CN104773626B - 一种施工升降机标准节螺栓安全状态检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种施工升降机标准节螺栓安全状态检测装置，包括图像获取装置、远程终端和图像检测装置，所述图像获取装置包括图像传感器和图像采集卡，所述图像检测装置包括数据处理系统和信号无线发送模块，所述远程终端包括信号无线接收模块和手持终端设备；所述图像采集卡接收由图像传感器传送过来的信息并将信息传送给数据处理系统，所述数据处理系统对接收到的数据信息进行处理，并通过信号无线发送模块和信号无线接收模块传递给手持终端设备。本发明能够及时发现施工升降机标准节螺栓的安全隐患，降低事故发生概率，提高施工升降机安全系数，保障作业人员的安全。

Description

一种施工升降机标准节螺栓安全状态检测装置
技术领域
本发明涉及一种螺栓检测装置，特别涉及一种施工升降机标准节螺栓安全状态检测装置。
背景技术
施工升降机是一种使用工作笼(吊笼)沿导轨架做垂直(或倾斜)运动，用来运送人员和物料的机械。它能降低建筑施工劳动强度，提高施工生产效率，是现代建筑施工中必不可少的运输工具。升降机标准节是整个升降机的脊柱，承载着机械本身的重量和载货运动，吊笼依附标准节立柱往复上下，因此对附着加固的连接螺栓有较高的要求，在施工中如管理不善、使用不当，极易发生安全事故，并且经常有群死、群伤的重大事故。如在2008年湖南长沙的“12·27”施工升降机坠落事故以及2012年武汉市东湖地区发生的“9·13”重大建筑施工事故，都造成了重大的人员伤亡和财产损失，而最主要的原因都与施工升降机标准节连接螺栓有重大关系。
由于存在传统传感器检测方法成本高、控制难度大等问题，难以对所有的标准节连接螺栓进行全面的检测，也就难以察觉螺栓的安全隐患。有一些专家学者有采用机器视觉技术对螺栓的几何形状进行检测，根据螺栓的几何特征,选取面积、周长、质心、圆形度等判定参数,来辨别出螺栓的外形缺陷,但这种方法成本高，对环境及螺栓状态要求较高，不适应施工升降机现场复杂的环境和安装要求，且无法判断螺栓螺母是否缺失。因此，目前尚无可靠手段对施工升降机标准节螺栓安全状态进行有效的检测。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种施工升降机标准节螺栓安全状态检测装置，该装置能够对螺栓是否缺失进行检测。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案，一种施工升降机标准节螺栓安全状态检测装置，包括图像获取装置、远程终端和图像检测装置，所述图像获取装置包括图像传感器和图像采集卡，所述图像检测装置包括数据处理系统和信号无线发送模块，所述远程终端包括信号无线接收模块和手持终端设备；所述图像采集卡接收由图像传感器传送过来的信息并将信息传送给数据处理系统，所述数据处理系统对接收到的数据信息进行处理，并通过信号无线发送模块和信号无线接收模块传递给手持终端设备。
优选的，所述图像检测装置还包括与数据处理系统连接的报警控制模块。
优选的，还包括照明设备，所述照明设备根据不同的天气和光照情况为图像获取装置提供不同的光照强度。
优选的，所述图像检测装置还包括高度传感器，用于检测螺栓安全状态检测装置的实时高度。
优选的，所述数据处理系统包括视频数据存储模块和缺失螺母定位模块；所述视频数据存储模块实时接收并存储由图像采集卡获得的视频图像，所述视频数据存储模块实时接收并存储由高度传感器获得的当前装置所述的高度信息，所述视频数据存储模块完成高度信息、视频图像和相应时的存储；所述缺失螺母定位模块通过对所获得的视频数据并结合高度信息完成对缺失螺母的自动辨识和定位。
进一步，所述缺失螺母定位模块包括ROI定位模块、图像预处理模块、图像特征提取模块和缺失检测模块；
所述ROI定位模块：用于确定螺栓、螺母在图像中的ROI区域；
所述图像预处理模块：采用混合噪声去噪、各向异性高斯平滑、直方图均衡、多尺度Retinex图像增强等算法对提取的ROI区域进行预处理，然后再进行自适应阈值二值化、Canny边缘检测提取边缘特征；
所述图像特征提取模块：分别在灰度图、二值图、边缘图进行特征描述，再对提取的特征进行PCA降维处理；
所述缺失检测模块：选取少量螺栓、螺母图像作为训练样本，采用LibSVM进行训练得到分类模型，根据这个模型对输入图像进行螺栓、螺母缺失检测。
由于采用了以上技术方案，本发明具有以下有益技术效果：
本发明能够及时发现施工升降机标准节螺栓的安全隐患，降低事故发生概率，提高施工升降机安全系数，保障作业人员的安全。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为发明结构原理图；
图2为图传感器安装图；
图3为检测装置安装示意图；
图4为图像检测系统；
图5a～5d从左至右依次是有螺栓、无螺栓、有螺母、无螺母图像区域；5e～5h分别对应图5a～5d ROI二值化图像。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种施工升降机标准节螺栓安全状态检测装置，包括图像获取装置、远程终端和图像检测装置，所述图像获取装置包括图像传感器和图像采集卡，所述图像检测装置包括数据处理系统和信号无线发送模块，所述远程终端包括信号无线接收模块和手持终端设备；所述图像采集卡接收由图像传感器传送过来的信息并将信息传送给数据处理系统，所述数据处理系统对接收到的数据信息进行处理，并通过信号无线发送模块和信号无线接收模块传递给手持终端设备。
优选的，所述图像检测装置还包括与数据处理系统连接的报警控制模块。数据处理系统采用TI的DaVinci系列高速DSP芯片TMS320DM6437为核心处理器，报警控制模块是将检测到的信号通过核心处理器处理，发出报警信号并自动关闭施工升降机电源系统，达到安全保护的目的，并方便监控人员及时处理。
还包括照明设备，所述照明设备根据不同的天气和光照情况为图像获取装置提供不同的光照强度，以确保能够在不同的天气和光照情况下采集到质量稳定的视频图像数据。
在本实施例中，图像传感器为CCD相机1，CCD相机安装示意图如图2、3所示，CCD相机安装置在吊笼2的上部，镜头对准标准节3连接螺栓4的位置，在吊笼升降过程中实时采集螺栓的图像，通过DSP系统判断螺栓的安全装置。为了能够更好的对螺栓进行检测，可以采用两个CCD相机，分别安装置在相对布置的吊笼的顶部。
图中所示为检测螺栓，相机俯拍，若检测螺母，相机则需仰拍。施工升降机与其标准节的位置相邻而且是平行的，相机的视角可以完全覆盖侧面的标准节四个螺栓位置。随着施工升降机轿厢的垂直运动，CCD相机可以依次覆盖全部的标准节连接螺栓。
作为对本实施例的改进，所述图像检测装置还包括高度传感器，用于检测螺栓安全状态检测装置的实时高度。图像传感器在获取视频数据的同时实时记录装置的高度信息。
优选的，所述数据处理系统包括视频数据存储模块和缺失螺母定位模块；所述视频数据存储模块实时接收并存储由图像采集卡获得的视频图像，所述视频数据存储模块实时接收并存储由高度传感器获得的当前装置所述的高度信息，所述视频数据存储模块完成高度信息、视频图像和相应时的存储；所述缺失螺母定位模块通过对所获得的视频数据并结合高度信息完成对缺失螺母的自动辨识和定位。
优选的，所述缺失螺母定位模块包括ROI定位模块、图像预处理模块、图像特征提取模块和缺失检测模块；
ROI定位模块：一旦CCD相机安装固定，螺栓、螺母在图像中的位置也就固定，因此可以选取其所在的区域进行后续分析处理，这样不仅可以减少后续分析处理的数据量，还可以减少复杂背景等的干扰。图5a～d为提取的有螺栓、无螺栓、有螺母以及无螺母的图像区域。
图像预处理模块：采用混合噪声去噪、各向异性高斯平滑、直方图均衡、多尺度Retinex图像增强等算法对提取的ROI区域进行预处理，以减少环境、光照等因素的影响。然后再进行自适应阈值二值化，Canny边缘检测提取边缘特征，方便后续图像特征提取。图5e～5h分别为对图5a～5d的图像区域进行高斯平滑再二值化后的图像，从图中可以看出经适当的预处理后，可以很容易地区分螺栓和背景区域。
图像特征提取模块：为提升图像特征的辨别力，分别在灰度图、二值图、边缘图进行特征描述，特征描述算子可以选取如直方图统计、LBP、LTP、SIFT、HOG等方法，同时为降低特征维数，再对提取的特征进行PCA(Principal Component Analysis)降维处理。
缺失检测模块：选取少量螺栓、螺母图像作为训练样本，采用LibSVM进行训练得到分类模型，根据这个模型就可以对输入图像进行螺栓、螺母缺失检测。本发明可以及时发现施工升降机标准节螺栓的安全隐患，降低事故发生概率，提高施工升降机安全系数，保障作业人员的安全。
本发明作为一种新型高效的检测装置，可以获得更高的检测精度，及时发现施工升降机标准节螺栓的安全隐患，降低事故发生概率，提高施工升降机安全系数，保障作业人员的安全。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (2)

1.一种施工升降机标准节螺栓安全状态检测装置，其特征在于：包括图像获取装置、远程终端和图像检测装置，所述图像获取装置包括图像传感器和图像采集卡，所述图像检测装置包括数据处理系统和信号无线发送模块，所述远程终端包括信号无线接收模块和手持终端设备；所述图像采集卡接收由图像传感器传送过来的信息并将信息传送给数据处理系统，所述数据处理系统对接收到的信息进行处理，并通过信号无线发送模块和信号无线接收模块传递给手持终端设备；所述图像检测装置还包括高度传感器，用于检测螺栓安全状态检测装置的实时高度；所述数据处理系统包括视频数据存储模块和缺失螺母定位模块；所述视频数据存储模块实时接收并存储由图像采集卡获得的视频图像，所述视频数据存储模块实时接收并存储由高度传感器获得的当前施工升降机标准节螺栓安全状态检测装置的高度信息，所述视频数据存储模块完成高度信息、视频图像和相应时的存储；所述缺失螺母定位模块通过对所获得的视频图像并结合高度信息完成对缺失螺母的自动辨识和定位；所述缺失螺母定位模块包括ROI定位模块、图像预处理模块、图像特征提取模块和缺失检测模块；所述ROI定位模块：用于确定螺栓、螺母在图像中的ROI区域；所述图像预处理模块：采用混合噪声去噪、各向异性高斯平滑、直方图均衡、多尺度Retinex图像增强算法对提取的ROI区域进行预处理，然后再进行自适应阈值二值化、Canny边缘检测提取边缘特征；所述图像特征提取模块：分别在灰度图、二值图、边缘图进行特征描述，再对提取的特征进行PCA降维处理；所述缺失检测模块：选取少量螺栓、螺母图像作为训练样本，采用LibSVM进行训练得到分类模型，根据这个模型对输入图像进行螺栓、螺母缺失检测；还包括照明设备，所述照明设备根据不同的天气和光照情况为图像获取装置提供不同的光照强度；吊笼顶部相对布置了两个CCD相机。
2.根据权利要求1所述的施工升降机标准节螺栓安全状态检测装置，其特征在于：所述图像检测装置还包括与数据处理系统连接的报警控制模块。
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