CN105784597B - 一种视觉检测系统的保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种视觉检测系统的保护装置，包括封闭的壳体和壳体上的透明组件，视觉检测系统设置于壳体内，保护装置还包括设置在壳体外表面上的刮擦装置，视觉检测系统将采集到的图像转化成灰度图，然后进行灰度检测，并根据检测所得的灰度值获得透明组件上的杂物覆盖率，进而发出致动信号，刮擦装置根据致动信号自动清除透明组件上的杂物。本发明的保护装置还包括风刀装置和热风装置。本发明的保护装置能够有效的减少皮带输送机输送现场的各种粉尘、水雾和落煤对于视觉检测系统的干扰，还可以确保视觉检测系统的摄像头不受到现场环境的腐蚀。

Description

一种视觉检测系统的保护装置

技术领域

本发明涉及一种视觉检测系统的保护装置，特别是一种应用在皮带输送机上检测皮带撕裂的视觉检测系统中的保护装置。

背景技术

皮带输送机是矿山、电厂、港口等企业运输煤炭、矿石等物资的重要设备。当皮带发生撕裂事故时，如果不能及时发现并停机，会导致整条皮带撕裂，强大的皮带张力会毁坏减速器、电动机、机架等连接设备，造成巨大财产损失甚至损害人身安全。为了解决这一技术难题，国内外尝试用很多种方法用于皮带防撕裂检测，例如：检测皮带介质中冲击力传播的冲击检测法，分析托辊受力的异常状况的托辊异常受力检测，检测皮带介质中超声波传播的超声波法，检测皮带下方漏料的压敏电阻法，在皮带中嵌入导电橡胶、光导纤维等的嵌入法，提取皮带撕裂的特征依据智能算法判断的视觉检测法等。

国内外沿用的机械接触式监测保护装置，由于安装需要改造原有设备，制作和维护成本高等原因，正在逐步被具有主动受控，维护成本低，识别精度高，速度快等特征的基于视觉的检测手段取代。但由于皮带输送机露天室外运转，自身机械结构复杂并且不易改动，各种粉尘、水雾、以及皮带机皮带落下来的大片落煤严重影响了视觉检测系统的精度，所以如何克服现场的恶劣环境对视觉检测的影响是提高皮带撕裂检测精度的关键。

中国发明CN101804907A，公开了一种机器视觉皮带撕裂检测装置，其采用双CCD容错机制保证了皮带底面检测准确性，避免灰尘、煤渣等因素给单摄像机检测带来的虚警率，其技术方案中采用数字技术和吹扫风机相结合的方法，但仍然不能较好的解决现场的恶劣环境对视觉检测的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效、集成化的视觉检测系统的保护装置，能够有效的减少皮带输送机输送现场的各种粉尘、水雾和落煤对于视觉检测系统的干扰。此外，将视觉检测系统的摄像头部分放置于保护装置的内部之后，可以确保摄像头不受到现场环境的腐蚀，极大的提高了摄像机的使用寿命同时降低了维修成本。

本发明的技术方案如下：

一种视觉检测系统的保护装置，包括封闭的壳体和壳体上的透明组件，所述视觉检测系统设置于所述壳体内，所述保护装置还包括设置在所述壳体外表面上的刮擦装置，所述视觉检测系统将采集到的图像转化成灰度图，然后进行灰度检测，并根据检测所得的灰度值获得所述透明组件上的杂物覆盖率，进而发出致动信号，所述刮擦装置根据所述致动信号自动清除所述透明组件上的杂物。

特别优选的，当所述灰度图50％以上面积的灰度值即大面积灰度值较低，即低于100时，可以得出杂物覆盖率较高即发出所述致动信号准备启动清除工作。

特别优选的，所述刮擦装置包括：驱动部件、传动部件和执行机构，所述传动部件包括第一端部和第二端部，所述第一端部与所述驱动部件相连，所述第二端部与所述执行机构相连，由所述驱动部件提供动力给所述传动部件，通过所述传动部件带动所述执行机构在所述透明组件的表面进行往复运动。

特别优选的，所述驱动部件为电机，所述传动部件为机械旋转结构，所述执行机构为雨刷，所述雨刷在所述第二端部连接处弹簧的作用下紧贴于所述透明组件的表面。

特别优选的，所述保护装置还包括风刀装置，所述风刀装置设置在所述壳体的外表面上，采用高压气体对所述透明组件的表面进行清洗，所述风刀装置由蓄能部件和高压气体喷嘴连接构成。

特别优选的，所述蓄能部件为空气压缩机，所述空气压缩机包括空气释放装置和单片机，所述空气释放装置与单片机连接，通过所述单片机控制所述空气释放装置定时释放压缩空气，对所述透明组件表面进行清洗。

特别优选的，所述保护装置还包括设置在所述壳体外表面上的热风装置，所述热风装置持续向所述透明组件的表面和/或周围吹送热风以清除粉尘和水雾。

特别优选的，所述热风装置包括提供气体的动力源和与其相连接的加热部件，动力源吹出的气体经过加热部件被加热。

特别优选的，所述动力源为鼓风机，所述加热部件为发热丝。

特别优选的，所述壳体为筒体，所述透明组件作为筒体的一个端盖而设置。

本发明的优点如下：

1)本发明设置刮擦装置是为了适应现场遇到各种不同的煤，在堆场煤的种类不同，例如：有的煤种的粘性比较大，在取料机取料时的加湿处理，它粘在皮带的下表面，随着皮带的前进，有极大的可能落在视觉检测系统镜头前的透明组件上，阻挡了视觉检测系统的图像采集。此时，检测皮带撕裂的视觉检测系统根据图像分析，向上位机发出信号，控制舵机动作，自动除去镜头前的落煤。本发明根据实际需求来启动刮擦装置，可以达到高效节能的效果。

2)本发明设有保护装置，即在透明组件前端设有风刀装置，风刀装置定时自动蓄能然后对钢化玻璃表面的进行清洗，保证了在刮擦装置作用后残留细小落煤的清理，同时也保证了视觉检测系统能够采集到清晰的画面。通过控制风刀装置高压气体的喷射角度，保证细小落尘的吹除效果达到最佳，同时节约高压气体的用量，尽可能的节约能源。

3)本发明设有热风装置，由于皮带机工作时强烈的震动，再加上运送的是煤，故而会产生大量的灰尘。在取煤或者卸煤的时候，往往会对皮带机上运输的进行加湿处理，以降低煤产生灰尘。而皮带在运动过程中与滚轮摩擦会产生大量的热会把加湿的这部分水迅速气化，在皮带和视觉检测设备之间形成水雾。综合以上原因，该装置会一直开启，保证把皮带机工作产生的粉尘和水雾及时除去。

附图说明

图1是本发明视觉检测系统的保护装置的整体示意图；

图2是刮擦装置的示意图；

图3是热风装置的示意图；

图4是风刀装置的示意图；以及

图5是刮擦装置的工作流程图。

【附图标记说明】

1：壳体 2：高压气体喷嘴

3：蓄能部件 4：透明组件

5：加热部件 6：出风口

7：驱动部件 8：传动部件

9：执行机构 10：U形底座

具体实施方式

以下，参照附图具体说明本发明优选实施例的构成及其工作原理等。

如图1所示，保护装置包括壳体、刮擦装置、风刀装置和热风装置。保护装置优选安装在U形底座10上，该底座包括一个底板和与底板相连的两个相对设置的侧面板，底板上具有安装孔，用于将底座固定在工作场所，两个侧面板上开有相对应的弧形通槽，保护装置安装在弧形通槽内，并可以用螺钉等进行固定，保护装置可沿着弧形通槽滑动以获得视觉检测系统拍摄时所需的角度。

壳体1优选为不锈钢、高强度工程塑料等耐磨耐腐蚀材料，壳体1的表面也可以涂刷一层或多层防火、耐磨或耐腐蚀涂层以进一步提高装置对于环境的适应能力。视觉检测系统的摄像头部分与壳体1相结合的部分采用密封圈或者密封硅胶进行密封。

将视觉检测系统的摄像头部分放置于保护装置的壳体内部之后，可以确保摄像头等光学元件不受到现场环境的腐蚀，极大的提高了摄像机等光学元件的使用寿命同时降低了维修成本。

壳体1可以为筒体，其截面可以优选为圆形、矩形、浅碟型、U字型等形状，只要便于放置视频采集装置如摄像头等装置并适应皮带机的工作情况即可。

在壳体1上用于摄像装置采集视频信号的部分(例如壳体的前端部分)设置透明组件4，透明组件4的材质优选为钢化玻璃或其它耐磨且透明度较高的工程材料，其表面可以涂敷一层或多层防火、耐磨或耐腐蚀涂层，保证视频信号采集清晰。透明组件4的形状可以根据工作条件及采集信号的需要进行相应设计。

如图1所示，保护装置还包括刮擦装置，刮擦装置固定或可拆装的设置在壳体上。

如图1和图2所示，刮擦装置包括驱动部件7、传动部件8和执行机构9，传动部件8为一个连杆类的机械结构，包括两个端部，第一端部和第二端部，第一端部与所述驱动部件7相连，第二端部与所述执行机构9相连，由驱动部件7提供动力给传动部件8，通过传动部件8带动执行机构9对透明组件4表面落尘进行清除。

刮擦装置可以根据透明组件4的形状和位置进行具体设置，刮擦装置的执行机构9可以采用不同材质，以适应不同工作环境下的工作杂质。

刮擦装置可以由一个小功率电机例如舵机，以及雨刷器通过机械旋转结构连接在一起组成，雨刷与机械旋转结构的连接处具有弹性部件例如弹簧，在弹性部件的作用下雨刷部分紧贴在透明组件的表面。工作时，舵机通过机械旋转结构带动雨刷器左右摆动，让其对保护装置的透明组件4例如玻璃面进行杂物清除。

刮擦装置由上位机，优选由单片机进行控制。刮擦装置的工作流程如图5所示，首先将视觉检测系统所采集到的图像转化成灰度图，然后进行灰度检测，根据检测所得的灰度值判断透明组件4上的杂物覆盖情况，当灰度图中出现大面积(优选50％、进一步优选30％以上面积)较低灰度值(优选低于100、进一步优选150)时，则认定透明组件4上的杂物覆盖率高，进而发出致动信号，上位机根据该致动信号向刮擦装置发出清扫指令，根据该指令刮擦装置启动，清除落在保护装置透明组件4上的杂物。

如图1所示，保护装置还包括风刀装置，采用高压气体对透明组件4表面的细小落尘进行清理。如图1和图4所示，风刀装置固定或可拆装的设置在壳体上，风刀装置包括蓄能部件3和高压气体喷嘴2，二者的连接方式和相对位置可以根据实际需要随意设置，优选的，在保护装置的壳体前端设置高压气体喷嘴，在壳体上部设置蓄能部件，风刀装置高压气体喷射的入射方向与透明组件水平面的夹角为10-75度，特别优选为15-45度，在上述角度范围内，可以保证细小落尘的吹除效果最佳，同时节约高压气体的用量，尽可能的节约能源。

风刀装置可由上位机优选由单片机等自动装置进行控制。蓄能部件3优选为空气压缩机，该空气压缩机包括空气释放装置和空气压缩装置，根据需要空气压缩机可以设置在U形底座10上，优选设置在保护装置的壳体上。该空气压缩机由其所连接的单片机控制，可以采取定时或连续喷吹的方式工作，通过设置单片机的程序来控制空气压缩机每蓄能一定时间，优选为2-8分钟，进一步优选为5分钟，就打开空气释放装置，释放空气对透明组件4进行一次清洗。

风刀装置可以根据透明组件4的形状和位置进行具体设置，可以设置一个或多个，优选为3-6个，特别优选为3个，在透明组件4的圆周方向成等分结构分布，风刀装置可以与刮擦装置组合设置，并按照一定的顺序组合进行工作，以达到细小灰尘和较大杂质按照一定顺序清除的目的。

如图1和图3所示，保护装置还包括热风装置，热风装置固定或可拆装的设置在壳体1上，热风装置的出风口6设置在保护装置透明组件4的周边，用于除去透明组件表面及其周围的水雾和粉尘。热风装置还包括提供气体的动力源(图中未示出)和与其相连的加热部件5，动力源吹出的气体经过加热部件5加热，被加热后的气体从出风口6喷出。动力源的位置可以根据需要随意选择，可以设置在保护装置的之外，例如可以设置在U形底座10上，优选设置在保护装置的壳体上。优选的，采用鼓风机作为动力源，采用电加热丝作为加热部件。热风装置可由上位机优选为单片机等自动装置进行控制。热风装置采取连续喷吹的方式工作。

热风装置可以根据透明组件4的形状和位置进行具体设置，热风装置的出风口可以设置一个或多个，优选为1-6个，特别优选为2个，在透明组件4的圆周方向成等分结构分布。

在一个优选实施例中，保护装置的两侧都设有热风装置，该热风装置由发热丝和鼓风机组成，热风装置源源不断在皮带和视觉检测系统的保护装置之间吹送热气，以清除它们之间粉尘和水雾，保证图像采集的清晰度。保护装置的前端为风刀的高压气体喷嘴与之相连的空气压缩机，空气压缩机的空气释放装置由其所连接的单片机控制，通过单片机设置程序，控制空气压缩机每蓄能5分钟，就对钢化玻璃面进行一次清洗。在保护装置的最下面安装刮擦装置，刮擦装置主要处理气刀除不去的大量附着的落煤，当在镜头前发现大量落着的粘煤，通过皮带撕裂视觉检测系统的判断识别，给刮擦装置发出信号，从而启动刮擦装置的舵机，通过与连接的机械装置带动雨刷对钢化玻璃面进行清除。

以上，参照附图说明了本发明工作原理及其优选实施例。而这些实施例是包含在本发明权利要求中所记载的技术思想里。并且，这些实施例是仅为示例性的，不应用来限定解释本发明的权利要求范围。

Claims (7)

1.视觉检测系统的保护装置，包括封闭的壳体和壳体上的透明组件，所述视觉检测系统设置于所述壳体内，其特征在于：

所述保护装置还包括设置在所述壳体外表面上的热风装置，所述热风装置持续向所述透明组件的表面和/或周围吹送热风以清除粉尘和水雾，所述热风装置包括提供气体的动力源和与其相连接的加热部件，动力源吹出的气体经过加热部件被加热；

所述保护装置还包括风刀装置，所述风刀装置设置在所述壳体的外表面上，风刀装置采取定时喷吹的方式工作，采用高压气体对所述透明组件的表面进行清洗，所述风刀装置由蓄能部件和高压气体喷嘴连接构成；

所述保护装置还包括设置在所述壳体外表面上的刮擦装置，所述视觉检测系统将采集到的图像转化成灰度图，然后进行灰度检测，并根据检测所得的灰度值获得所述透明组件上的杂物覆盖率，进而发出致动信号，所述刮擦装置根据所述致动信号自动清除所述透明组件上的杂物。

2.根据权利要求1所述的视觉检测系统的保护装置，其特征在于，当所述灰度图50％以上面积的灰度值都低于100时，发出所述致动信号。

3.根据权利要求1或2所述的视觉检测系统的保护装置，其特征在于，所述刮擦装置包括：驱动部件、传动部件和执行机构，所述传动部件包括第一端部和第二端部，所述第一端部与所述驱动部件相连，所述第二端部与所述执行机构相连，由所述驱动部件提供动力给所述传动部件，通过所述传动部件带动所述执行机构在所述透明组件的表面进行往复运动。

4.根据权利要求3所述的视觉检测系统的保护装置，其特征在于：所述驱动部件为电机，所述传动部件为机械旋转结构，所述执行机构为雨刷，所述雨刷在所述第二端部连接处弹簧的作用下紧贴于所述透明组件的表面。

5.根据权利要求1所述的视觉检测系统的保护装置，其特征在于，所述蓄能部件为空气压缩机，所述空气压缩机包括空气释放装置和单片机，所述空气释放装置与单片机连接，通过单片机控制所述空气释放装置定时释放压缩空气，对所述透明组件表面进行清洗。

6.根据权利要求1所述的视觉检测系统的保护装置，其特征在于，所述动力源为鼓风机，所述加热部件为发热丝。

7.根据权利要求1或2所述的视觉检测系统的保护装置，其特征在于，所述壳体为筒体，所述透明组件作为筒体的一个端盖而设置。