專利名稱：圖像分析實時檢測軸瓦振動的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種圖像分析方法，尤其是一種圖像分析實時檢測軸瓦振動的方法。
二背景技術：
軸承是軸及其他旋轉構件的重要支承，是最早采用專業(yè)化大批量生產(chǎn)方式的機械基礎部 件之一。袖承的應用領域很廣泛，包括火車汽車、礦業(yè)機械、軋鋼煉鋼、航天航空和電力機 械等方面。軸承分為滾動軸承和滑動軸承，目前應用最廣泛的是滾動軸承，它具有很多方面 的優(yōu)點，例如磨擦系數(shù)低、維護方便、結構簡單。正是這些優(yōu)點，使其應用在了工業(yè)傳動 的各個方面。
但是軸承不可能始終穩(wěn)定地工作，受設計參數(shù)、制造誤差、工作條件、安裝參數(shù)等影響， 軸承總會出現(xiàn)一定程度的振動，并且還會帶動軸及其它部件的振動。當然在日常的工業(yè)使用 中，小于一定振幅的振動是完全可以接受的。但是這個振動一旦超出了界限就會產(chǎn)生意想不 到的后果傳動軸的斷裂、軸瓦的損壞、附近機器的損壞、甚至會危及到操作工人的生命安 全。所以針對軸瓦、軸承及主軸的振動檢測巳經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的部分。
&.有類似的產(chǎn)品主要是基于磁敏傳感器和激光的方法。
第一種方法采用磁敏傳感器作為探測器件，把振動信號轉換成為模擬的電信號再進行相 應的處理。而基于激光的方法是儀器發(fā)出激光光束，光束被測量表面漫反射到位移傳感器上， 通過位移傳感器所感應到光束位置的不同，測量被測物體位置的變化。
使用這兩類方法制造的檢測儀具有設計靈敏度高的優(yōu)點，但由于實際使用環(huán)境非常復雜， 磁敏傳感器會受到旁邊磁信號等噪聲的干擾，會出現(xiàn)測量不準的情況。并且這類檢測儀安裝 條件復雜，在安裝時要求磁敏傳感器距離被檢測物體非常近，距離一般要求在毫米的級別， 只有這樣才能感測到微小的磁場的變化。這種安裝要求會產(chǎn)生很大的危險，振幅過大或是人 為的誤操作都會對傳感器造成致命的損壞。
使用激光的檢測儀，雖然可以避免近距離測量，但操作專業(yè)性要求極高，且需要在軸上安 裝位移傳感器，需要停機操作。
這兩類儀器都不能做到實時監(jiān)控和報警，需要人員實時操作。而且市場上的價格都非常高， 平均售價都在數(shù)十萬人民幣。
三、 發(fā)明內容1、 發(fā)明目的本發(fā)明的主要目的是針對目前各種檢測儀造價昂貴，難以進行多點檢測并 且安裝復雜，操作專業(yè)性要求高，不能做到自動報警這些問題，提供了一種的圖像分析在軸 瓦振動檢測上的應用方法，該方法可以大大的降低成本，可進行多點檢測，并可在相對較遠 的距離進行檢測，并且這一距離隨著圖像采集設備的成像效果可以成倍擴大。該方法將振動 的記錄以坐標軸的方式顯示在顯示屏上，并將記錄寫入數(shù)據(jù)庫以便長期觀察，克服了原來的 檢測儀的不足之處。
2、 技術方案(1)將圖像采集設備安裝在支架上，其鏡頭對準軸承的中心位置，并使其 與軸承的橫切面垂直，圖像采集設備通過電纜與計算機接口連接；(2)在計算機顯示器上顯 示出軸承的圖像，根據(jù)顯示的圖像對圖像采集設備進行微調至圖像效果最佳時止，拍攝并保 存棋盤擺放位置的圖像；((3)對失真矯正參數(shù)進行調整并保薦，保存經(jīng)過矯正的圖像；(4) 計算機通過識別不同時刻軸承位置，判斷軸承振動的幅度大小并進行記錄。
其中步驟(4)包括以下步驟(40)起始，載入保存的失真矯正參數(shù)，并檢查圖像采集 設備是否能正常工作，如不能正常工作則給出提示；(41)從圖像采集設備上，采集一張圖像； (42)計算出軸承的邊緣位置， 一般用它邊緣的縱坐標表示；(43)將剛才記錄到的邊緣值與 上一次的記錄到的邊緣值做運算，以計算出振動幅度，如果是第一次運算，則采用參數(shù)校正 時記錄的邊緣做運算；(44)根據(jù)振動的幅度在坐標軸上畫上相應長度的豎線，以表示振動幅 度的大小；(45)如果發(fā)現(xiàn)振動幅度過大，則執(zhí)行步驟(46)，如果檢測的結果是正常的，則 執(zhí)行步驟(47); (46)計算機發(fā)出報警聲，提示工作人員進行故障檢修，并使整個系統(tǒng)停機。
3、 有益效果本發(fā)明所提供的一種圖像分析在軸瓦振動進行實時檢測的應用通過對軟件 和硬件的有效結合利用，自動實時地對軸承振動情況進行檢測。相對各種昂貴的檢測設備， 不僅大大降低了成本，也允許增加大量的檢測點，并使得檢測距離可以相對較遠，降低設備 的安裝復雜度。同時本方法使用圖像采集設備對軸瓦本身不會造成任何損傷。不需要工作人 員實時操作檢測設備，提高了工作的效率。
四

圖1為安裝有圖像采集設備的支架結構示意圖； 圖2為對圖像采集設備進行安裝時的流程圖； 圖3為對圖像進行失真校正時的流程圖； 圖4為對圖像進行水平校正時的流程圖;圖5為圖像采集設備進行正常的檢測工作時的流程圖。 五具體實施例方式
下面結合附圖對最佳實施例進行詳細的說明。
如圖1所示，l是圖像采集設備、2是固定支架、3是單色擋板；將圖像采集設備固定在 支架上，調整好合適的高度和距離，使其鏡頭垂直對準軸的中心位置，與軸的橫截面垂直， 再將單色擋板放在軸的后面來使軸便于與外部環(huán)境區(qū)分。圖像采集設備通過電纜連接到計算 機接口，用戶正確連接硬件后，在計算機上安裝圖像采集設備的驅動。在系統(tǒng)運行后，圖像 采集設備將信號經(jīng)通訊線傳輸?shù)接嬎銠C，轉化為計算機可識別的數(shù)字圖像信號。其中圖像采 集設備可為CCD攝像頭、CMOS攝像頭或數(shù)碼照相機。
圖2詳細描述了步驟2，即對圖像采集設備進行安裝時的流程圖，步驟20開始，在計算 機顯示屏上顯示出軸承的圖像；步驟21調整攝像頭直到消除偏斜；
步驟22偏斜消除后固定好攝像頭；步驟23將攝像頭調整到水平狀態(tài)；步驟24調整攝像頭 到清晰的狀態(tài)，然后結束本步驟。
圖3詳細描述了步驟3，即對圖像水平校正時的流程圖，步驟30開始，在計算機顯示屏 上顯示出軸承的圖像，并調整一個合適的亮度值；步驟31對圖像進行邊緣強化，使邊緣部分 和非邊緣部分明顯區(qū)分，并設置一個合適的閾值，將邊緣和非邊緣部分進行二值化。步驟32 計算此時的軸承邊緣值，記錄并結束本步驟。
圖4詳細描述了步驟23，即對圖像進行失真校正時的流程圖，步驟230依據(jù)用戶輸入數(shù) 值對圖像進行旋轉；步驟231將圖像進行水平方向上的投影，并利用一個閾值，將軸承部分 投影，忽略其他部分；步驟232對投影出來的圖像進行求導，以觀察圖像的變化曲率，隨時 記錄兩個最大的導數(shù)的值及相應的旋轉角度，和時間；步驟233判斷是否旋轉達到180度， 未達到，則繼續(xù)執(zhí)行步驟230，如果達到，則按照記錄下的旋轉角度對圖像進行旋轉。 圖5詳細描述了步驟4，即圖像采集設備進行正常的檢測工作時的流程圖，步驟40起始，載 入保存的失真矯正參數(shù)，并檢査圖像采集設備是否能正常工作，如不能正常工作則給出提示; 步驟41從圖像采集設備上，采集一幀圖像；步驟42計算出軸承的邊緣位置， 一般采用它邊 緣的縱坐標表示；步驟43將最近兩次記錄的邊緣值做運算，以計算出振動幅度，如果是第一 次運算，則采用參數(shù)校正時記錄的邊緣做運算；步驟44根據(jù)振動的幅度在坐標軸上畫上相應 長度的豎線，以表示振動幅度的大小。步驟45如果發(fā)現(xiàn)振動幅度過大，則執(zhí)行步驟46，如 果檢測的結果是正常的，則執(zhí)行步驟47;步驟46計算機發(fā)出報警聲，提示工作人員進行故 障檢測，并使整個系統(tǒng)停機。發(fā)出報警主要是因為振幅超過的警報值。步驟47計算機如果發(fā) 現(xiàn)用戶給停機的變量置了位，使整個系統(tǒng)停機，否則執(zhí)行步驟41。
權利要求
1、一種圖像分析檢測軸瓦振動的方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)將圖像采集設備安裝在支架上，其鏡頭對準軸承的中心位置，并使其與軸承的橫切面垂直，圖像采集設備通過電纜與計算機接口連接；(2)在計算機顯示器上顯示出軸承的圖像，根據(jù)顯示的圖像對圖像采集設備進行微調至圖像效果最佳時止，拍攝并保存軸承位置的圖像；(3)對失真矯正參數(shù)進行調整并保存，保存經(jīng)過矯正的圖像；(4)計算機通過識別不同時刻軸承所在的位置，判斷軸承振動的幅度大小并進行記錄。其中步驟(4)包括以下步驟(40)起始，載入保存的失真矯正參數(shù)，并檢查圖像采集設備是否能正常工作，如不能正常工作則給出提示；(41)通過圖像采集設備，采集一幀圖像；(42)計算出軸承的邊緣位置，用它邊緣的縱坐標表示；(43)將剛才記錄到的邊緣值與上一次的記錄到的邊緣值做運算，以計算出振動幅度，起始值采用參數(shù)校正時記錄的邊緣做運算；(44)計算機程序自動以時間為橫坐標，振動幅度為縱坐標，記錄并顯示出振動趨勢圖；(45)如果發(fā)現(xiàn)振動幅度過大，則執(zhí)行步驟(46)，如果檢測的結果是正常的，則執(zhí)行步驟(47)；(46)計算機發(fā)出報警聲，提示工作人員進行故障檢修，并使整個系統(tǒng)停機；(47)如果用戶希望終止系統(tǒng)的運行，則在按下停機按鈕后程序會將對系統(tǒng)變量復位，系統(tǒng)不會立即停止運行，當運行到這一步的時候，由程序檢測變量的值，如果有停機指令，則使整個系統(tǒng)停機，否則執(zhí)行步驟(41)。
2、 根據(jù)權利要求1所述的圖像分析在軸瓦振動檢測上的應用，其特征在于步驟(1)中 所述的圖像采集設備為CCD、 CMOS攝像頭或數(shù)字相機。
3、 根據(jù)權利要求1所述的圖像分析檢測軸瓦振動的方法，其特征在于步驟(2)包括以 下步驟(20) 起始，在計算機顯示屏上顯示出軸承的圖像；(21) 調整圖像采集設備直到消除偏斜；(22) 偏斜消除后，固定圖像采集設備；(23) 將圖像采集設備調整到水平狀態(tài)；(24) 調整采集圖像到清晰的狀態(tài)，結束本步驟。
4、 根據(jù)權利要求1所述的圖像分析檢測軸瓦振動的方法，其特征在于步驟(3)包括以 下步驟(30) 開始，在計算機顯示屏上顯示出軸承的圖像，并調整到一個合適的亮度值；(31) 對圖像進行邊緣強化，以明顯的區(qū)分邊緣部分和其他非邊緣部分，并設置一個合 適的閾值，將邊緣和非邊緣部分進行二值化；(32) 計算此時的軸承邊緣，記錄并結束本步驟；
5、 根據(jù)權利要求l所述的圖像分析檢測軸瓦振動的方法，其特征在于步驟(23)包括以 下步驟(230) 程序在對圖像旋轉處理時，可根據(jù)用戶要求的精確值計算(比如l度)，程序依 據(jù)用戶輸入的數(shù)值對圖像進行旋轉微調；(231) 將圖像進行水平方向上的投影，并根據(jù)給定的閾值，將軸承部分投影，忽略軸承 以外的東西；(232) 對投影出來的圖像進行求導，以觀察圖像的變化曲率，同時記錄兩個大致上靠近 軸邊緣最大的導數(shù)值及此時相應的旋轉角度，如果這兩個導數(shù)的值比以前記錄過的最大的導 數(shù)值還要大，就把這兩個導數(shù)值的縱坐標作為當前最精確的軸的邊緣值，把此時相應的旋轉 角度作為當前最精確的旋轉角度；(233) 判斷是否旋轉達到180度，如果沒有，則繼續(xù)執(zhí)行步驟(230),如果滿了，則按 照記錄下的旋轉角度對圖像進行旋轉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種圖像分析檢測軸瓦振動的方法，包括以下步驟(1)安裝圖像采集設備；(2)根據(jù)顯示的圖像對圖像采集設備進行微調至圖像效果最佳時止；(3)對保存的圖像的失真參數(shù)進行矯正；(4)計算機通過實時識別和記錄軸瓦的位置計算出軸瓦振動的幅度大小。本發(fā)明所提供的一種圖像識別檢測軸瓦振動幅度的方法，自動地對軸瓦振動的全過程進行記錄，并在振動幅度超過安全范圍時報警；使用圖像采集設備對軸瓦進行拍攝，采用非接觸測量方式，無須在原有的機械設備上進行較大的改動，不需要檢測人員近距離的靠近設備；本發(fā)明相對傳統(tǒng)的檢測設備，結構簡單，大大降低了成本，安裝與管理也更加方便，自動生成圖表，人員可以形象地觀察出軸承的振動情況，便于維護。
文檔編號G01H17/00GK101458119SQ200810243338
公開日2009年6月17日 申請日期2008年12月26日 優(yōu)先權日2008年12月26日
發(fā)明者蓓 周, 尹震宇, 是 沈, 王小英, 秦志剛, 陳英革, 項夢羽 申請人:常熟理工學院