[发明专利]一种具有自检功能的带式输送机智能托辊组

说明书

本发明公开了一种具有自检功能的带式输送机智能托辊组，属于智能检测技术领域，可用于大型带式输送机托辊或托辊组的实时检测。该智能托辊组包括：通信辊、发电辊、数据处理辊、托辊架和供电及数据线路。通信辊、数据处理辊和发电辊均安装在托辊架上，由一条供电及数据线路相互连接。可通过托辊上安装的传感器模块，采集如托辊温度、振动、转速等托辊状态数据，由数据处理辊分析三根托辊的实时状态并通过通信辊将状态信息发送给外部设备，实现托辊的实时检测。本发明将发电及检测部件分置在同一托辊组的不同托辊上，在不影响检测性能的前提下，大幅度降低了单根托辊的检测成本，增加了检测资源的利用率，推动了托辊自检技术的实际应用。

技术领域

本发明属于智能检测技术领域，具体来说是一种具有自检功能的带式输送机智能托辊组。

背景技术

托辊主要用于支撑输送带和物料重量，是带式输送机的重要部件。托辊本身结构简单、成本低廉，被大量、均匀的布置在带式输送机上。在工业生产环境下，带式输送机往往运输距离长、作业强度大、所处环境恶劣，容易产生托辊磨损、停转等故障，进而诱发皮带划伤、皮带撕裂、输送机火灾等重大事故，因此对托辊的日常检测十分重要。目前常用的检测手段为人工巡检，但人工巡检的检测里程长、待测托辊多、检测技术落后，其检测精度和检测效率不能满足带式输送机，尤其是大型带式输送机托辊的日常检测要求。

针对这一问题，国内外专家研发了相关巡检机器人或移动检测平台，但受限于检测设备的体积结构、供能方式、传感器检测范围等问题，在井工煤矿、石油石化、化工燃气等有空间或用电限制的运输场合都难以实际应用。还有学者提出了自供能自检型托辊，此类托辊将供能、检测和通信设备安置在托辊内部，虽然该托辊能够在不使用外部能源的前提下，实现托辊自检，但其自供能自检设备的价格是托辊本体的几倍，在带式输送机上大规模布置的成本过高，因此也没有投入实际使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对井工煤矿、石油石化、化工燃气等有空间或用电限制场景下的带式运输设备托辊检测问题，设计了一种具有自检功能的带式输送机智能托辊组。

为解决上述问题，本发明提出如下技术方案：一种具有自检功能的带式输送机智能托辊组，包括通信辊、发电辊、数据处理辊、托辊架和供电及数据线路；所述通信辊、数据处理辊和发电辊均安装在托辊架上，由供电及数据线路相互连接，通信辊与发电辊分别安装在托辊架的左右两侧，数据处理辊安装在托辊架的中部；所述通信辊、发电辊和数据处理辊均包含托辊、传感器模块、供电及数据线路；其中托辊由托辊辊体和托辊轴组成，托辊轴为中空轴，套装在托辊辊体上，中空部分用于布置供电及数据线路；传感器模块搭载多种传感器，用于采集托辊状态数据；

所述通信辊设置有无线通信模块，无线通信模块安装在通信辊外部，利用托辊轴的通孔固定在托辊轴的一端；所述数据处理辊设置有数据处理模块，数据处理模块安装在数据处理辊内部，该模块通过供电及数据线路接收通信辊、发电辊及其自身的传感器数据，用于对接收到的信号进行处理并判断托辊的健康状态；所述发电辊设置有自发电模块，为通信辊和数据处理辊供电。

进一步的，所述自发电模块为一个Halbach阵列外转子发电机，包括：转子、Halbach永磁体阵列、定子铁芯和线圈；其中Halbach永磁体阵列由多组永磁体组成，每组永磁体阵列内，各个永磁体的充磁角度相差90°；其中，永磁体固定在转子上，转子外侧与托辊辊体相连；线圈缠绕在定子铁芯上，定子铁芯与托辊轴固连。

本发明还提出一种基于所述的带式输送机智能托辊组实现的自检方法，步骤如下：

(1)由发电辊中的自发电模块产生电能，并通过供电及数据线路将电能传输给发电辊、通信辊和数据处理辊中的用电设备；

(2)由通信辊、数据处理辊和发电辊内布置的传感器模块采集托辊的各种状态数据，并传输给数据处理辊内安装的数据处理模块；

(3)数据处理模块对状态数据进行A/D转换和信号调理，然后通过对比预先设置的传感器阈值判断托辊的健康状态；