[发明专利]一种缠绕式滚筒卷放钢丝绳运动状态识别系统与方法

权利要求书

1.一种缠绕式滚筒卷放钢丝绳运动状态识别系统，其特征在于：它包括安装在滚筒(1)后部垂直于滚筒轴线的工业相机一(2)和安装在滚筒(1)右侧平行于滚筒轴线的工业相机二(3)，工业相机一(2)和工业相机二(3)分别通过通讯线缆(9)与工控机(8)相连，在缠绕滚筒(1)并绕过天轮(5)的竖直向下的钢丝绳上设有钢丝绳轴向速度测量装置(6)，钢丝绳轴向速度测量装置(6)经导线连接有数据采集盒(7)；

所述的钢丝绳轴向速度测量装置(6)包括套装在钢丝绳(4)上的U型底座(6-3)，U型底座(6-3)上对称设有位于钢丝绳(4)左右两侧的测速组件(6-1)和压紧组件(6-2)，所述的测速组件(6-1)和压紧组件(6-2)分别包括设在U型底座(6-3)上的底座(6-4)，所述底座(6-4)的前后两侧对称设有支撑臂(6-8)，对称设置的支撑臂(6-8)之间下部经销轴(6-6)设有调节组件(6-5)，上部经支撑转轴(6-10)设有抱住钢丝绳(4)的摩擦轮(6-7)，支撑转轴(6-10)两侧对称布置有设在支撑臂(6-8)上的轴承(6-11)和轴套(6-9)；所述的测速组件(6-1)上还包括经联轴器(6-14)连接在支撑转轴(6-10)上的轴编码器(6-13)。

2.根据权利要求1所述的一种缠绕式滚筒卷放钢丝绳运动状态识别系统，其特征在于：所述的轴编码器(6-13)上设有固定在支撑臂(6-8)一侧的编码器支架(6-15)。

3.根据权利要求1所述的一种缠绕式滚筒卷放钢丝绳运动状态识别系统，其特征在于：所述设在U型底座(6-3)上的底座(6-4)由T型螺栓组件(6-16)固接。

4.根据权利要求1所述的一种缠绕式滚筒卷放钢丝绳运动状态识别系统，其特征在于：所述的支撑臂(6-8)上部两侧均设有轴承端盖(6-12)。

5.根据权利要求1所述的一种缠绕式滚筒卷放钢丝绳运动状态识别系统，其特征在于：所述的摩擦轮(6-7)上设有耐磨橡胶套(6-17)。

6.一种使用权利要求1所述系统的缠绕式滚筒卷放钢丝绳运动状态识别方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)滚筒卷放钢丝绳的横向与纵向运动状态检测：

①分别测量滚筒(1)的实际宽度D₁和设在滚筒(1)后方的工业相机一(2)获取的图像上的图像宽度d₁，计算出工业相机一(2)的转化系数Z₁＝D₁/d₁；测量钢丝绳(4)的实际宽度D₂和设在滚筒(1)右侧的钢丝绳(4)在工业相机二(3)获取的图像上的图像宽度d₂，计算出工业相机二(3)的转化系数Z₂＝D₂/d₂；

②通过设在垂直于滚筒轴线和平行于滚筒轴线两个方向的工业相机一(2)和工业相机二(3)，连续获取钢丝绳(4)与滚筒(1)相切出绳点A上方露出滚筒外边缘测点B的两个方向的运动图像；

③通过工控机(8)分别对工业相机一(2)和工业相机二(3)采集的图像进行处理，获取钢丝绳(4)出绳时横向运动速度和钢丝绳(4)在垂直于钢丝绳方向出绳时的横、纵向运动速度；

(2)钢丝绳的轴向速度检测：

①停止提升系统运行，安装钢丝绳轴向速度测量装置(6)，将U型底座(6-3)套装在天轮(5)落绳下方的钢丝绳(4)上，使钢丝绳(4)穿设于U型底座(6-3)中间；将测速组件(6-1)和压紧组件(6-2)对称安装在钢丝绳(4)的两侧，使两个摩擦轮(6-7)紧靠钢丝绳(4)，将测速组件(6-1)和压紧组件(6-2)固定于U型底座(6-3)上，调整调节组件(6-5)使两个摩擦轮(6-7)与钢丝绳(4)达到预定的压紧力；

②开启提升系统运行，运动的钢丝绳(6)带动摩擦轮(6-7)旋转，摩擦轮(6-7)通过平键带动支撑转轴(6-10)，支撑转轴(6-10)通过联轴器(6-14)带动轴编码器(6-13)，轴编码器(6-13)将运动信号传输至数据采集盒(7)，数据采集盒(7)通过无线通信模块将信号传送至工控机(8)，工控机(8)接收信号通过上位机软件计算出钢丝绳(4)的实时轴向速度。

7.根据权利要求6所述的缠绕式滚筒卷放钢丝绳运动状态识别方法，其特征在于：在获取钢丝绳出绳时的横、纵向运动速度时，先对钢丝绳(4)出绳图像进行灰度化和阈值化处理，用不同颜色标识采集到的钢丝绳(4)图像和背景图像，使两者分离；在阈值化处理后的钢丝绳(4)出绳图像的滚筒(1)上方的位置B处选取一条垂直于钢丝绳4的水平线作为参考线，在该参考线上，选取表示钢丝绳(4)的所有像素的横、纵坐标的平均值为钢丝绳(4)横、纵向运动的坐标位置(x，y)；通过对连续得到的钢丝绳(4)位置信息进行对时间t微分得到钢丝绳(4)横、纵向运动相对速度v_x＝dx/dt，v_y＝dy/dt；并将该参数和转化系数计算得到钢丝绳(4)横、纵向的真实运动速度V_X＝v_x·Z₁，V_Y＝v_y·Z₂。