基于FPGA的输送带表面检测方法研究.pdf

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1、2014年第6期煤矿机电·45·基于FPGA的输送带表面检测方法研究朱大根1，殷勇辉2，狄帅2，王荣扬3(1．大同煤矿集团挖金湾煤业公司，山西大同037042；2．华东理工大学机械与动力工程学院，上海200237；3．湖州职业技术学院，浙江湖州313000)摘要：目前多数输送带撕裂检测的方法是事后检测，严重削弱了预防保护作用。提出超声测距的输送带表面检测方法，使用Quartus11软件和VerilogHDL语言设计FPGA超声测距系统，详细介绍系统总体结构，其中包括超声测距信号调制激励发射、回波信号提取、距离

2、计算分析、实时显示和串口通信等模块，并验证了所提方案的正确性。关键词：输送带；撕裂；现场可编程门陈列；超声波中图分类号：TP216；TP911．2文献标识码：A文章编号：1001—0874(2014)06-0045—04ResearchonMorphologyDetectionofConveyorBeltBasedonFPGAase0nI-ZhuDagen1，MnYonghui2，DiShuai2，WangRongyang’(1．WajinwanCoalIndustryCompany，DatongCoalMi

3、ningGroup，Datong037042，China；2．SchoolofMechanicalandPowerEngineering，EastChinaUniversityofScienceandTechnology，Shanghai200237，China；3．HuzhouVocationalandTechnicalCollege，Huzhou313000，China)Abstract：Nowthedetectionmethodsofmostlybeltconveyorrippingareafter-a

4、pplieddetection，whichreducesthepreventionfunctionsseriously．Anultrasonicrangingdetectionmethodofconveyorbeltisproposed．TheFPGA(FieldProgrammableGateArray)ultrasonicrangingdetectionsystemisdesignedbysoftwareQuartusIIandVerilogHDLlanguage．Introducestheoverall

5、structureofsystemindetails，includingthemodulesofultrasonicrangingsignalemission，echowaveletsignalcollection，distancecalculationandanalysis，real—timedisplayandserialcommunication．Thecorrectnessoftheproposedprojecthasbeenverified．Keywords：conveyorbelt；rip；FPG

6、A(FieldProgrammableGateArray)；ultrasonic0引言带式输送机是目前广泛采用的煤矿长距离运输设备，由于工作环境比较恶劣，输送带发生撕裂的情况时有发生。现有的检测方法基本都属于被动检测，而撕裂发生具有很大的随机性，因此，在纵向撕裂发生之后进行检测，事故损失已经无法避免，开发一种提前于撕裂发生的主动检测方法就显得非常重要。任何撕裂故障发生之前，通常会受到猛烈撞击或严重磨损，因此，通过实时检测输送带表面在物料作用下出现的形貌变化，如凹坑、凸起、裂纹、破损、折皱等特征，可以对可能发生

7、的撕裂做出提前警告和预防。与其他无损检测技术相比，超声测距技术具有使用方便、成本较低、环境适应能力强、稳定工作能力好、检测速度快且对人身体无害的优点。本文基于现场可编程门阵列FPGA(FieldProgramma．bleGateArray)系统，采用超声换能器测量钢绳芯输送带表面距离信息的方法来描述输送带表面形貌变化，实现撕裂故障的提前预防。·46·煤矿机电2014年第6期1系统总体结构FPGA模块主要负责Gold伪随机码超声信号的产生、回波采样信号的互相关甄别及波形分析、数字滤波、数据计算、异步串行通信接口

8、的控制等。系统总体结构如图1所示。圈FPGA同醉TT^nTt4二*镕¨tlI型里茎垫l⋯⋯7’l一tl带通滤波l释H计时模块l+豳l时钟分lI地址生ll回波识别【’超声波接收lI频模块ll成器ll模块『▲+超声波发射l·十：

9、潞㈣。．I互相关法’-1测距模块温度补偿模块}．叫温度补偿模块H图1系统总体结构图上位机发送采集控制信号，实现程序仿真、综合及配置、根据系统预先设定好的算法，集成多路检测数据重