CN109335575B - 一种用于大型输送皮带纵向撕裂检测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于大型输送皮带纵向撕裂检测装置及方法。所述的装置包括：工业相机、线激光发射器、毛刷、除尘气枪、同步检测轮、PC机。所述的工业相机安装在输送皮带非承载面下方；所述的线激光发射器安装在输送皮带非承载面下方，且发射的线激光处于工业相机的视场内；所述的毛刷安装在沿输送皮带运动方向工业相机上游，用来清理输送皮带；除尘气枪紧邻工业相机安装，防止灰尘落下污染镜头；同步检测轮作为被动轮与传送带接触并安装在其下方，随着传送带的运动而转动，用来检测输送皮带的运动速度；PC机对采集的图像进行处理，产生撕裂报警，并显示大型输送皮带纵向撕裂长度、宽度、深度和位置信息，从而完成大型输送皮带纵向撕裂检测。

Description

一种用于大型输送皮带纵向撕裂检测装置及方法
技术领域
本发明涉及大型输送皮带作业技术领域，具体地说是一种用于大型输送皮带纵向撕裂检测装置及方法。
背景技术
大型输送皮带输送机是矿井、港口等企业中物资运输的主要设备。皮带造价昂贵，大型输送皮带更为昂贵，不同物资运输过程中特别容易出现异物磨损的情况，皮带纵向撕裂现象经常发生，一旦皮带发生撕裂，若不能及时发现，将导致整条皮带损毁，甚至造成整条工业线断裂，降低企业的生产效率，从而造成重大的经济损失。
随着国内的科研水平和技术不断的提高，制造出了一些针对皮带运输机皮带纵向撕裂检测的保护装置和设备，如电磁感应式检测器、撕裂压力检测器、漏料检测器、超声波传感器等，但实用效果和检测精度一般，存在很大的安全隐患，无法完成工业级皮带纵向撕裂检测要求。因此，研究一种用于大型输送皮带纵向撕裂检测装置，精确及时的发出报警并停机，最大程度的降低皮带撕裂长度，减小因皮带纵向撕裂对生产过程造成的影响，具有重大的社会意义和巨大的经济效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于大型输送皮带纵向撕裂检测装置及方法，该装置及方法能够在大型输送皮带发生纵向撕裂时，准确检测输送皮带纵向撕裂的长度、宽度和位置信息，及时的发出报警，最大程度的降低皮带撕裂长度，减少损失。
本发明涉及的装置包含了工业相机、线激光发射器、毛刷、除尘气枪、同步检测轮、PC机；所涉及的方法包含了输送皮带纵向撕裂长度检测算法、宽度检测算法、位置检测算法。
检测装置均分布于输送皮带非承载面下方，工业相机视场覆盖整个输送皮带横向跨度，视场内包含线激光发射器投射至非承载面的线激光条纹，同步检测轮与输送皮带非承载面接触，用于检测算法中所需的皮带速度。
一种用于大型输送皮带纵向撕裂长度检测方法通过如下步骤得到：
①线激光发射器垂直照射在经毛刷清扫处理后皮带的非承载面上得到激光线条纹图像，工业相机采集到的所述激光线条纹图像，PC机利用Retinex算法对所述激光条纹图像进行增强；
②利用直线检测算法检测激光线是否发生断裂，若无则表明输送皮带未发生纵向撕裂，若有则记录激光线断裂开始时间为t0，终止断裂时间为t1；
③同步检测轮与输送皮带非承载面接触，通过采集同步检测轮的编码器信息获取输送皮带速度v，则输送皮带纵向撕裂长度为l＝v(t1-t0)。
一种用于大型输送皮带纵向撕裂长度检测方法通过如下步骤得到：
①根据张正友相机标定法标定工业相机的内参和外参；
②对增强后的图像进行处理得到激光线断裂处所占的像素数，结合工业相机参数从而得到输送皮带纵向撕裂的宽度。
一种用于大型输送皮带纵向撕裂长度检测方法通过如下步骤得到：
①在输送带上选一点作为输送带的起始点，并涂刷不同于输送皮带颜色的圆形作为标记；
②PC机对增强后的图像进行处理，识别到输送带上的圆形标记时定时器清零；
③利用直线检测算法检测激光线是否发生断裂，若无则表明输送皮带未发生纵向撕裂，若有则记录激光线断裂开始时间为t0；
④通过采集同步检测轮的编码器信息获取输送皮带速度v，则输送皮带发生纵向撕裂位置距输送皮带起始点的距离s＝vt0；
⑤利用边缘检测定位激光线与输送皮带非承载面的内边缘交点；
⑥结合工业相机参数及激光线发生断裂处的像素位置，从而得到输送皮带发生纵向撕裂处距皮带非承载面内边缘的距离h。
本发明的优点：可以精确的测量大型输送皮带发生纵向撕裂的长度、宽度信息，且利用线激光器作为光照补偿，避免了直接检测输送带表面图像由于光照不足、灰尘以及输送带表面污染物干扰造成的错误情况；并且检测装置可以实现撕裂部位的定位，方便人员维修，提高生产效率。
附图说明
图1是本发明中一种用于大型输送皮带纵向撕裂检测装置总体示意图。
图2是本发明中一种用于大型输送皮带纵向撕裂检测方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图阐述本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明所提供的一种用于大型输送皮带纵向撕裂检测装置包括工业相机1、线激光发射器2、毛刷3、同步检测轮4、PC机。工业相机1安装在输送皮带非承载面下方，且相机视场覆盖整个输送皮带横向跨度，用来采集待测输送皮带图像。线激光发射器2安装在输送皮带非承载面下方，且照射在输送皮带上的线激光处于工业相机的视场内，为撕裂检测提供参考直线。毛刷3安装在沿输送皮带非承载面运动方向工业相机的上游，用来清理输送皮带。同步检测轮4作为被动轮与传送带接触并安装在其下方，随着传送带的运动而转动，用来检测输送皮带的运动速度。
如图2所示，本发明所提供的一种用于大型输送皮带纵向撕裂检测方法包括如下步骤：
S1、利用图像处理算法并结合输送皮带速度得到纵向撕裂长度。
①利用Retinex算法对采集到的含有激光线的输送皮带非承载面图像进行增强；
Retinex算法优点是可以同时保持图像高保真度与对图像的动态范围进行压缩的同时，也可实现色彩增强、颜色恒常性、局部动态范围压缩、全局动态范围压缩。计算公式如下：
Figure GDA0002727028890000031
式中，Ii(x,y)为原始输入图像第i个像素，F(x,y)为高斯函数，N为尺度的数量，ω为每个尺度的权重为1/N，
Figure GDA0002727028890000032
表示图像第i像素在对数域的输出。
Figure GDA0002727028890000033
Ci(x,y)＝βlog|αIi′(x,y)| (3)
Figure GDA0002727028890000034
式中，β＝46，α＝125为经验参数，S为每帧图像中总的像素数，Ri(x,y)即为增强后图像的第i像素。
②利用直线检测算法检测激光线是否发生断裂，若无则表明输送皮带未发生纵向撕裂，若有则记录激光线断裂开始时间为t0，终止断裂时间为t1；
在输送带运转时，激光线能够扫描输送带非承载面，在输送带正常时，激光线呈连续状态，且近似为直线；在输送带发生纵向撕裂时，输送带将会在垂直于运行方向的曲率发生明显变化，激光线也会出现弯折或者断开，这时将可以检测到超过一条的直线同时也会检测到角点。因此通过直线和角点检测判断激光线是否发生弯折和断开，皮带运转时，记录激光线断开开始时间为t0，终止断开时间为t1。
③通过采集同步检测轮的编码器信息获取输送皮带速度v，则输送皮带纵向撕裂长度为l＝v(t1-t0)。
同步检测轮作为被动轮与传送带接触并安装在其下方，随着传送带的运动而转动，通过同步检测轮的编码器信息可以获取输送皮带的速度v。
S2、利用边缘检测算法测量大型输送皮带纵向撕裂的宽度。
①根据张正友相机标定法标定工业相机的内参和外参；
本标定所采用的平面靶标为尺寸30mm×30mm的棋盘格。固定工业相机的位置保持不变，首先将平面靶标平行于地面放置，且保证平面靶标和被测输送皮带位于同一位置，在该位置拍摄一幅靶标平面图像，然后再转动靶标的方向拍摄三幅不同位置的靶标平面图像，利用张正友标定法就可以求出工业相机的内外参数。
②对增强后的图像进行处理得到激光线断裂处所占的像素数，结合工业相机参数从而得到输送皮带纵向撕裂的宽度。
S3、对皮带进行标记，得到皮带撕裂处的位置信息。
①在输送带上选一点作为输送带的起始点，并涂刷不同于输送皮带颜色的圆形作为标记；
②对增强后的图像进行处理，识别到输送带上的圆形标记时定时器清零；
③利用直线检测算法检测激光线是否发生断裂，若无则表明输送皮带未发生纵向撕裂，若有则记录激光线断裂开始时间为t0；
④通过采集同步检测轮的编码器信息获取输送皮带速度v，则输送皮带发生纵向撕裂位置距输送皮带起始点的距离s＝v0t；
⑤利用边缘检测定位激光线与输送皮带非承载面的内边缘交点；
⑥结合工业相机参数及激光线发生断裂处的像素位置，从而得到输送皮带发生纵向撕裂处距皮带非承载面内边缘的距离h。

Claims (3)

1.一种用于大型输送皮带纵向撕裂检测装置及方法，其特征在于：所述检测装置包括工业相机、线激光发射器、同步检测轮、PC机，均位于输送皮带外表面中的非承载面下方，PC机接收工业相机采集到的带有线激光条纹的输送带非承载面图像，通过纵向撕裂长度检测算法、宽度检测算法、位置检测算法，得到纵向撕裂的具体特征信息；所述检测方法包括如下步骤：a、经图像处理结合测量的输送皮带速度得到大型输送皮带纵向撕裂长度；b、经过图像处理算法测量大型输送皮带纵向撕裂的宽度；c、对皮带进行标记，经过图像处理结合测量的输送带速度得到皮带撕裂处的位置信息；
进一步地，所述纵向撕裂长度检测算法包括如下步骤：
①线激光发射器垂直照射在经毛刷清扫处理后皮带的非承载面上得到激光线条纹图像，工业相机采集到的所述激光线条纹图像，PC机利用Retinex算法对所述激光条纹图像进行增强；
②利用直线检测算法检测激光线是否发生断裂，若无则表明输送皮带未发生纵向撕裂，若有则记录激光线断裂开始时间为t0，终止断裂时间为t1；
③同步检测轮与输送皮带非承载面接触，通过采集同步检测轮的编码器信息获取输送皮带速度v，则输送皮带纵向撕裂长度为l＝v(t1-t0)。
2.根据权利要求1所述的一种用于大型输送皮带纵向撕裂检测装置及方法，其特征在于，所述宽度检测算法包括如下步骤：
①根据张正友相机标定法标定工业相机的内参和外参；
②对增强后的图像进行处理得到激光线断裂处所占的像素数，结合工业相机参数从而得到输送皮带纵向撕裂的宽度。
3.根据权利要求1所述的一种用于大型输送皮带纵向撕裂检测装置及方法，其特征在于，所述位置检测算法包括如下步骤：
①在输送带上选一点作为输送带的起始点，并涂刷不同于输送皮带颜色的圆形作为标记；
②PC机对增强后的图像进行处理，识别到输送带上的圆形标记时定时器清零；
③利用直线检测算法检测激光线是否发生断裂，若无则表明输送皮带未发生纵向撕裂，若有则记录激光线断裂开始时间为t0；
④通过采集同步检测轮的编码器信息获取输送皮带速度v，则输送皮带发生纵向撕裂位置距输送皮带起始点的距离s＝vt0；
⑤利用边缘检测定位激光线与输送皮带非承载面的内边缘交点；
⑥结合工业相机参数及激光线发生断裂处的像素位置，从而得到输送皮带发生纵向撕裂处距皮带非承载面内边缘的距离h。
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