CN114719762A - 一种隔爆设备平面结合面间隙检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隔爆设备平面结合面间隙检测方法及装置。本发明通过图像处理方式在线检测隔爆设备平面结合面间隙,非接触测量,安全性较高,解决了人工塞尺检测效率低下且无法对带电设备进行在线检测的弊端,对于提升检验效率,提高井下效能具有重要意义;相比于其他机器视觉检测缝隙方法,本发明解决了由于测量角度对测量结果的影响,通过两路激光模组定位实现了任意角度下的测量精度,有效简化了使用方法,适用于便携式隔爆间隙检测仪表,避免了人为操作仪器时由于角度偏差造成的测量误差。
Description
技术领域
本发明涉及隔爆设备平面结合面间隙检测技术领域,尤其涉及一种隔爆设备平面结合面间隙检测方法及装置。
背景技术
煤矿井下隔爆设备种类众多,隔爆设备隔爆间隙是否合规直接影响着井下安全生产。GB3836.2《***性环境第2部分:由隔爆外壳“d”保护的设备》中明确规定隔爆设备外壳平面结合面最大间隙不得超过0.5mm。隔爆间隙检测主要指的两方面:一是厂家对隔爆设备进行出厂检验时,批量进行的检测检验;二是井下检查时对井下隔爆设备的检查。
传统隔爆间隙检测方法主要靠塞尺检测,通过切换不同规格塞尺来进行间隙检测,该方法操作繁琐,效率低下,不利于批量产品的检测检验,同时该方法不适用于井下带电运行的隔爆设备在线检测。部分厂家设计的基于机器视觉方式的间隙在线检测方法在实际应用中无法避免因为参照物及测量角度问题导致的测量误差,无法实现便携式移动检测过程中的高精度测量,使用场景受限。
发明内容
针对上述技术中存在的隔爆设备平面结合面间隙检测方法效率低,以及无法避免因为参照物及测量角度问题导致的测量误差的技术问题,本发明提出了一种隔爆设备平面结合面间隙检测方法及装置。
一方面,本发明提出了一种隔爆设备平面结合面间隙检测方法,包括以下步骤:
计算两路激光模组之间的线段与其投影之间的夹角,所述投影由所述两路激光模组之间的线段投影到待测间隙所在平面上形成;
根据所述夹角和所述两路激光模组之间的线段计算两路激光在所述待测间隙所在平面上的间距;
通过摄像模组计算所述两路激光在所述待测间隙所在平面上的间距方向上的像素数量以及所述待测间隙宽度方向上的像素数量;
根据所述两路激光在所述待测间隙所在平面上的间距、所述两路激光在所述待测间隙所在平面上的间距方向上的像素数量以及所述待测间隙宽度方向上的像素数量计算所述待测间隙的实际宽度。
在一些实施例中,计算所述两路激光模组之间的线段与其投影之间的夹角的步骤为:两路激光模组同时发射出两路激光到所述待测间隙所在平面,利用相位法激光测距的方式定位所述两路激光模组各自的探测距离,根据所述两路激光模组各自的探测距离和所述两路激光模组之间的线段计算所述两路激光在所述待测间隙所在平面的投影角度,所述投影角度即为所述夹角。
在一些实施例中,通过所述摄像模组计算像素数量的步骤为:通过所述摄像模组的摄像头获取原始图像,将所述原始图像转化为灰度图像;利用直方图均衡化调节所述灰度图像的对比度;利用所述摄像模组的运算处理单元采集处理像素数据。
在一些实施例中,所述待测间隙的边界非线性均匀,分别计算所述待测间隙对应右边界的右边界最大值和右边界最小值,所述待测间隙对应左边界的左边界最大值和左边界最小值,在所述右边界最大值与所述右边界最小值之和的二分之一处取一条右边界间隙中心线,在所述左边界最大值与所述左边界最小值之和的二分之一处取一条左边界间隙中心线,所述右边界间隙中心线与所述左边界间隙中心线之间的距离为所述待测间隙的宽度。
在一些实施例中,通过所述摄像模组进行图像采集时根据现场环境选择是否开启所述摄像模组的补光灯。
在一些实施例中,所述摄像头为CCD摄像头。
另一方面,本发明提出了一种隔爆设备平面结合面间隙检测装置,包括:
激光模组,所述激光模组用于动态标定测量尺寸;
摄像模组,所述摄像模组与所述激光模组设置在一个平面内,所述摄像模组用于对待测区域进行图像采集和数据处理;
遮光面罩,所述遮光面罩用于防止杂光干扰。
在一些实施例中,所述激光模组包括两路激光模组,通过所述两路激光模组定位测量角度,进而对测量尺寸进行动态标定。
在一些实施例中,所述摄像模组包括:
摄像头,所述摄像头用于获取原始图像;
运算处理单元,所述运算处理单元与所述激光模组电连接,所述运算处理单元用于采集处理数据;
电源模块,所述电源模块为所述摄像模组提供电源。
在一些实施例中,所述摄像模组还包括补光灯,所述补光灯用于增强图像对比度。
相对于现有技术,本发明的有益效果为:
本发明通过图像处理方式在线检测隔爆设备平面结合面间隙,非接触测量,安全性较高,解决了人工塞尺检测效率低下且无法对带电设备进行在线检测的弊端,对于提升检验效率,提高井下效能具有重要意义;
相比于其他机器视觉检测缝隙方法,本发明解决了由于测量角度对测量结果的影响,通过两路激光模组定位实现了任意角度下的测量精度,有效简化了使用方法,适用于便携式隔爆间隙检测仪表,避免了人为操作仪器时由于角度偏差造成的测量误差。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1为隔爆设备平面结合面间隙检测装置示意图;
图2为两路激光模组之间的线段与其投影之间的夹角示意图;
图3为待测间隙宽度计算示意图;
附图标记说明:
摄像模组1、激光模组2、遮光面罩3、待测间隙4、待测间隙所在平面5、左边界间隙中心线6、右边界间隙中心线7。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的隔爆设备平面结合面间隙检测方法及装置。
如图1所示,本发明的隔爆设备平面结合面间隙检测装置,包括激光模组2、摄像模组1和遮光面罩3。
激光模组2用于动态标定测量尺寸,激光模组2包括两组激光模组,通过两路激光模组定位测量角度,进而对测量尺寸进行动态标定。在工作过程中,两路激光模组发射出两路激光到待测间隙所在平面5。
摄像模组1与激光模组2设置在一个平面内,摄像模组1用于对待测区域进行图像采集和数据处理。摄像模组1包括摄像头、运算处理单元、电源模块和补光灯。
摄像头用于获取原始图像,在一些实施例中摄像头为CCD摄像头,CCD摄像头获得的原始图像是真彩图像,需要先将真彩图像转化为灰度图像,同时利用直方图均衡化来调节图像的对比度。
运算处理单元与激光模组2电连接,运算处理单元用于采集处理数据。激光模组2发射激光到待测间隙所在平面5,用相位法激光测距的方式定位探测距离数据,激光模组2将探测距离数据传输到运算处理单元。
电源模块,电源模块为摄像模组1提供电源。
补光灯用于增强图像对比度,当隔爆设备在井下恶劣环境导致隔爆间隙与背景不易区分时,通过补光灯增强图像对比度。
遮光面罩3用于防止杂光干扰。
隔爆设备平面结合面间隙检测方法,包括以下步骤:
S1:计算两路激光模组之间的线段与其投影之间的夹角,该投影由两路激光模组之间的线段投影到待测间隙所在平面上形成;
S2:根据夹角和两路激光模组之间的线段计算两路激光在待测间隙所在平面5上的间距;
S3:通过摄像模组1计算两路激光在待测间隙所在平面5上的间距方向上的像素数量以及待测间隙4宽度方向上的像素数量;
S4:根据两路激光在待测间隙所在平面5上的间距、两路激光在待测间隙所在平面5上的间距方向上的像素数量以及待测间隙4宽度方向上的像素数量计算待测间隙4的实际宽度。
步骤S1中计算两路激光模组之间的线段与其投影之间的夹角的步骤为:两路激光模组同时发射出两路激光到待测间隙所在平面5,利用相位法激光测距的方式定位两路激光模组各自的探测距离,根据两路激光模组各自的探测距离和两路激光模组之间的线段计算两路激光在待测间隙所在平面5的投影角度,投影角度即为夹角。如图2所示,两路激光模组之间的线段与其投影之间的夹角为α,两路激光的探测距离分别为t1和t2,两路激光模组之间的线段长度为L,则α=arcsin(|t1-t2|/L)。
步骤S2中根据夹角和两路激光模组之间的线段计算两路激光在待测间隙所在平面5上的间距,其中,夹角为α,两路激光模组之间的线段长度为L,则两路激光在待测间隙所在平面5上的间距b=L×cosα。
步骤S3中通过摄像模组1计算像素数量的步骤为:通过摄像模组1的摄像头获取原始图像,将原始图像转化为灰度图像;利用直方图均衡化调节灰度图像的对比度;利用摄像模组1的运算处理单元采集处理像素数据。针对现场环境选择是否开启补光灯,通过摄像模组1的摄像头采集原始图像,原始图像为真彩图像时,先将真彩图像转化为灰度图像,利用直方图均衡化来调节图像的对比度。
可以理解的是,两路激光在待测间隙所在平面5上成像为两个亮点,该亮点能够被摄像模组1清晰识别捕捉。在测量过程中确保两个亮点在摄像模组的摄像头的视野范围内。
步骤S4中根据两路激光在待测间隙所在平面5上的间距、两路激光在待测间隙所在平面5上的间距方向上的像素数量以及待测间隙4宽度方向上的像素数量计算待测间隙4的实际宽度。其中,两路激光在待测间隙所在平面5上的间距为b,两路激光在待测间隙所在平面5上的间距方向上的像素数量记为H,待测间隙4宽度方向上的像素数量记为h,待测间隙4的实际宽度d=(b×h)/H。
通过摄像模组1计算两路激光在待测间隙所在平面5上的间距方向上的像素数量时,计算的是长度b方向上的像素数量。
通过摄像模组1计算待测间隙4宽度方向上的像素数量时,由于待测间隙4的边界非线性均匀,因此分别计算待测间隙4对应右边界的右边界最大值和右边界最小值,待测间隙4对应左边界的左边界最大值和左边界最小值,在右边界最大值与右边界最小值之和的二分之一处取一条右边界间隙中心线7,在左边界最大值与左边界最小值之和的二分之一处取一条左边界间隙中心线6,右边界间隙中心线7与左边界间隙中心线6之间的距离为待测间隙4的宽度。左边界最大值和左边界最小值分别为X1max和X1min,右边界最大值与右边界最小值分别为X2max和X2min,分别在(X1min+X1max)/2和(X2min+X2max)/2处取两条间隙中心线,记两条中心线距离为d。像素数量h为宽度d方向上的像素数量。
另外,可以理解的是,在测量待测间隙4的宽度时需要确保待测间隙4处于摄像模组1的摄像头视野范围内。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述可以针对不同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种隔爆设备平面结合面间隙检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
计算两路激光模组之间的线段与其投影之间的夹角,所述投影由所述两路激光模组之间的线段投影到待测间隙所在平面上形成;
根据所述夹角和所述两路激光模组之间的线段计算两路激光在所述待测间隙所在平面上的间距;
通过摄像模组计算所述两路激光在所述待测间隙所在平面上的间距方向上的像素数量以及所述待测间隙宽度方向上的像素数量;
根据所述两路激光在所述待测间隙所在平面上的间距、所述两路激光在所述待测间隙所在平面上的间距方向上的像素数量以及所述待测间隙宽度方向上的像素数量计算所述待测间隙的实际宽度。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,计算所述两路激光模组之间的线段与其投影之间的夹角的步骤为:两路激光模组同时发射出两路激光到所述待测间隙所在平面,利用相位法激光测距的方式定位所述两路激光模组各自的探测距离,根据所述两路激光模组各自的探测距离和所述两路激光模组之间的线段计算所述两路激光在所述待测间隙所在平面的投影角度,所述投影角度即为所述夹角。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,通过所述摄像模组计算像素数量的步骤为:通过所述摄像模组的摄像头获取原始图像,将所述原始图像转化为灰度图像;利用直方图均衡化调节所述灰度图像的对比度;利用所述摄像模组的运算处理单元采集处理像素数据。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述待测间隙的边界非线性均匀,分别计算所述待测间隙对应右边界的右边界最大值和右边界最小值,所述待测间隙对应左边界的左边界最大值和左边界最小值,在所述右边界最大值与所述右边界最小值之和的二分之一处取一条右边界间隙中心线,在所述左边界最大值与所述左边界最小值之和的二分之一处取一条左边界间隙中心线,所述右边界间隙中心线与所述左边界间隙中心线之间的距离为所述待测间隙的宽度。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,通过所述摄像模组进行图像采集时根据现场环境选择是否开启所述摄像模组的补光灯。
6.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述摄像头为CCD摄像头。
7.一种隔爆设备平面结合面间隙检测装置,其特征在于,用于实施如权利要求1-6任一所述的方法,包括:
激光模组,所述激光模组用于动态标定测量尺寸;
摄像模组,所述摄像模组与所述激光模组设置在一个平面内,所述摄像模组用于对待测区域进行图像采集和数据处理;
遮光面罩,所述遮光面罩用于防止杂光干扰。
8.如权利要求7所述的装置,其特征在于,所述激光模组包括两路激光模组,通过所述两路激光模组定位测量角度,进而对测量尺寸进行动态标定。
9.如权利要求7所述的装置,其特征在于,所述摄像模组包括:
摄像头,所述摄像头用于获取原始图像;
运算处理单元,所述运算处理单元与所述激光模组电连接,所述运算处理单元用于采集处理数据;
电源模块,所述电源模块为所述摄像模组提供电源。
10.如权利要求9所述的装置,其特征在于,所述摄像模组还包括补光灯,所述补光灯用于增强图像对比度。
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