶縱向撕裂檢測(cè)方法，并針對(duì)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景的干擾聲音信號(hào)，提出了相應(yīng)濾波處理算法。謝進(jìn)等[56]提出采用X射線掃描獲取膠帶圖像，對(duì)圖像進(jìn)行智能分析，實(shí)現(xiàn)了膠帶內(nèi)鋼絲繩接頭抽動(dòng)、斷頭的高準(zhǔn)確度識(shí)別。苗長(zhǎng)云等[57]通過(guò)分析膠帶運(yùn)行時(shí)聲音的變化，來(lái)檢測(cè)膠帶的縱向撕裂情況，其平均檢測(cè)準(zhǔn)確率高達(dá)91.5%，平均耗時(shí)2.85s，實(shí)現(xiàn)了膠帶撕裂的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)。屈鼎然等[58]針對(duì)基于圖像或聲音的單信號(hào)膠帶縱向撕裂檢測(cè)方法受光線和噪聲影響較大的問(wèn)題，提出了多尺度特征交叉融合檢測(cè)方法，通過(guò)將圖像和聲音信號(hào)進(jìn)行融合，其檢測(cè)準(zhǔn)確率高達(dá)97.37%。胡青果等[59]采用層次分析法對(duì)幾種檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了比較，提出采用多種方法相結(jié)合有利于提高膠帶的縱向撕裂識(shí)別準(zhǔn)確率。

3 總結(jié)與展望

本文綜述了膠帶縱向撕裂的檢測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀，根據(jù)其技術(shù)原理進(jìn)行了概括分析?；跈C(jī)械的撕裂檢測(cè)方法、基于超聲波的撕裂檢測(cè)技術(shù)和基于電磁感應(yīng)的撕裂檢測(cè)技術(shù)的研究較為成熟，已有公司基于其原理研發(fā)了撕裂檢測(cè)器。但這些方法都有限制其發(fā)展的缺點(diǎn)，如事后報(bào)警、識(shí)別準(zhǔn)確度低和成本較高等。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)和圖像處理技術(shù)的快速發(fā)展，基于機(jī)器視覺(jué)的撕裂檢測(cè)技術(shù)得到了廣泛的研究，但如何實(shí)現(xiàn)惡劣環(huán)境下圖像的實(shí)時(shí)高準(zhǔn)確度識(shí)別是此類技術(shù)亟待解決的難題。

基于RFID的撕裂檢測(cè)技術(shù)具有實(shí)時(shí)檢測(cè)、成本低、識(shí)別準(zhǔn)確率高和適應(yīng)惡劣工作的環(huán)境的優(yōu)勢(shì)，但目前大多研究結(jié)果基于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，應(yīng)用于工程實(shí)際可能會(huì)面臨困難，因此緊密結(jié)合應(yīng)用背景設(shè)計(jì)檢測(cè)系統(tǒng)是此類技術(shù)需要解決的問(wèn)題。其他類型的撕裂檢測(cè)技術(shù)大多只是初步嘗試研究，其適用性和穩(wěn)定性需要進(jìn)行大量的工程實(shí)驗(yàn)。

目前，上述的大多撕裂檢測(cè)技術(shù)通過(guò)某一種撕裂特征來(lái)預(yù)測(cè)膠帶撕裂與否，因此其識(shí)別準(zhǔn)確率和效率較低。如何利用膠帶的多種撕裂特征，并將多種膠帶撕裂檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行有效組合并加以改進(jìn)，提高膠帶撕裂實(shí)時(shí)識(shí)別的準(zhǔn)確率，是膠帶撕裂診斷技術(shù)值得研究的一個(gè)方向。