基于機(jī)器視覺皮帶撕裂檢測方法及保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】基于機(jī)器視覺皮帶撕裂檢測方法及保護(hù)系統(tǒng)，包括：圖像獲取模塊，光學(xué)檢測模塊，保護(hù)補(bǔ)償模塊；所述的圖像獲取模塊，包括：一字線激光發(fā)射器、CCD攝像機(jī)Ⅰ、CCD攝像機(jī)Ⅱ、機(jī)臺底座；所述的光學(xué)檢測模塊包括：撕裂檢測控制計(jì)算機(jī)；所述的保護(hù)補(bǔ)償模塊，包括：LED光源Ⅰ、LED光源Ⅱ、吹掃風(fēng)機(jī)和皮帶輸送機(jī)密封罩；所述的CCD攝像機(jī)Ⅰ、LED光源Ⅰ、一字線激光發(fā)射器、LED光源Ⅱ、CCD攝像機(jī)Ⅱ從左到右依次安裝在機(jī)臺底座上，CCD攝像機(jī)Ⅰ、LED光源Ⅰ、一字線激光發(fā)射器、LED光源Ⅱ、CCD攝像機(jī)Ⅱ的上方是皮帶底面；本發(fā)明準(zhǔn)確、高效、穩(wěn)定地檢測輸送機(jī)皮帶工作時可能產(chǎn)生的撕裂事故。
【專利說明】基于機(jī)器視覺皮帶撕裂檢測方法及保護(hù)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種檢查方法及系統(tǒng)，尤其涉及一種基于機(jī)器視覺皮帶撕裂檢測方法及保護(hù)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]皮帶輸送機(jī)是港口、礦山、電廠等企業(yè)運(yùn)輸煤炭的重要工具和設(shè)備，由于雜質(zhì)所引起的輸送機(jī)皮帶縱向撕裂事故時有發(fā)生，如果發(fā)現(xiàn)不及時，會導(dǎo)致整條皮帶撕裂損壞，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
[0003]為了解決這一技術(shù)難題，國內(nèi)外專家嘗試用很多種方法用于防撕裂檢測，例如沖擊檢測法來檢測皮帶介質(zhì)中沖擊力傳播、托輥異常受力檢測來分析托輥受力的異常狀況、超聲波法來檢測皮帶介質(zhì)中超聲波傳播、壓敏電阻法來檢測皮帶下方漏料、嵌入法在皮帶中嵌入導(dǎo)電橡膠、光導(dǎo)纖維等、機(jī)器視覺來提取皮帶撕裂的特征，依據(jù)智能算法判斷等；由于很多檢測手段在原理上存在一定缺陷，或是成本較高、后期維護(hù)繁瑣等原因，均無法保證準(zhǔn)確、穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)皮帶撕裂檢測的目的。
[0004]機(jī)器視覺方法是近幾年新提出的檢測手段，其優(yōu)點(diǎn)在于非接觸、無需設(shè)備改造，但由于圖像處理算法的復(fù)雜性不能滿足在線實(shí)時檢測的作業(yè)需求，尚未在實(shí)際生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。視覺檢測手段具有所見即所得的先天技術(shù)優(yōu)勢，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器視覺檢測方法也在逐步趨于成熟和完善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了準(zhǔn)確、高效、穩(wěn)定地檢測輸送機(jī)皮帶工作時可能產(chǎn)生的撕裂事故，本發(fā)明提供了基于機(jī)器視覺皮帶撕裂檢測方法及保護(hù)系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下:基于機(jī)器視覺皮帶撕裂保護(hù)系統(tǒng)，包括:圖像獲取模塊，光學(xué)檢測模塊，保護(hù)補(bǔ)償模塊；所述的圖像獲取模塊，包括:一字線激光發(fā)射器、CCD攝像機(jī)1、CCD攝像機(jī)I1、機(jī)臺底座；所述的光學(xué)檢測模塊包括:撕裂檢測控制計(jì)算機(jī)；所述的保護(hù)補(bǔ)償模塊，包括=LED光源1、LED光源I1、吹掃風(fēng)機(jī)和皮帶輸送機(jī)密封罩；所述的CXD攝像機(jī)1、LED光源1、一字線激光發(fā)射器、LED光源I1、CXD攝像機(jī)II從左到右依次安裝在機(jī)臺底座上，CXD攝像機(jī)1、LED光源1、一字線激光發(fā)射器、LED光源I1、CXD攝像機(jī)II的上方是皮帶底面；所述的皮帶底面包括:皮帶左側(cè)底面、皮帶水平底面、皮帶右側(cè)底面；皮帶輸送機(jī)密封罩置于機(jī)臺底座外圍并分別與皮帶左側(cè)底面、皮帶右側(cè)底面相連接；所述的吹掃風(fēng)機(jī)設(shè)置在皮帶右側(cè)底面下方。
[0007]所述的CXD攝像機(jī)I和CXD攝像機(jī)II的光軸相交且分別與水平面呈45度角；
[0008]所述的CXD攝像機(jī)I和CXD攝像機(jī)II均配備了廣角定焦鏡頭；
[0009]所述的一字線激光發(fā)射器將撕裂圖像特征提取的算法復(fù)雜度由二維降低到一維；
[0010]所述的光學(xué)檢測模塊與所述的圖像獲取模塊采用千兆以太網(wǎng)接口連接。[0011]基于機(jī)器視覺皮帶撕裂檢測方法，是在上述系統(tǒng)實(shí)施，具體步驟如下:
[0012]a、圖像獲取模塊將皮帶表面圖像實(shí)時地傳遞給光學(xué)檢測模塊，用于撕裂事故的在線檢測；
[0013]b、光學(xué)檢測模塊中的撕裂檢測控制計(jì)算機(jī)對每組的兩幀圖像依次進(jìn)行處理；
[0014]C、保護(hù)補(bǔ)償模塊中的皮帶輸送機(jī)密封罩將整個裝置進(jìn)行封閉，同時采用LED光源I和LED光源II在皮帶底部均勻補(bǔ)光。
[0015]本發(fā)明的有益效果在于:
[0016]1、圖像獲取模塊采用圖像處理方法用于檢測皮帶撕裂，具有非接觸的特點(diǎn)，避免了傳統(tǒng)檢測手段中參數(shù)耦合帶來的不穩(wěn)定性；CCD攝像機(jī)I和CCD攝像機(jī)II均對其進(jìn)行圖像獲取，能夠保證系統(tǒng)的容錯性，避免某一取像裝置的取像區(qū)域發(fā)生遮擋時，檢測裝置不會發(fā)生頻繁的虛警；機(jī)臺底座為特別訂制，保證了 CCD攝像機(jī)、LED光源和一字線激光發(fā)射器的穩(wěn)固和安裝角度的合理。
[0017]2、光學(xué)檢測模塊采用了雙CCD容錯機(jī)制，避免了由于灰塵、光照等因素帶來的虛警和誤警；光學(xué)檢測模塊與所述的圖像獲取模塊采用千兆以太網(wǎng)接口連接，能夠?qū)崿F(xiàn)皮帶機(jī)出口與控制室之間的長距離數(shù)據(jù)傳輸。
[0018]3、保護(hù)補(bǔ)償模塊的LED光源為封閉空間中CXD攝像機(jī)提供了足夠的光照強(qiáng)度；采用封閉空間和LED光源用于補(bǔ)光保證了 CCD攝像機(jī)在全天候光照條件下都能獲取到清晰圖像；吹掃風(fēng)機(jī)減少了所述的取像裝置附著粉塵；皮帶輸送機(jī)密封罩保證了所述的取像裝置不受到環(huán)境光線的影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]本發(fā)明共有附圖1幅。
[0020]圖1為本發(fā)明機(jī)器視覺皮帶撕裂保護(hù)系統(tǒng)的示意圖。
[0021]圖中序號說明:1、一字線激光發(fā)射器，2、(XD攝像機(jī)I，3、(XD攝像機(jī)11，4、機(jī)臺底座，5、LED光源I，6、LED光源II，7、皮帶輸送機(jī)密封罩，8、吹掃風(fēng)機(jī)9、一字線激光條紋，10、皮帶水平底面，U、皮帶左側(cè)底面，12、皮帶右側(cè)底面。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合本實(shí)施例和附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明:
[0023]基于機(jī)器視覺皮帶撕裂保護(hù)系統(tǒng)，包括:圖像獲取模塊，光學(xué)檢測模塊，保護(hù)補(bǔ)償模塊；所述的圖像獲取模塊，包括:一字線激光發(fā)射器1、CXD攝像機(jī)I 2、CXD攝像機(jī)II 3、機(jī)臺底座4 ;所述的光學(xué)檢測模塊包括:撕裂檢測控制計(jì)算機(jī)；所述的保護(hù)補(bǔ)償模塊，包括:LED光源I 5、LED光源II 6、吹掃風(fēng)機(jī)8和皮帶輸送機(jī)密封罩7 ;所述的CXD攝像機(jī)I 2、LED光源I 5、一字線激光發(fā)射器1、LED光源II 6、CXD攝像機(jī)II 3從左到右依次安裝在機(jī)臺底座上，CXD攝像機(jī)I 2、LED光源I 5、一字線激光發(fā)射器1、LED光源II 6、(XD攝像機(jī)II 3的上方是皮帶底面；所述的皮帶底面包括:皮帶左側(cè)底面11、皮帶水平底面10、皮帶右側(cè)底面
12;皮帶輸送機(jī)密封罩7置于機(jī)臺底座4外圍并分別與皮帶左側(cè)底面11、皮帶右側(cè)底面12相連接；所述的吹掃風(fēng)機(jī)8設(shè)置在皮帶右側(cè)底面12下方；所述的CXD攝像機(jī)I 2和CXD攝像機(jī)II 3的光軸相交且分別與水平面呈45度角；所述的CXD攝像機(jī)I 2和CXD攝像機(jī)II 3均配備了廣角定焦鏡頭；所述的一字線激光發(fā)射器I將撕裂圖像特征提取的算法復(fù)雜度由二維降低到一維；所述的光學(xué)檢測模塊與所述的圖像獲取模塊采用千兆以太網(wǎng)接口連接。
[0024]基于機(jī)器視覺皮帶撕裂檢測方法，是在上述系統(tǒng)實(shí)施，具體步驟如下:
[0025]a、圖像獲取模塊將皮帶表面圖像實(shí)時地傳遞給光學(xué)檢測模塊，用于撕裂事故的在線檢測；一字線激光發(fā)射器I向皮帶底面投射一條波長為650nm的紅色激光條紋作為輔助測量的結(jié)構(gòu)光，激光線的方向與皮帶傳輸方向垂直；CCD攝像機(jī)I 2和CCD攝像機(jī)II 3分別安裝在機(jī)臺底座左右兩端，其光軸相交且分別與水平面呈45度角，使用廣角定焦鏡頭盡量獲得較大的視場，保證取像范圍能夠覆蓋到整個皮帶的橫截面，其中，CCD攝像機(jī)I 2覆蓋包含皮帶左側(cè)底面11和皮帶水平底面10的視場，CXD攝像機(jī)II 3覆蓋包含皮帶右側(cè)底面12和皮帶水平底面10的視場；由于皮帶水平底面10是撕裂事故多發(fā)區(qū)域，CCD攝像機(jī)I 2和CCD攝像機(jī)II 3均對其進(jìn)行圖像獲取，能夠保證系統(tǒng)的容錯性，避免某一取像裝置的取像區(qū)域發(fā)生遮擋時，檢測裝置不會發(fā)生頻繁的虛警，一字線激光發(fā)射器1、(XD攝像機(jī)I 2和CXD攝像機(jī)II 3分別固定在機(jī)臺底座4上，確保設(shè)備的穩(wěn)固可靠。
[0026]b、光學(xué)檢測模塊中的撕裂檢測控制計(jì)算機(jī)對每組的兩幀圖像依次進(jìn)行處理；首先在圖像中提取出一字線激光條紋9的中心點(diǎn)，并將一字線激光條紋9中心的光強(qiáng)和曲率變化特征作為訓(xùn)練集用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練，訓(xùn)練后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠快速有效地根據(jù)圖像特征檢測皮帶撕裂，同時避免皮帶表面劃痕、污潰等給撕裂檢測帶來的干擾，針對最容易發(fā)生撕裂的皮帶水平底面10采用雙CCD容錯機(jī)制，當(dāng)CCD攝像機(jī)I 2檢測到撕裂時，則查看CCD攝像機(jī)II 3的檢測結(jié)果，確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，當(dāng)撕裂事故發(fā)生時，向操作室報(bào)警，同時在終端上顯示帶有撕裂特征的原始圖像便于操作人員確認(rèn)。
[0027]C、保護(hù)補(bǔ)償模塊中的皮帶輸送機(jī)密封罩7將整個裝置進(jìn)行封閉，同時采用LED光源I 5和LED光源II 6在皮帶底部均勻補(bǔ)光；為了要對快速運(yùn)動的皮帶獲取清晰穩(wěn)定的圖像用于分析，需要CCD攝像機(jī)以高速電子快門抓取圖像，而環(huán)境光照條件變化較大，無法保證全天候24小時達(dá)到穩(wěn)定的光照強(qiáng)度，因此使用皮帶輸送機(jī)密封罩7將整個裝置進(jìn)行封閉，同時采用LED光源I 5和LED光源II 6在皮帶底部均勻補(bǔ)光，這樣既保證了穩(wěn)定的光照條件，避免皮帶運(yùn)動所帶來的拖影，同時密閉的空間也有效抑制了粉塵、煤渣為圖像獲取帶來的噪聲。
[0028]本發(fā)明解決了機(jī)器視覺檢測手段在撕裂特征提取過程中算法過于復(fù)雜的難題，根據(jù)激光條紋連續(xù)性和曲率變化的分析判定撕裂事故具有較高的識別準(zhǔn)確率，能夠滿足皮帶輸送機(jī)作業(yè)時檢測撕裂事故的實(shí)時性要求，非接觸的檢測方式具有所見即所得的特點(diǎn)，具有很高的實(shí)用價值。
【權(quán)利要求】
1.基于機(jī)器視覺皮帶撕裂保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于包括:圖像獲取模塊，光學(xué)檢測模塊，保護(hù)補(bǔ)償模塊；所述的圖像獲取模塊，包括:一字線激光發(fā)射器(I)、CXD攝像機(jī)I (2)、CXD攝像機(jī)II (3)、機(jī)臺底座(4);所述的光學(xué)檢測模塊包括:撕裂檢測控制計(jì)算機(jī)；所述的保護(hù)補(bǔ)償模塊，包括:LED光源I (5)、LED光源II (6)、吹掃風(fēng)機(jī)(8)和皮帶輸送機(jī)密封罩(7);所述的CXD攝像機(jī)I (2)、LED光源I (5)、一字線激光發(fā)射器(1)、LED光源II (6)、(XD攝像機(jī)II(3)從左到右依次安裝在機(jī)臺底座(4)上，CXD攝像機(jī)I (2)、LED光源I (5)、一字線激光發(fā)射器(1)、LED光源II (6)、(XD攝像機(jī)II (3)的上方是皮帶底面；所述的皮帶底面包括:皮帶左側(cè)底面(11)、皮帶水平底面(10)、皮帶右側(cè)底面(12);皮帶輸送機(jī)密封罩(7)置于機(jī)臺底座(4)外圍并分別與皮帶左側(cè)底面(11)、皮帶右側(cè)底面(12)相連接；所述的吹掃風(fēng)機(jī)(8)設(shè)置在皮帶右側(cè)底面(12)下方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺皮帶撕裂保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述的CCD攝像機(jī)I (2)和CXD攝像機(jī)II (3)的光軸相交且分別與水平面呈45度角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于機(jī)器視覺皮帶撕裂保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述的CXD攝像機(jī)I (2)和CXD攝像機(jī)II (3)均配備了廣角定焦鏡頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺皮帶撕裂保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述的一字線激光發(fā)射器(I)將撕裂圖像特征提取的算法復(fù)雜度由二維降低到一維。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺皮帶撕裂保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述的光學(xué)檢測模塊與所述的圖像獲取模塊采用千兆以太網(wǎng)接口連接。
6.基于機(jī)器視覺皮帶撕裂檢測方法，是在權(quán)I所述的系統(tǒng)中實(shí)施，其特征在于:具體步驟如下: a、圖像獲取模塊將皮帶表面圖像實(shí)時地傳遞給光學(xué)檢測模塊，用于撕裂事故的在線檢測； b、光學(xué)檢測模塊中的撕裂檢測控制計(jì)算機(jī)對每組的兩幀圖像依次進(jìn)行處理； C、保護(hù)補(bǔ)償模塊中的皮帶輸送機(jī)密封罩(7)將整個裝置進(jìn)行封閉，同時采用LED光源I (5)和LED光源II (6)在皮帶底部均勻補(bǔ)光。
【文檔編號】B65G43/02GK103662726SQ201310603311
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】劉建青 申請人:大連日佳電子有限公司