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概述

帶式輸送機是目前礦山、冶金、電力、建筑等部門廣泛采用的一種長距離連續運輸機械，是礦井生產的主要運輸設備，具有連續輸送能力強、運行效率高、易于實現自動控制等優點，但鋼繩芯輸送帶中鋼絲繩與鋼絲繩之間全由橡膠組成，內無其他材料，強度很低，在其運行過程中，常因石塊或金屬等硬銳的物體卡在某處并劃破輸送帶而造成輸送帶的縱向撕裂，由于大功率強力帶式輸送機的運行速度一般都較高，如不能及時發現、停車，將會撕裂整條輸送帶造成極大的直接和間接經濟損失。

專利技術發展狀況分析

本文選擇中國專利文獻數據庫（CNABS）、德溫特世界專利數據庫（DWPI）的專利數據進行分析，剔除掉噪音之后確定了最終數據分析樣本為1588篇，最后的檢索完成日期為2018年4月底。申請趨勢分析圖1顯示了1975年1月至2018年4月帶式輸送機縱向撕裂檢測專利申請量年度分布。從圖中可見，帶式輸送機縱向撕裂檢測在2000年之前處于技術萌芽階段，在2000年之后申請量呈逐年上升趨勢。中國專利的申請在2006年之前很少出現，經過近20年的技術積累，在2006年之后呈迅速增長的態勢，并一舉成為具有全球最大的申請量的國家。區域布局分析圖2顯示了1975年1月至2018年4月全球輸送帶縱向撕裂檢測專利區域分布，從圖2可以看出，在全球范圍內，中國帶式輸送機縱向撕裂檢測專利申請量最大，而在國外的717件專利申請之中，韓國、德國、日本、美國是最主要的申請國家，總共具有535件專利申請，占國外總量的可替代度影響力真實度74.6%。而其他182件外國申請中，蘇聯、澳大利亞、巴西等國都有較大申請，而這些國家基本都具有較大的煤礦生產企業，這充分說明輸送帶縱向撕裂檢測技術與相關產業的發展密切相關，專利保護為企業發展保駕護航。重要申請人分析本文還對輸送帶縱向撕裂檢測領域的重要申請人進行了分析。如圖3所示，韓國HYUNDAISTEEL和POSCO公司分別擁有36項和35項專利，成為全球輸送帶縱向撕裂專利申請量最大的兩個公司，而這兩家公司均為鋼鐵制造公司，尤其是HYUNDAISTEEL公司，為世界第二大的電爐鋼生產公司，也是韓國歷史最悠久的鋼鐵制造公司。由于在鋼鐵制造過程成需要皮帶機輸送大量的煤炭和礦材，該公司對輸送帶縱向撕裂檢測投入了較多的研究。而日本的BRIDGESTONECORP公司以29項專利位居第三位，該公司為世界第三大輪胎廠商，也是日本的著名橡膠和輪胎公司。該公司自1937年起開始生產皮帶，并對輸送帶運輸進行研究。國內輸送帶縱向撕裂檢測申請較多的為神華能源集團，該集團主要經營煤炭的生產和銷售。其次，中國礦業大學的申請量也較大。煤炭在采掘、生產、轉運、加工等過程中均會用到帶式輸送機，帶式輸送機的磨損、撕裂、損壞均會對煤炭生產帶來安全隱患和嚴重的經濟損失，進而帶動相關企業和單位對輸送帶縱向撕裂檢測進行研究。此外，圖4反映了主要申請人的專利申請在各技術分支的分布情況，根據各主要申請人專利引用情況，選擇了部分重要申請人進行繪圖。可以看出，各申請人在帶式輸送機縱向撕裂領域的技術研發側重點不同，沒有一個申請人在所有的技術分支都有專利布局。其中，韓國HYUNDAISTEEL公司和POSCO公司的專利申請以及中國神華能源的專利申請主要分布在機械式檢測分支；而美國GOODYEARG公司和日本BRIDGESTONE公司主要在嵌入導體式檢測分支研究較多；而中國礦業大學和德國PHOENIX公司以及韓國POSCO公司均對圖像檢測分支有較多研究，圖像檢測技術是各國研究的熱點，但由于各國申請量并不大，該技術還處于發展期，還不成熟。而德國的PHOENIX研究主要集中在射線檢測領域和圖像檢測領域。技術發展路線本文通過選取皮帶檢測領域的重要專利來梳理該領域的發展路線，得到皮帶縱向撕裂檢測技術演進圖，主要從嵌入導體式檢測方式、圖像檢測方式、射線檢測方式、機械式檢測方式進行分析。從圖5的技術發展圖可知，1972年左右出現了在皮帶中嵌入導電線圈，與檢測裝置耦合，形成檢測電路。

隨后導體式

檢測方式向合理布局線圈、減小損耗、提高抗疲勞度、減小線圈厚度、增加位置識別和優化識別方式等方面逐步改進。而在1986年出現利用相機記錄皮帶底部情況的專利，通過直接觀察的方式對輸送帶縱向撕裂檢測進行檢測。此后，圖像檢測的方法逐步發展，出現了增加了圖像識別模塊，自動識別撕裂缺陷的專利；隨后，還出現了通過二維圖像識別撕裂缺陷，并優化識別算法增強圖像檢測效果的相關專利。而對于射線檢測方式，在1985年左右出現了利用X-射線輻射皮帶，并利用接收屏采集圖像，并將圖像投影到顯示屏，進行人工監測的專利。由于射線檢測需要對射線輻射過的皮帶圖像進行采集，并對該圖像進行處理，識別縱向撕裂缺陷。因此，從圖5可以看出，射線檢測技術部分依賴于圖像檢測的發展。而從圖5可以看出，機械式檢測方式的研究主要圍繞檢測裝置的布置方式、檢測的靈敏度等方向進行。從圖5還可以看出，在20世紀80年代以前，國外對機械式撕裂檢測裝置的研究較多，但由于機械式檢測裝置受環境影響較大，誤判率較高，從20世紀80年代起，國內外研究人員逐步開展對非接觸的嵌入式檢測方式的研究，尤其是對嵌入導電體的檢測方式展開了大量的研究。機械式檢測和非接觸的嵌入式檢測均有不足，非接觸式的嵌入式檢測成本較高，機械式檢測方式可靠性較低。

本文通過對專利數據庫中進行檢索分析，基于獲得的樣本，從申請量年度分布、申請區域分布、重要申請以及技術演進等方面對帶式輸送機縱向撕裂檢測領域的專利技術狀況進行梳理分析，選取了該領域發展過程中具有代表性的典型技術方案進行了詳細的介紹，有助于全面了解輸送帶縱向撕裂檢測的基本發展態勢，對帶式輸送機的安全運轉有一定的指導意義。

作者:文慧 張虹 單位:國家知識產權局專利局專利審查協作四川中心