CN103662726A - 基于机器视觉皮带撕裂检测方法及保护*** - Google Patents

基于机器视觉皮带撕裂检测方法及保护*** Download PDF

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Abstract

基于机器视觉皮带撕裂检测方法及保护***,包括:图像获取模块,光学检测模块,保护补偿模块;所述的图像获取模块,包括:一字线激光发射器、CCD摄像机Ⅰ、CCD摄像机Ⅱ、机台底座;所述的光学检测模块包括:撕裂检测控制计算机;所述的保护补偿模块,包括:LED光源Ⅰ、LED光源Ⅱ、吹扫风机和皮带输送机密封罩;所述的CCD摄像机Ⅰ、LED光源Ⅰ、一字线激光发射器、LED光源Ⅱ、CCD摄像机Ⅱ从左到右依次安装在机台底座上,CCD摄像机Ⅰ、LED光源Ⅰ、一字线激光发射器、LED光源Ⅱ、CCD摄像机Ⅱ的上方是皮带底面;本发明准确、高效、稳定地检测输送机皮带工作时可能产生的撕裂事故。

Description

基于机器视觉皮带撕裂检测方法及保护***
技术领域
本发明涉及一种检查方法及***,尤其涉及一种基于机器视觉皮带撕裂检测方法及保护***。
背景技术
皮带输送机是港口、矿山、电厂等企业运输煤炭的重要工具和设备,由于杂质所引起的输送机皮带纵向撕裂事故时有发生,如果发现不及时,会导致整条皮带撕裂损坏,造成巨大的经济损失。
为了解决这一技术难题,国内外专家尝试用很多种方法用于防撕裂检测,例如冲击检测法来检测皮带介质中冲击力传播、托辊异常受力检测来分析托辊受力的异常状况、超声波法来检测皮带介质中超声波传播、压敏电阻法来检测皮带下方漏料、嵌入法在皮带中嵌入导电橡胶、光导纤维等、机器视觉来提取皮带撕裂的特征,依据智能算法判断等;由于很多检测手段在原理上存在一定缺陷,或是成本较高、后期维护繁琐等原因,均无法保证准确、稳定地实现皮带撕裂检测的目的。
机器视觉方法是近几年新提出的检测手段,其优点在于非接触、无需设备改造,但由于图像处理算法的复杂性不能满足在线实时检测的作业需求,尚未在实际生产中得到广泛应用。视觉检测手段具有所见即所得的先天技术优势,随着计算机技术的不断发展,机器视觉检测方法也在逐步趋于成熟和完善。
发明内容
为了准确、高效、稳定地检测输送机皮带工作时可能产生的撕裂事故,本发明提供了基于机器视觉皮带撕裂检测方法及保护***。
本发明的具体技术方案如下:基于机器视觉皮带撕裂保护***,包括:图像获取模块,光学检测模块,保护补偿模块;所述的图像获取模块,包括:一字线激光发射器、CCD摄像机Ⅰ、CCD摄像机Ⅱ、机台底座;所述的光学检测模块包括:撕裂检测控制计算机;所述的保护补偿模块,包括:LED光源Ⅰ、LED光源Ⅱ、吹扫风机和皮带输送机密封罩;所述的CCD摄像机Ⅰ、LED光源Ⅰ、一字线激光发射器、LED光源Ⅱ、CCD摄像机Ⅱ从左到右依次安装在机台底座上,CCD摄像机Ⅰ、LED光源Ⅰ、一字线激光发射器、LED光源Ⅱ、CCD摄像机Ⅱ的上方是皮带底面;所述的皮带底面包括:皮带左侧底面、皮带水平底面、皮带右侧底面;皮带输送机密封罩置于机台底座***并分别与皮带左侧底面、皮带右侧底面相连接;所述的吹扫风机设置在皮带右侧底面下方。
所述的CCD摄像机Ⅰ和CCD摄像机Ⅱ的光轴相交且分别与水平面呈45度角;
所述的CCD摄像机Ⅰ和CCD摄像机Ⅱ均配备了广角定焦镜头;
所述的一字线激光发射器将撕裂图像特征提取的算法复杂度由二维降低到一维;
所述的光学检测模块与所述的图像获取模块采用千兆以太网接口连接。
基于机器视觉皮带撕裂检测方法,是在上述***实施,具体步骤如下:
a、图像获取模块将皮带表面图像实时地传递给光学检测模块,用于撕裂事故的在线检测;
b、光学检测模块中的撕裂检测控制计算机对每组的两帧图像依次进行处理;
c、保护补偿模块中的皮带输送机密封罩将整个装置进行封闭,同时采用LED光源Ⅰ和LED光源Ⅱ在皮带底部均匀补光。
本发明的有益效果在于:
1、图像获取模块采用图像处理方法用于检测皮带撕裂,具有非接触的特点,避免了传统检测手段中参数耦合带来的不稳定性;CCD摄像机Ⅰ和CCD摄像机Ⅱ均对其进行图像获取,能够保证***的容错性,避免某一取像装置的取像区域发生遮挡时,检测装置不会发生频繁的虚警;机台底座为特别订制,保证了CCD摄像机、LED光源和一字线激光发射器的稳固和安装角度的合理。
2、光学检测模块采用了双CCD容错机制,避免了由于灰尘、光照等因素带来的虚警和误警;光学检测模块与所述的图像获取模块采用千兆以太网接口连接,能够实现皮带机出口与控制室之间的长距离数据传输。
3、保护补偿模块的LED光源为封闭空间中CCD摄像机提供了足够的光照强度;采用封闭空间和LED光源用于补光保证了CCD摄像机在全天候光照条件下都能获取到清晰图像;吹扫风机减少了所述的取像装置附着粉尘;皮带输送机密封罩保证了所述的取像装置不受到环境光线的影响。
附图说明
本发明共有附图1幅。
图1为本发明机器视觉皮带撕裂保护***的示意图。
图中序号说明:1、一字线激光发射器,2、CCD摄像机Ⅰ,3、CCD摄像机Ⅱ,4、机台底座,5、LED光源Ⅰ,6、LED光源Ⅱ,7、皮带输送机密封罩,8、吹扫风机9、一字线激光条纹,10、皮带水平底面,11、皮带左侧底面,12、皮带右侧底面。
具体实施方式
下面结合本实施例和附图对本发明进一步说明:
基于机器视觉皮带撕裂保护***,包括:图像获取模块,光学检测模块,保护补偿模块;所述的图像获取模块,包括:一字线激光发射器1、CCD摄像机Ⅰ2、CCD摄像机Ⅱ3、机台底座4;所述的光学检测模块包括:撕裂检测控制计算机;所述的保护补偿模块,包括:LED光源Ⅰ5、LED光源Ⅱ6、吹扫风机8和皮带输送机密封罩7;所述的CCD摄像机Ⅰ2、LED光源Ⅰ5、一字线激光发射器1、LED光源Ⅱ6、CCD摄像机Ⅱ3从左到右依次安装在机台底座上,CCD摄像机Ⅰ2、LED光源Ⅰ5、一字线激光发射器1、LED光源Ⅱ6、CCD摄像机Ⅱ3的上方是皮带底面;所述的皮带底面包括:皮带左侧底面11、皮带水平底面10、皮带右侧底面12;皮带输送机密封罩7置于机台底座4***并分别与皮带左侧底面11、皮带右侧底面12相连接;所述的吹扫风机8设置在皮带右侧底面12下方;所述的CCD摄像机Ⅰ2和CCD摄像机Ⅱ3的光轴相交且分别与水平面呈45度角;所述的CCD摄像机Ⅰ2和CCD摄像机Ⅱ3均配备了广角定焦镜头;所述的一字线激光发射器1将撕裂图像特征提取的算法复杂度由二维降低到一维;所述的光学检测模块与所述的图像获取模块采用千兆以太网接口连接。
基于机器视觉皮带撕裂检测方法,是在上述***实施,具体步骤如下:
a、图像获取模块将皮带表面图像实时地传递给光学检测模块,用于撕裂事故的在线检测;一字线激光发射器1向皮带底面投射一条波长为650nm的红色激光条纹作为辅助测量的结构光,激光线的方向与皮带传输方向垂直;CCD摄像机Ⅰ2和CCD摄像机Ⅱ3分别安装在机台底座左右两端,其光轴相交且分别与水平面呈45度角,使用广角定焦镜头尽量获得较大的视场,保证取像范围能够覆盖到整个皮带的横截面,其中,CCD摄像机Ⅰ2覆盖包含皮带左侧底面11和皮带水平底面10的视场,CCD摄像机Ⅱ3覆盖包含皮带右侧底面12和皮带水平底面10的视场;由于皮带水平底面10是撕裂事故多发区域,CCD摄像机Ⅰ2和CCD摄像机Ⅱ3均对其进行图像获取,能够保证***的容错性,避免某一取像装置的取像区域发生遮挡时,检测装置不会发生频繁的虚警,一字线激光发射器1、CCD摄像机Ⅰ2和CCD摄像机Ⅱ3分别固定在机台底座4上,确保设备的稳固可靠。
b、光学检测模块中的撕裂检测控制计算机对每组的两帧图像依次进行处理;首先在图像中提取出一字线激光条纹9的中心点,并将一字线激光条纹9中心的光强和曲率变化特征作为训练集用于神经网络的训练,训练后的神经网络能够快速有效地根据图像特征检测皮带撕裂,同时避免皮带表面划痕、污渍等给撕裂检测带来的干扰,针对最容易发生撕裂的皮带水平底面10采用双CCD容错机制,当CCD摄像机Ⅰ2检测到撕裂时,则查看CCD摄像机Ⅱ3的检测结果,确保检测结果的准确性,当撕裂事故发生时,向操作室报警,同时在终端上显示带有撕裂特征的原始图像便于操作人员确认。
c、保护补偿模块中的皮带输送机密封罩7将整个装置进行封闭,同时采用LED光源Ⅰ5和LED光源Ⅱ6在皮带底部均匀补光;为了要对快速运动的皮带获取清晰稳定的图像用于分析,需要CCD摄像机以高速电子快门抓取图像,而环境光照条件变化较大,无法保证全天候24小时达到稳定的光照强度,因此使用皮带输送机密封罩7将整个装置进行封闭,同时采用LED光源Ⅰ5和LED光源Ⅱ6在皮带底部均匀补光,这样既保证了稳定的光照条件,避免皮带运动所带来的拖影,同时密闭的空间也有效抑制了粉尘、煤渣为图像获取带来的噪声。
本发明解决了机器视觉检测手段在撕裂特征提取过程中算法过于复杂的难题,根据激光条纹连续性和曲率变化的分析判定撕裂事故具有较高的识别准确率,能够满足皮带输送机作业时检测撕裂事故的实时性要求,非接触的检测方式具有所见即所得的特点,具有很高的实用价值。

Claims (6)

1.基于机器视觉皮带撕裂保护***,其特征在于包括:图像获取模块,光学检测模块,保护补偿模块;所述的图像获取模块,包括:一字线激光发射器(1)、CCD摄像机Ⅰ(2)、CCD摄像机Ⅱ(3)、机台底座(4);所述的光学检测模块包括:撕裂检测控制计算机;所述的保护补偿模块,包括:LED光源Ⅰ(5)、LED光源Ⅱ(6)、吹扫风机(8)和皮带输送机密封罩(7);所述的CCD摄像机Ⅰ(2)、LED光源Ⅰ(5)、一字线激光发射器(1)、LED光源Ⅱ(6)、CCD摄像机Ⅱ(3)从左到右依次安装在机台底座(4)上,CCD摄像机Ⅰ(2)、LED光源Ⅰ(5)、一字线激光发射器(1)、LED光源Ⅱ(6)、CCD摄像机Ⅱ(3)的上方是皮带底面;所述的皮带底面包括:皮带左侧底面(11)、皮带水平底面(10)、皮带右侧底面(12);皮带输送机密封罩(7)置于机台底座(4)***并分别与皮带左侧底面(11)、皮带右侧底面(12)相连接;所述的吹扫风机(8)设置在皮带右侧底面(12)下方。
2.根据权利要求1所述的基于机器视觉皮带撕裂保护***,其特征在于:所述的CCD摄像机Ⅰ(2)和CCD摄像机Ⅱ(3)的光轴相交且分别与水平面呈45度角。
3.根据权利要求1或2所述的基于机器视觉皮带撕裂保护***,其特征在于:所述的CCD摄像机Ⅰ(2)和CCD摄像机Ⅱ(3)均配备了广角定焦镜头。
4.根据权利要求1所述的基于机器视觉皮带撕裂保护***,其特征在于:所述的一字线激光发射器(1)将撕裂图像特征提取的算法复杂度由二维降低到一维。
5.根据权利要求1所述的基于机器视觉皮带撕裂保护***,其特征在于:所述的光学检测模块与所述的图像获取模块采用千兆以太网接口连接。
6.基于机器视觉皮带撕裂检测方法,是在权1所述的***中实施,其特征在于:具体步骤如下:
a、图像获取模块将皮带表面图像实时地传递给光学检测模块,用于撕裂事故的在线检测;
b、光学检测模块中的撕裂检测控制计算机对每组的两帧图像依次进行处理;
c、保护补偿模块中的皮带输送机密封罩(7)将整个装置进行封闭,同时采用LED光源Ⅰ(5)和LED光源Ⅱ(6)在皮带底部均匀补光。
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