机械部分包括射线源、探测器的安装和调整机
同时探测器有继电器ＩＯ接口，可控制射线源开关； 计算机通过ＲＳ．２３２接口连接射线源，可设置射线源 工作参数，包括高压、电流，控制射线发射或停止，以 及监控射线源温度。
２检测软件 软件系统主要功能包括探测器控制、图像数据 采集、钢丝绳芯输送带接头识别、缺陷识别报警、数
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｒｄｅｒ
ｔｏ
ｃａｎ
ｏｎｌｙ ｄｅｔｅｃｔ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ ｗｉｒｅ，ｂｕｔ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ｃａｎｎｏｔ
ｄｅｔｅｃｔ ｔｈｅ ｂｅｌｔ．Ｉｎ ｉｍａｇｅ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ
ｕｓｅｓ
备。钢丝绳芯输送带与物流直接接触，长期在高温
过对穿透量的分析，就可以探明物体内部的情况。
１系统设计
１．１
高湿环境高强度运行，容易出现磨损和老化缺陷，如 不及时发现缺陷情况，容易出现断裂事故，造成人员 伤亡和经济损失，因此对钢丝绳芯输送带的缺陷检 测和识别尤为重要。 早期钢丝绳芯输送带中钢丝的情况，应用电磁
ｓｏｌｖｅ
ｔｈｉｓ
ｐｒｏｂｌｅｍ，ａｄｏｐｔｓ
ｔｈｅ
ｎｏｎ－ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ
Ｘ－ｒａｙｓ
ａｎｄ
ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｄｅｓｉｇｎｓ ｔｈｅ Ｘ—ｒａｙｓ ｏｎ－ｌｉｎｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｓｔｅｅｌ ｗｉｒｅ
ｂｅｌｔ．Ｔｈｉｓ
ｔｏ
ｓｙｓｔｅｍ
造了效益。
参考文献： ［１］张良．液压支架电液控制系统的应用现状及发展趋势［Ｊ］．煤 炭科学技术，２００３，３１（２）：５－８．
图３控制器放盖板机构示意图
１一螺钉分料机构；２一红外检测开关；
［２］秦勇坚．现代化机械装葛己自动化的应用与发展［Ｊ］．科技信息，
２０１３（５）．
３一螺钉排列机；４一螺钉导向机构
图４改造螺丝排列机示意图
［３］王吉芳，郭桂兰，王锡俊．自动涂胶机的研制［Ｊ］．制造业自动
化，２００１（６）． ［４］戴远敬，吴志荣，吕理龙．剧毒物料铁桶自动包装封盖码垛生 产线的研制［Ｊ］．包装与食品机械，２００８（３）． ［５］ 杨春亮．应用ＰＬＣ和变频器的带钢自动拧紧控制系统设计 ［Ｊ］．天津冶金，２０１３（２）．
ＶｉｓｕＭ Ｓｔｕｄｉｏ
２０１０开发环境，使
用面向对象的Ｃ＃编程语言。
１一驱动电动机；２一被测钢丝绳芯输送带；３～探测器； ４一射线源发射出的扇形射线束；５一射线源
探测器控制和图像数据采集功能是由东北大学
提供的ＤＡＣＮＴ控件，包括开始采集、停止采集、速 度设置、图像校准、图像格式、图像路径等，可在软件 中调用即可，需要编写的主要功能为接头识别和缺 陷识别报警。
・７０・
煤矿机电
２０１５年第６期
钉夹座为球座式结构，由下压式电动螺丝刀下压，完 成拧紧动作。该机构有效解决了螺钉长径比不满足 气管上料要求及不锈钢材料的问题，实现了螺钉的 自动上料及自动拧紧。
缸位置等信息。驱动器、步进电机、电磁阀、气缸作 为系统输出，控制系统中执行机构运动。其中步进 电动机运动控制采用￥７－２００ ＣＰＵ自带２０ ｋＨｚ脉冲 输出，软件定义运动包络线的方式，配合接近开关进 行位置控制。 为简化通讯系统设计，每台专机设置两路开关 量接收另外两台专机信号，若有专机发生故障，则另 外两台专机接收到故障信号，在完成当前控制器装 配后，停止后续操作，待操作人员排查故障后，按复 位按钮，３台专机恢复正常工作状态。
接头识别是缺陷识别和定位的基础，检测前进 行预扫描，软件自动识别接头并存储，可自动指定或 人工指定起始接头，所有的识别和定位都以起始接 头为参考。算法流程见图４。
Ｅ（“，矽）ｂ）＝∑。，Ｇ（ｚ，），）［八戈＋Ｍ，Ｙ＋秽）一八石，来自）］２（１）（
开始
：
式中，ｃ（ｘ，Ｙ）为高斯模板以戈，Ｙ）为图像灰度函数。
环境温度决定是否加装风冷装置。 １．２探测器 探测器为整个系统的核心部件，必须满足系统
对分辨率、检测速度、接口、可靠性等要求。 综合各种因素，选择了东北大学研发的线阵列 探测器，其规格有ｌ
２．０ ｍ、１．２ ｍ、１．４ ｍ、１．６ ｍ、１．８ ｍ、 】一矿…王｛、』ＩＩ，：二１¨Ｉ“【：Ｌ、一探。Ｉ＿＿｜Ｉ器：４一Ｊ；¨线）娘
３结语
１一真空吸盘；２一盖板移载机构；３一盖板存储区；４一盖板升降机构
根据矿用控制器实际生产需求，设计了结合倍 速链生成线，完成封盖工序中涂胶、放盖板、拧螺钉 等３步工序的３台自动装配专机。在实际生产应用 中，与传统人工生产方式相比，３台专机同时工作， 实现了矿用控制器封盖３步工序的自动化生产，并 节省了人工，生产效率提高３８％左右，降低了工人 劳动强度，提高了产品装配同一性，为企业及社会创
图２。 计算机通过光纤和环网连接，传输距离可达数
图３软件图像数据采集界面图
万方数据
２０１５年第６期
煤矿机电
・６７・
均通过图像比对实现。 ３接头和缺陷识别算法
３．１接头识别
图像比对算法包括基于灰度和基于特征两类， 在对钢丝绳芯输送带检测中，不同的检测时间灰度 有可能存在波动，故选择基于特征的识别算法。特 征提取采用Ｈａｒｒｉｓ算子，其计算公式为：
２０１５年第６期
煤矿机电
。６５・
唐伟，孙丽娜，陆志国．钢丝绳芯输送带Ｘ射线在线检测系统的设计与应用［Ｊ］．煤矿机电，２０１５（６）：６５－６７，
７０．ｄｏｉ：１０．１６５４５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｍｅｔ．２０１５．０６．０１８
钢丝绳芯输送带Ｘ射线在线检测系统的设计与应用
唐伟１，孙丽娜２，陆志国２
（１．辽宁省高速公路管理局鞍山管理处，辽宁鞍山１１４０１１；２．东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳１１０８１３）
构，必须保证射线源发出的射线束与探测器入射窗
口平行。机械结构示意图见图ｌ。
１ ２ ３
据储存和查询、数据远程共享等。东北大学提供的 探测器接口软件为ＡｃｔｉｖｅＸ控件形式，给软件编写 提供很多便利，可采用任何一种支持ＡｃｔｉｖｅＸ控件 的编程软件即可，包括ｃ＋＋、Ｃ＃、ＢＡＳＩＣ等，本软件 系统采用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ
件检测其漏磁场分布，识别钢丝是否存在断裂情况。 由于该技术不能直接成像，定位又不准确，只能检测 钢丝而不能检测输送带，已逐步被Ｘ射线检测技术 取代。 ｘ射线是波长极短的电磁波，具有穿透能力，而
物质的密度大小又影响Ｘ射线的穿透量的多少，通
带式输送机具有大功率、远距离、大倾角、大运 量、高效率、连续运转、寿命长等优点，在煤矿、铁矿、 码头、电厂、水泥厂等单位已广泛应用，是一种大传 输量、低成本、连续可靠的块体或粉体物料输送设
关键词：
ｘ射线；线阵列；数字图像处理；接头识别
文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１—０８７４（２０１５）０６—００６５—０４
中图分类号：ＴＤ５２６；ＴＬ８１６＋．１
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｘ－Ｒａｙｓ Ｏｎ—Ｌｉｎｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｓｔｅｅｌ Ｗｉ ｒｅ Ｂｅｌｔ
片范围是否一致，如果一致就忽略，反之就提示，用 户看到提示后再察看图像是否有误，确认无误后便 可提交相关部门。 （下转第７０页）
二值化后，计算各像素累加值，建立累加值曲 线，通过寻找曲线的梯度值，即可识别接头位置，存 储备用。 ３．２缺陷识别 主要包括对输送带和钢丝缺陷的识别，前者包 括裂纹、起泡、磨损等，后者包括退丝、断丝、绕丝等， 万方数据
感应原理先将钢丝磁化到饱和状态，然后用霍尔元
ｘ射线源 Ｘ射线源产生连续谱ｘ射线，通过前准直器后
穿透钢丝经输送带，透射线又通过后准直器到达探
测器。由于现场钢丝绳芯输送带宽度由８０～２００
万方数据
－６６－
煤矿机电
２０１５年第６期
ｃｍ不等，需要较大的辐射范围，选用了辐射角为 ８０。的固定靶球管。根据穿透率和分别率要求，选定 高压为１６０ ｋＶ，管电流为１．０ ｍＡ即可。为了满足 连续运转的要求，需要使用连续循环油冷，外壳根据
５结语
作者简介：王晗（１９８４一），男，工程师。２０１０年毕业于北京科技大
学（硕士学位）。现主要从事工艺装备研制工作。 （收稿日期：２０１５—０４—０７；责任编辑：姚克）
图２系统连接示意图
ｍ等，根据钢丝绳芯输送带宽度选择对应规格
即可。像素间隔为１．６ ｍｍ，采集速度最大可达６
ｍ／ｓ，采用千兆以太网接口，实际通信速率可达２０
十公里，可在地面或者其他工作面远程操作检测系 统，不需要到井下现场检测；计算机通过千兆以太网
与探测器连接，控制探测器操作，采集探测器数据，
Ｍｂｉｔ／ｓ，不加路由器可传输１００ ｍ，加了路由器后可 延长到所需的距离，使用煤矿井下的环网，可传输到 数十公里外。该探测器同时具有扩展的继电器接 口，可远程控制ｘ射线源的开始发射或停止发射， 以简化系统设计，提高可靠性。 １．３机械结构
图１机械结构示意图
将射线源和探测器布置在钢丝绳芯输送带下 面，可消除钢丝绳芯输送带所承载物料的干扰，实现 物料运输和检测同时进行。探测器和射线源需要单
独固定，以消除钢丝绳芯输送带运动产生的振动，避
免图像模糊。探测器和射线源都具有三维调整能 力，现场安装时必须把他们平行放置，且射线源焦点 对准探测器接收窗口。 １．４计算机及系统连接关系 主要包括计算机与探测器的连接、计算机与外 部网络的连接，其连接关系比较简单。系统连接见
死昭Ｗｅｉｌ，Ｓｕｎ
Ｌｉｎａ２，Ｌｕ Ｚｈｉｇｕ０２
（１．Ａｎｓｈａｎ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｂｕｒｅａｕ，Ａｎｓｈａｎ １ １４０１ １，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｄｏｎｇｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １ １０８１３，Ｃｈｉｎａ）