CN110526118B - 一种桥式起重机械钢丝绳检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

一种桥式起重机械钢丝绳检测装置，桥式起重机包括两个垂直设置的立柱，两个立柱的上端之间固定连接有横梁，横梁底部设置有滑轨，滑轨中滑动设置有支撑架，支撑架上固定设置有驱动电机，驱动电机驱动连接有卷筒，卷筒上绕设有钢丝绳，且卷筒的一端固定套设有卷筒挡板，钢丝绳上设置有滑轮组件，检测装置包括拍摄机构、定位机构和数据处理器；拍摄机构包括与滑轮组件固定连接的摄像头，且摄像头朝向钢丝绳；定位机构包括若干个沿圆周方向均匀设置在卷筒挡板上的磁片和固定设置在支撑架上的电磁感应器，且电磁感应器靠近卷筒挡板；数据处理器与摄像头和电磁感应器均电性连接。本发明能够精确高效地对钢丝绳上的磨损或者故障进行检测并且定位。

Description

一种桥式起重机械钢丝绳检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及钢丝绳检测技术领域，具体的说是一种桥式起重机械钢丝绳检测装置及检测方法。

背景技术

钢丝绳是桥式起重机械设备的关键部件之一，其被广泛地应用于矿产、冶金、交通、建筑等工程领域中，它具有强度高、挠性好、耐磨损、不易拉断等特点， 钢丝绳一般是由碳素钢含碳量高的珠光体组织组成，其在使用过程中，会出现疲劳、锈蚀、磨损甚至骤断现象，导致承载能力下降，危及设备及人身安全，目前桥式起重机械设备上的钢丝绳磨损通常采用传统的目测和游标卡尺测量磨损断面，将所测的数值与新绳原始数值相减，其差就是这个断面磨损量，这种方法看起来合理可靠. 实际上很不精确。此方法对新钢丝绳尺寸测量尚可，而对正在使用中的钢丝绳进行检测是极不准确的，满足不了人们对钢丝绳的检测使用要求。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种桥式起重机械钢丝绳检测装置及检测方法，能够精确高效地对钢丝绳上的磨损或者故障进行检测并且定位。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：一种桥式起重机械钢丝绳检测装置，所述桥式起重机包括两个垂直设置的立柱，两个立柱的上端之间固定连接有横梁，横梁底部设置有滑轨，滑轨中滑动设置有支撑架，支撑架上固定设置有驱动电机，驱动电机驱动连接有卷筒，卷筒上绕设有钢丝绳，且卷筒的一端固定套设有卷筒挡板，钢丝绳上设置有滑轮组件，所述检测装置包括拍摄机构、定位机构和数据处理器；所述拍摄机构包括与所述滑轮组件固定连接的摄像头，且摄像头朝向所述钢丝绳；所述定位机构包括若干个沿圆周方向均匀设置在所述卷筒挡板上的磁片和固定设置在所述支撑架上的电磁感应器，且电磁感应器靠近卷筒挡板；所述数据处理器与所述摄像头和所述电磁感应器均电性连接。

作为一种优选方案，其中一个所述立柱上固定设置有驾驶室，所述数据处理器设置在驾驶室中。

一种桥式起重机械钢丝绳检测装置的检测方法，包括如下步骤：

S1、部署所述检测装置并且校准；

S2、所述摄像头拍摄所述钢丝绳的初始图像，并且将初始图像传输给所述数据处理器；

S3、所述数据处理器对初始图像进行处理，得到所述钢丝绳的初始直径，并且设定直径变量阈值；

S4、启动所述桥式起重机，在桥式起重机运行过程中所述摄像头拍摄所述钢丝绳的工作图像，并且将工作图像传输给所述数据处理器；

S5、所述数据处理器对工作图像进行处理，得到所述钢丝绳的工作直径，并且计算工作直径与初始直径的差值；

S6、所述数据处理器对差值和直径变量阈值进行比较，若差值大于或者等于直径变量阈值，则发出报警提示。

作为一种优选方案，还包括如下步骤：

S7、当差值大于或者等于直径变量阈值时，记该工作图像对应的所述钢丝绳上的位置为损耗区，所述数据处理器读取所述电磁感应器感应到的所述磁片的数量，并且计算所述卷筒的转动角度；

S8、所述数据处理器根据转动角度与所述卷筒的周长计算损耗区的位置。

S3的方法包括：

S3.1、所述数据处理器将初始图像转换为灰度图像；

S3.2、基于十字滑动窗口中值滤波方法更新灰度图像中每个像素点的灰度值；

S3.3、设定灰度阈值；

S3.4、根据灰度阈值将灰度图像中的所有像素点分为两组；

S3.5、计算两组像素点的平均灰度值；

S3.6、对灰度阈值进行更新；

S3.7、迭代执行S3.4至S3.6，直到两组像素点的平均灰度值稳定，得到分析图像；

S3.8、从分析图像中提取出所述钢丝绳对应的部分，并且计算钢丝绳的直径。

作为一种优选方案，S5中，所述数据处理器对工作图像的处理方法与对初始图像的处理方法相同。

有益效果：本发明通过实时拍照的方式获取钢丝绳的图像，通过对钢丝绳图像的处理分析计算出钢丝绳的直径变化，进而判断出钢丝绳的磨损和故障情况，与传统的手工检测方式相比更加高效精确，并且本发明通过电磁感应器和磁片的配合能够计算出钢丝绳上磨损或者故障的发生位置，从而能够方便及时对钢丝绳进行维护。

附图说明

图1是本发明检测装置的整体结构示意图；

图2是图1中A部分的放大图。

附图说明：1-立柱，2-数据处理器，3-驾驶室，4-滑轨，5-横梁，6-电磁感应器，7-卷筒挡板，8-磁片，9-钢丝绳，10-卷筒，11-支撑架，12-变速器，13-驱动电机，14-电机支座，15-摄像头，16-安装架，17-滑轮组件，18-吊钩。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和2，在本实施例中，桥式起重机包括两个垂直设置的立柱1，两个立柱1的上端之间固定连接有横梁5，横梁5底部设置有滑轨4，滑轨4中滑动设置有支撑架11，支撑架11上固定设置有电机支座14，电机支座14上固定设置有驱动电机13，驱动电机13通过变速器12驱动连接有卷筒10，卷筒10上绕设有钢丝绳9，且卷筒10的一端固定套设有卷筒挡板7，钢丝绳9上设置有滑轮组件17，钢丝绳9的末端连接有用于悬挂物品的吊钩18。

一种桥式起重机械钢丝绳检测装置，包括拍摄机构、定位机构和数据处理器2。

拍摄机构用于拍摄钢丝绳9的照片，拍摄机构包括与滑轮组件17固定连接的摄像头15，且摄像头15朝向钢丝绳9。

定位机构用于在钢丝绳9出现磨损或者故障的时候感应出磨损或者故障发生的位置，定位机构包括若干个沿圆周方向均匀设置在卷筒挡板7上的磁片8和固定设置在支撑架11上的电磁感应器6，且电磁感应器6靠近卷筒挡板7。

数据处理器2用于对钢丝绳9的照片进行处理以判断钢丝绳9是否出现磨损或者故障，以及根据定位机构的感应结果计算出磨损或者故障的位置，数据处理器2与摄像头15和电磁感应器6均电性连接。

进一步的，其中一个立柱1上固定设置有驾驶室3，数据处理器2设置在驾驶室3中，从而对数据处理器2进行保护。

进一步的，滑轮组件17固定连接有安装支架16，安装支架16包括与滑轮组件17固定连接的水平部分和垂直设置在水平部分上的垂直部分，摄像头15固定设置在垂直部分上，从而使摄像头15与钢丝绳9之间留有距离，以方便对摄像头15的焦距等参数进行调整，提高摄像头15的成像质量。

S1至S6。

S1、部署检测装置并且校准。

在部署监测装置时，需要根据卷筒10与钢丝绳9的尺寸确定磁片8的数量以及电磁感应器6的位置，例如当卷筒10的直径为60cm、长度为120cm，且钢丝绳9的直径为1.8cm时，卷筒挡板7上可以设置12个沿卷筒7的圆周方向均匀分布的磁片8，相邻两个磁片8之间的距离为10π。电磁感应器6与卷筒7之间的距离设置为10cm。

在校准时，主要是对钢丝绳9的零点进行校准，例如对于上述实例，在对零点进行校准时，沿水平方向将钢丝绳9的零点投射到卷筒挡板7上，则零点应当位于卷筒10的轴线与卷筒挡板7的交叉点和其中一个磁片8的连接线上。

S2、摄像头15拍摄钢丝绳9的初始图像，并且将初始图像传输给数据处理器2。

S3、数据处理器2对初始图像进行处理，得到钢丝绳9的初始直径，并且设定直径变量阈值。S3的具体方法包括S3.1至S3.8。

S3.1、数据处理器2将初始图像转换为灰度图像，同时可以进行降噪处理。

S3.2、基于十字滑动窗口中值滤波方法更新灰度图像中每个像素点的灰度值。因为钢丝绳9是垂直的长条，因此十字滑动窗口的大小设置为3×7，即横向3个像素，纵向7个像素，然后采用N值循环的方法获取十字滑动窗口中每个像素的灰度值，计算所有灰度值的均值u，将u作为十字滑动窗口中心像素f(i,j)的灰度值。

S3.3、设定灰度阈值，并且以T表示。

S3.4、根据灰度阈值将灰度图像中的所有像素点分为两组，两组像素点分别用R1和R2进行表示。

S3.5、计算两组像素点的平均灰度值，其中R1的平均灰度值记为u1，R2的平均灰度值记为u2。

S3.6、对灰度阈值进行更新，更新的方法为T=(u1+u2)/2。

S3.7、迭代执行S3.4至S3.6，直到两组像素点的平均灰度值稳定，即u1和u2都不再发生变化，得到分析图像，并且记路当前的灰度阈值T。

S3.8、从分析图像中提取出钢丝绳9对应的部分，并且计算钢丝绳9的直径。

S4、启动桥式起重机，在桥式起重机运行过程中摄像头15拍摄钢丝绳9的工作图像，并且将工作图像传输给数据处理器2。

S5、数据处理器2对工作图像进行处理，得到钢丝绳9的工作直径，并且计算工作直径与初始直径的差值。

S6、数据处理器2对差值和直径变量阈值进行比较，若差值大于或者等于直径变量阈值，则发出报警提示。实际上，钢丝绳9因为磨损导致直径发生变化的时候变化情况是连续的，而非突然变化，因此可以将直径的变化情况描述为实际测量曲线，同时，因为桥式起重机的运行状况是具有标准的，因此可以得到钢丝绳9的理论磨损量变化曲线，将实际测量曲线与理论磨损量变化曲线进行对比，则工作直径与初始直径的差值会体现为两个曲线之间的距离，当实际测量曲线上存在某些点与理论磨损量变化曲线之间的距离大于直径变量阈值时，则可以判断钢丝绳9出现了严重磨损，容易导致危险情况发生，此时需要进行报警。

S5中，数据处理器2对工作图像的处理方法与对初始图像的处理方法相同，并且可以沿用灰度阈值T。直径变量阈值的设定可以依据GBT-28264-2012起重机械安全监控管理系统和GBT24811.2-2009钢丝绳部分。

进一步的，检测方法还包括S7至S8。

S7、当差值大于或者等于直径变量阈值时，记该工作图像对应的钢丝绳9上的位置为损耗区，数据处理器2读取电磁感应器6感应到的磁片8的数量，并且计算卷筒10的转动角度。

S8、数据处理器2根据转动角度与卷筒10的周长计算损耗区的位置。

除了根据钢丝绳9的直径的变化来判断钢丝绳9的磨损情况之外，采用本方法还可以对一些钢丝绳9的外伤进行判断。例如，当钢丝绳9出现跳出卷筒10的绳槽时，在工作图像上钢丝绳9对应的部分可能出现偏移；当钢丝绳9出现压溃的情况时，在工作图像上钢丝绳9对应的部分可能出现横向展宽与间断的情况；当钢丝绳9出现扭结的情况时，在工作图像上钢丝绳9对应的部分可能出现横向展宽与纵向往复的情况。相应的，可以增加报警的方式，以对这几种外伤的情况进行报警。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种桥式起重机械钢丝绳检测装置，桥式起重机包括两个垂直设置的立柱（1），两个立柱（1）的上端之间固定连接有横梁（5），横梁（5）底部设置有滑轨（4），滑轨（4）中滑动设置有支撑架（11），支撑架（11）上固定设置有驱动电机（13），驱动电机（13）驱动连接有卷筒（10），卷筒（10）上绕设有钢丝绳（9），且卷筒（10）的一端固定套设有卷筒挡板（7），钢丝绳（9）上设置有滑轮组件（17），其特征在于：所述检测装置包括拍摄机构、定位机构和数据处理器（2）；

所述拍摄机构包括与所述滑轮组件（17）固定连接的摄像头（15），且摄像头（15）朝向所述钢丝绳（9）；

所述定位机构包括若干个沿圆周方向均匀设置在所述卷筒挡板（7）上的磁片（8）和固定设置在所述支撑架（11）上的电磁感应器（6），且电磁感应器（6）靠近卷筒挡板（7）；

所述数据处理器（2）与所述摄像头（15）和所述电磁感应器（6）均电性连接，数据处理器（2）用于对钢丝绳（9）的照片进行处理以判断钢丝绳（9）是否出现磨损或者故障，以及根据定位机构的感应结果计算出磨损或者故障的位置。

2.如权利要求1所述的一种桥式起重机械钢丝绳检测装置，其特征在于：其中一个所述立柱（1）上固定设置有驾驶室（3），所述数据处理器（2）设置在驾驶室（3）中。

3.如权利要求1所述的一种桥式起重机械钢丝绳检测装置的检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、部署所述检测装置并且校准；

S2、所述摄像头（15）拍摄所述钢丝绳（9）的初始图像，并且将初始图像传输给所述数据处理器（2）；

S3、所述数据处理器（2）对初始图像进行处理，得到所述钢丝绳（9）的初始直径，并且设定直径变量阈值；

S4、启动所述桥式起重机，在桥式起重机运行过程中所述摄像头（15）拍摄所述钢丝绳（9）的工作图像，并且将工作图像传输给所述数据处理器（2）；

S5、所述数据处理器（2）对工作图像进行处理，得到所述钢丝绳（9）的工作直径，并且计算工作直径与初始直径的差值；

S6、所述数据处理器（2）对差值和直径变量阈值进行比较，若差值大于或者等于直径变量阈值，则发出报警提示；

S7、当差值大于或者等于直径变量阈值时，记该工作图像对应的所述钢丝绳（9）上的位置为损耗区，所述数据处理器（2）读取所述电磁感应器（6）感应到的所述磁片（8）的数量，并且计算所述卷筒（10）的转动角度；

S8、所述数据处理器（2）根据转动角度与所述卷筒（10）的周长计算损耗区的位置。

4.如权利要求3所述的检测方法，其特征在于：S3的方法包括：

S3.1、所述数据处理器（2）将初始图像转换为灰度图像；

S3.2、基于十字滑动窗口中值滤波方法更新灰度图像中每个像素点的灰度值；

S3.3、设定灰度阈值；

S3.4、根据灰度阈值将灰度图像中的所有像素点分为两组；

S3.5、计算两组像素点的平均灰度值；

S3.6、对灰度阈值进行更新；

S3.7、迭代执行S3.4至S3.6，直到两组像素点的平均灰度值稳定，得到分析图像；

S3.8、从分析图像中提取出所述钢丝绳（9）对应的部分，并且计算钢丝绳（9）的直径。

5.如权利要求3所述的检测方法，其特征在于：S5中，所述数据处理器（2）对工作图像的处理方法与对初始图像的处理方法相同。

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