CN102951426A - 一种输送带纵向撕裂视觉检测方法 - Google Patents

一种输送带纵向撕裂视觉检测方法 Download PDF

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一种输送带纵向撕裂视觉检测方法，属于煤矿自动化在线监测技术领域。其特征在于是一种在弱光条件或无光条件下，由热电探测仪探测输送带由于纵向撕裂而产生的温度变化，控制红外CCD相机拍照，将所得图像进行处理，精确判断出输送带事故的视觉检测方法，该方法采用定时拍照与触发拍照同时工作的方式，不仅防止了热电探测仪失效而产生的漏判，而且节约了红外CCD相机不停拍照所需消耗的巨大能量，同时避免红外CCD相机长时间不停工作带来的红外CCD相机寿命减短，工作效率降低的负面影响，红外CCD相机可以在输送带高速运动中获取清晰图像，且获得的图像为灰度图像，易于后期处理，最终处理的信息直观的反映出纵向撕裂的位置与撕裂程度，精确度高，性能可靠。

Description

一种输送带纵向撕裂视觉检测方法
技术领域
本发明一种输送带纵向撕裂视觉检测方法，属于煤矿自动化在线监测技术领域。一旦输送带带发生纵向撕裂，热电探测仪迅速捕捉到由于撕裂或跑偏而产生大量热，控制红外CCD（Change-Coupled Device电荷耦合元件）相机开启并对对输送带进行定点图像采集，图像信息传给计算机，通过图像处理，精确判断输送带故障的技术方案。 
背景技术
带式输送机由于其操作安全可靠、适应性强等优点，被广泛应用于采矿、冶金、电力等行业。输送带作为输送机的重要组成部分，其费用约占整个输送机成本40%。然而，由于输送带长期运转及各种意外因素，输送带事故时有发生，其中纵向撕裂事故输送带事故的70%以上，如不能及时发现输纵向撕裂事故并停住输送带，就会使输送带持续损坏，价值数万元甚至上百万元的输送带在几分钟内就会全部毁坏，造成巨大经济损失，严重时还会毁坏机架、减速器、电动机等相关设备，甚至人员伤亡。我国作为新兴发展中大国，带式输送机广泛应用于国民生产生活中，但与此同时，居高不下的输送带事故造成了巨大经济、人员损失。因此选择一种准确率高、易操作、对生产影响小、费用低的输送带检测方法是亟待解决的首要问题。 
目前，输送带纵向撕裂事故检测分为接触式和非接触式两大类检测方法，接触式检测方法基于机械系统，时常发生检测失效或漏报误报现象；非接触式检测方法中超声波检测设备过多，工程应用中效果差，传感线圈检测在我国带式输送运输系统的应用中价值很小，普通视觉检测在光源、耗能、获取的图像质量以及实时性方面存在问题，无法适应长时间实时性应用。因此，现在迫切需要一种能够全面、准确检测输送带事故的技术方案。 
发明内容
本发明一种输送带纵向撕裂视觉检测方法的目的在于：为解决上述现有技术迫切需要解决的问题，将红外CCD相机在物体的绝对零度以上都有红外光发射，能够实现在弱光甚至黑暗条件下对输送带异物穿卡撕裂与物料卡压撕裂，所产生的严重摩擦、放热及同时产生的波谱变化信息进行图像采集的技术和皮带撕裂所产生的热使热电探测仪产生瞬态电压的技术有机结合起来。从而公开一种基于红外CCD相机技术，在弱光条件或无光条件下，由热电探测仪探测输送带由于纵向撕裂而产生的温度变化，控制红外CCD相机拍照发现输送带事故，并对输送带进行图像采集与图像分析，检测输送带纵向撕裂事故，判断精确，节省能量、实施简单、适合复杂环境下应用的技术方案。 
本发明一种输送带纵向撕裂视觉检测方法，其特征在于是一种基于红外CCD相机技术，能够实现在弱光条件或无光条件下，由热电探测仪探测输送带由于纵向撕裂而产生的温度变化，控制红外CCD相机拍照，将所得图像由计算机进一步处理，精确判断出输送带事故的视觉检测方法，具体步骤如下： 
Figure 2012104388727100002DEST_PATH_IMAGE001
、选择
Figure 819509DEST_PATH_IMAGE002
像素红外CCD相机，将红外CCD相机与热探测仪安装于输送带下方大架上，热电探测仪与红外CCD相机之间连接通过单片机连接；
、调节红外CCD相机焦距，使拍摄的图片恰好拍到且只能拍到完整的输送带宽度，采用定时拍照与触发拍照两种方式共同工作的方式，由单片机控制两种工作方式，为防止热电探测仪失效而产生漏判，定时拍照的时间间隔为4~6分钟，触发拍照为当热电探测仪感应到输送带上有快速的温度变化，产生了瞬态电压，瞬态电压触发了单片机，单片机触发红外CCD相机开关，红外CCD相机拍照，红外CCD相机将采集到的信号图像传送回计算机，结构如图（1）所示；
 、在计算机中预存完好输送带在正常运行情况下用红外CCD相机拍摄的图片
Figure 2012104388727100002DEST_PATH_IMAGE005
，在带式输送机工作时，用红外CCD相机拍到的图片设为
Figure 239175DEST_PATH_IMAGE006
，将
Figure 677110DEST_PATH_IMAGE005
与
Figure 97727DEST_PATH_IMAGE006
通过matlab进行每个像素相减，公式为
Figure 2012104388727100002DEST_PATH_IMAGE007
，将
Figure 632613DEST_PATH_IMAGE008
与
Figure 2012104388727100002DEST_PATH_IMAGE009
进行比较，
Figure 808380DEST_PATH_IMAGE009
为阈值，取值
Figure 733610DEST_PATH_IMAGE009
=25，同时设置一个的全0矩阵，分别对应红外CCD相机个像素点，在矩阵最后加入一个
Figure 428400DEST_PATH_IMAGE010
的数组
Figure 2012104388727100002DEST_PATH_IMAGE011
,分别表示每一行的汉明重量，两张图片像素从第一行第一列开始，到第二十四行二十四列，一一对应的每个像素运用公式
Figure 903243DEST_PATH_IMAGE007
依次进行计算，对当
Figure 931242DEST_PATH_IMAGE012
时，对应该像素的矩阵元素保持为0，说明此点没有发生撕裂，当
Figure 2012104388727100002DEST_PATH_IMAGE013
时，对应该像素的矩阵元素变为1，说明此点发生撕裂，在每一行像素点计算完毕后，对应该行的
Figure 175142DEST_PATH_IMAGE014
同时计算出对应值；
Figure 2012104388727100002DEST_PATH_IMAGE015
、后期处理，如果有相邻3行汉明重量大于等于2，说明此输送带发生纵向撕裂，计算机发出警报同时控制带式输送机停止工作。 
本发明一种输送带纵向撕裂视觉检测方法的优点在于： 
1、                可以在弱光条件或无光条件下正常获取图像信息，避免了传统视觉检测使用普通工业相机必须加以辅助背光源的缺陷，从根本上消除了曝光点对于视觉检测的影响。
2、                克服了传统视觉检测仪器安装复杂，耗能严重，无法应用于复杂工作环境，检测效果不理想的缺点。 
3、                采用红外CCD相机，采用定时拍照与触发拍照同时工作的工作方式，不仅防止了热电探测仪失效而产生的漏判，而且节约了红外CCD相机不停拍照所需消耗的巨大能量同时避免红外CCD相机长时间不停工作带来的红外CCD相机寿命减短，工作效率降低的负面影响。 
4、                红外CCD相机可以在输送带高速运动中获取清晰图像，且获得的图像为灰度图像，易于后期处理，最终处理的信息直观的反映出纵向撕裂的位置与撕裂程度，精确度高，性能可靠。 
5、                基于红外CCD相机的输送带纵向撕裂视觉检测装置的整体结构紧凑，灵巧，适合于输送带在复杂环境下工作，而且响应时间迅速，适用于在线实时监测，可以为一种准确率高、易操作、对生产影响小、费用低的输送带纵向撕裂检测行之有效的方法。 
  
附图说明
通过下述结合附图的详细描述，本发明的目的、其他特征以及优点将更加清晰。其中 
图1是示基于红外CCD相机的输送带纵向撕裂视觉检测方法的仪器图。
A为热电探测仪，B为单片机，C为红外CCD相机，D为输送带，E为带式输送机的大架 
实施方式1：
图1是示基于红外CCD相机的输送带纵向撕裂视觉检测方法的仪器图，仪器按此图安装完毕。
调节红外CCD相机焦距，使拍摄的图片恰好拍到且只能拍到完整的输送带宽度，对单片机进行编程，使其实现对红外CCD相机定时拍照与触发拍照两种拍照方式的控制，定时拍照的时间间隔为5分钟，以防止热电探测仪失效而产生漏判，触发拍照为当热电探测仪感应到输送带上有快速的温度变化，产生了瞬态电压，瞬态电压触发了单片机，单片机触发红外CCD相机开关，红外CCD相机拍照。 
图像处理，在计算机中预存完好输送带在正常运行情况下用红外CCD相机拍摄的图片
Figure 427132DEST_PATH_IMAGE005
，在带式输送机工作时，用红外CCD相机拍到的图片设为
Figure 326954DEST_PATH_IMAGE006
，将与
Figure 257050DEST_PATH_IMAGE006
通过matlab进行每个像素相减，公式为
Figure 617624DEST_PATH_IMAGE007
，将
Figure 4743DEST_PATH_IMAGE008
与
Figure 436862DEST_PATH_IMAGE009
进行比较，为阈值，取值
Figure 124512DEST_PATH_IMAGE009
=25，同时设置一个的全0矩阵，分别对应红外CCD相机
Figure 969157DEST_PATH_IMAGE002
个像素点，在矩阵最后加入一个的数组
Figure 10111DEST_PATH_IMAGE016
,分别表示每一行的汉明重量，两张图片像素从第一行第一列开始，到第二十四行二十四列，一一对应的每个像素运用公式
Figure 106243DEST_PATH_IMAGE007
依次进行计算，对当
Figure 817847DEST_PATH_IMAGE012
时，对应该像素的矩阵元素保持为0，说明此点没有发生撕裂，当
Figure 745352DEST_PATH_IMAGE013
时，对应该像素的矩阵元素变为1，说明此点发生撕裂，在每一行像素点计算完毕后，对应该行的
Figure 884210DEST_PATH_IMAGE014
同时计算出对应值； 
Figure 2012104388727100002DEST_PATH_IMAGE017
如计算机初始矩阵为 
此矩阵为24×24的全0矩阵，最后一列
Figure 529954DEST_PATH_IMAGE018
代表汉明重量，于是初始矩阵为24×25的矩阵。
  
假设输送带中部发生撕裂，热电探测仪探测到有热量迅速变化，信号传输给单片机，单片机控制红外CCD相机拍照，所拍到的图片经matlab处理后，得到矩阵为
 
Figure 2012104388727100002DEST_PATH_IMAGE019
此时可见
Figure 841987DEST_PATH_IMAGE020
这三行相邻行的汉明重量都为2，说明此处发生了纵向撕裂，计算机立刻报警并控制带式输送机停止工作。
实施方式2：
定时拍照的时间间隔为4分钟，其它同实施方式1。
实施方式3：
定时拍照的时间间隔为6分钟，其它同实施方式1。

Claims (1)

1.一种输送带纵向撕裂视觉检测方法，其特征在于是一种基于红外CCD相机技术，能够实现在弱光条件或无光条件下，由热电探测仪探测输送带由于纵向撕裂而产生的温度变化，控制红外CCD相机拍照，将所得图像由计算机进一步处理，精确判断出输送带事故的视觉检测方法，具体步骤如下：
Figure 2012104388727100001DEST_PATH_IMAGE002
、选择
Figure 2012104388727100001DEST_PATH_IMAGE004
像素红外CCD相机，将红外CCD相机与热探测仪安装于输送带下方大架上，热电探测仪与红外CCD相机之间连接通过单片机连接；
Figure 2012104388727100001DEST_PATH_IMAGE006
、调节红外CCD相机焦距，使拍摄的图片恰好拍到且只能拍到完整的输送带宽度，采用定时拍照与触发拍照两种方式共同工作的方式，由单片机控制两种工作方式，为防止热电探测仪失效而产生漏判，定时拍照的时间间隔为4~6分钟，触发拍照为当热电探测仪感应到输送带上有快速的温度变化，产生了瞬态电压，瞬态电压触发了单片机，单片机触发红外CCD相机开关，红外CCD相机拍照，红外CCD相机将采集到的信号图像传送回计算机，结构如图（1）所示；
 
Figure 2012104388727100001DEST_PATH_IMAGE008
、在计算机中预存完好输送带在正常运行情况下用红外CCD相机拍摄的图片
Figure 2012104388727100001DEST_PATH_IMAGE010
，在带式输送机工作时，用红外CCD相机拍到的图片设为
Figure 2012104388727100001DEST_PATH_IMAGE012
，将
Figure 562612DEST_PATH_IMAGE010
与
Figure 872371DEST_PATH_IMAGE012
通过matlab进行每个像素相减，公式为
Figure 2012104388727100001DEST_PATH_IMAGE014
，将
Figure 2012104388727100001DEST_PATH_IMAGE016
与
Figure 2012104388727100001DEST_PATH_IMAGE018
进行比较，
Figure 67729DEST_PATH_IMAGE018
为阈值，取值
Figure 121135DEST_PATH_IMAGE018
=25，同时设置一个
Figure 960916DEST_PATH_IMAGE004
的全0矩阵，分别对应红外CCD相机个像素点，在矩阵最后加入一个的数组,分别表示每一行的汉明重量，两张图片像素从第一行第一列开始，到第二十四行二十四列，一一对应的每个像素运用公式
Figure 858650DEST_PATH_IMAGE014
依次进行计算，对当
Figure 2012104388727100001DEST_PATH_IMAGE024
时，对应该像素的矩阵元素保持为0，说明此点没有发生撕裂，当
Figure DEST_PATH_IMAGE026
时，对应该像素的矩阵元素变为1，说明此点发生撕裂，在每一行像素点计算完毕后，对应该行的
Figure DEST_PATH_IMAGE028
同时计算出对应值；
、后期处理，如果有相邻3行汉明重量大于等于2，说明此输送带发生纵向撕裂，计算机发出警报同时控制带式输送机停止工作。
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