CN114463874A - 一种巡检系统及巡检方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种巡检系统及巡检方法，该巡检系统包括巡检移动设备和主控器，巡检系统在对设备进行巡检时，首先巡检移动设备的行走机构可以沿预定线路行走，行走过程中数据采集机构可以实时扫描被检测部件得到被检测部件的3D点数据，这相对于图像和视频数据量仅有其几百分之一，有利于快速传输，再则通过数据点形状对比分析，更容易提取特征数据用于巡检分析判断。

Description

一种巡检系统及巡检方法

技术领域

本发明涉及设备安全技术领域，特别涉及一种巡检系统及巡检方法。

背景技术

目前对于长距离输送机的巡检方式方法有很多方式种类，当前主流技术基本都基于摄像头的各种巡检方法，通过摄像头采集影像和视频，然后对影像图像进行分析，进而判断输送机是否存在故障。图像和视频比较大，传输速度比较慢。

发明内容

本发明的目的为提供一种响应速度快且检测准确性高的巡检系统及巡检方法。

本发明提供了一种巡检系统，包括以下部件：

巡检移动设备，包括行走机构和数据采集机构；所述数据采集机构用于扫描被检测部件并采集所述被检测部件的多个3D点数据；

主控器，包括存储模块和数据处理模块，所述存储模块预存有所述被检测部件至少处于一种工况下的标准模型；所述数据处理模块能够根据所述多个3D点数据构建所述被检测部件的3D模型，并比对所述3D模型与所述标准模型，以所述3D模型超出所述标准模型预定范围为条件判断所述被检测部件出现异常。

本发明所提供的巡检系统在对设备进行巡检时，首先巡检移动设备的行走机构可以沿预定线路行走，行走过程中数据采集机构可以实时扫描被检测部件得到被检测部件的3D点数据，这相对于图像和视频数据量仅有其几百分之一，有利于快速传输，再则通过数据点形状对比分析，更容易提取特征数据用于巡检分析判断。

可选的，将所述被检测部件分成N段，所述标准模型包括第一段标准模型、……、第N段标准模型，分别与所述被检测部件的N段结构一一对应；所述数据处理模块根据所述数据采集机构在当前段所采集的3D点数据构建所述当前段的3D模型，并比对所述当前段的3D模型与其相对应的标准模型，进而获知所述当前段的工况。

可选的，所述巡检移动设备还具有行走控制模块，用于控制所述行走机构动作；所述主控器预先存储有与各段相对应的段号，巡检时所述主控器根据所述行走控制模块获取当前段号，具体获取当前段号的方式包括：

设置当前段号、当前距离、当前行走速度和行走时间四个参数；其中所述当前行走速度在沿第一方向为正，与所述第一方向相反为负，所述当前距离遇到起点自动置零，遇到终点自动置全长距离；按照所述当前距离等于所述当前行走速度乘以所述行走时间的累加值计算，最后当前段号按照等于所述当前距离的最小取整方式来计算。

可选的，所述巡检移动设备还具有装置控制模块，所述主控器内部还预存有与各段所对应的控制指令，所述装置控制模块能够根据所述主控器的控制指令调节所述数据采集机构姿态及工作参数。

可选的，所述主控器还包括版本管理模块，所述版本管理模块能够按照所述巡检移动设备巡回一次为一个数据版本，对每一个数据版本分配一个数据版本号和段号，其中所述数据版本号按照巡检开始时间点作为编号，按照数据版本号进行对被检测部件进行数据回溯或者按照段号对该段进行数据回溯；其中数据回溯方法包括：每次只显示一个数据版本号的3D点数据，并且按照时间变化，关闭前一个版本，显示后一个版本，形成按时间的3D点数据建模播放回溯。

可选的，还包括报警模块，当所述3D模型超出所述标准模型预定范围时，所述报警模块发出报警信号；

或者/和，

所述标准模型包括物料建模检测模块、皮带建模检测模块、托辊建模检测模块或支架建模检测模块其中一者或者几者。

此外，本发明还提供了一种巡检方法，包括以下步骤：

扫描步骤：扫描被检测部件并采集被检测部件的多个3D点数据；

判断步骤：根据所述多个3D点数据构建所述被检测部件的3D模型，并比对所述3D模型与预存的标准模型，以所述3D模型超出所述标准模型预定范围为条件判断所述被检测部件出现异常。

可选的，在扫描步骤之前，预先将被检测部件分成N段，存储各段的所对应的标准模型：第一段标准模型、……、第N段标准模型；

在所述判断步骤中，根据所述数据采集机构在当前段所采集的3D点数据构建所述当前段的3D模型，并比对所述当前段的3D模型与其相对应的标准模型，进而获知所述当前段的工况。

可选的，在扫描步骤之前先存储与各段相对应的段号，在扫描之前先获取当前段号，具体获取当前段号的方式包括：

设置当前段号、当前距离、当前行走速度和行走时间四个参数；其中所述当前行走速度在沿第一方向为正，与所述第一方向相反为负，所述当前距离遇到起点自动置零，遇到终点自动置全长距离；按照所述当前距离等于所述当前行走速度乘以所述行走时间的累加值计算，最后当前段号按照等于所述当前距离的最小取整方式来计算。

可选的，所述巡检方法还包括数据回溯步骤：巡检一次形成一个数据版本，对每一个数据版本分配一个数据版本号和段号，其中所述数据版本号按照巡检开始时间点作为编号，保存数据版本，并且能够按照段号对该段进行数据回溯。

本发明的巡检方法是以上述巡检系统为实施基础的，故该巡检方法也具有上述巡检系统的有益效果。

附图说明

图1为本发明一种实施例中巡检系统的结构框图；

图2为本发明一种实施例中巡检方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合系统、方法、附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本文以巡检系统和巡检方法应用于带式输送机为例介绍技术方案和技术效果，当然本领域内的技术人员应当理解，本文所述的巡检系统和巡检方法还可以应用于其他领域。

请参考图1至图2，图1为本发明一种实施例中巡检系统的结构框图；图2为本发明一种实施例中巡检方法的流程示意图。

本发明提供了一种巡检系统，包括巡检移动设备和主控器。

其中巡检移动设备包括行走机构和数据采集机构，行走机构能够沿着预定轨道或者设定的线路进行行走，行走机构可以是轮，也可以为机械臂等机构，只要能够实现巡检移动设备的移动即可。数据采集机构用于采集点数据，对于三维机械设备而言，数据采集机构所采集的数据为3D点数据，所谓3D点数据即为三维点数据，即包括X坐标值、Y坐标值、Z坐标值。数据采集机构可以为3D扫描仪。

主控器包括存储模块和数据处理模块。存储模块预存有被检测部件至少处于一种工况下的标准模型，标准模型可以根据巡检的目的合理设置，对于带式输送机而言，巡检的目的通常包括带式输送机跑偏、撕裂、托辊磨损、衍架稳固和物料异物等，因此可以根据以上所要实现的目的合理设置标准模型以实现上述巡检目的。标准模型也优先点数据模型，这样便于比对。

数据处理模块能够根据多个3D点数据构建被检测部件的3D模型，并比对3D模型与标准模型，以3D模型超出标准模型预定范围为条件判断被检测部件出现异常。

相应地，本发明所提供的巡检方法可以包括以下步骤：

S1扫描步骤：扫描被检测部件并采集被检测部件的多个3D点数据；

S2判断步骤：根据多个3D点数据构建被检测部件的3D模型，并比对所述3D模型与预存的标准模型，以3D模型超出标准模型预定范围为条件判断被检测部件出现异常。

当然，如果3D模型未超出标准模型的预定范围，则认为被检测部件未出现异常，处于正常工作工况。

本发明所提供的巡检系统在对设备进行巡检时，首先巡检移动设备的行走机构可以沿预定线路行走，行走过程中数据采集机构可以实时扫描被检测部件得到被检测部件的3D点数据，这相对于图像和视频数据量仅有其几百分之一，有利于快速传输，再则通过数据点形状对比分析，更容易提取特征数据用于巡检分析判断。

对于比较长的设备，为了提高比对的效率和简化建模，可以采取以下方式。

将被检测部件分成N段，标准模型包括第一段标准模型、……、第N段标准模型，分别与被检测部件的N段结构一一对应；数据处理模块根据所述数据采集机构在当前段所采集的3D点数据构建当前段的3D模型，并比对当前段的3D模型与其相对应的标准模型，进而获知当前段的工况。

被检测部件N段的划分可以沿行走机构行走方向，这样方便阶段性建模。

该实施例中将被检测部件划分为N个小单元，每一个小单元进行单独建模，建模简单快速，然后行走机构在行走过程中完成一个小单元的扫描后可以根据该小单元的扫描数据进行3D建模，然后与该小单元所相应的段标准模型进行比对及判断。逐段比对也有利迅速找出出现异常的位置，进而迅速解决问题。

在一种具体示例中，巡检移动设备还具有行走控制模块，用于控制所述行走机构动作；主控器预先存储有与各段相对应的段号，巡检时主控器根据行走控制模块获取当前段号，具体获取当前段号的方式包括：

设置当前段号、当前距离、当前行走速度和行走时间四个参数；其中当前行走速度在沿第一方向为正，与第一方向相反为负，当前距离遇到起点自动置零，遇到终点自动置全长距离；按照当前距离等于所述当前行走速度乘以行走时间的累加值计算，最后当前段号按照等于当前距离的最小取整方式来计算。

该获取段号的方式控制逻辑比较简单。

上述巡检方法进一步包括：在扫描步骤之前，预先将被检测部件分成N段，存储各段的所对应的标准模型：第一段标准模型、……、第N段标准模型；

在判断步骤中，根据数据采集机构在当前段所采集的3D点数据构建当前段的3D模型，并比对当前段的3D模型与其相对应的标准模型，进而获知所述当前段的工况。

其中，在扫描步骤之前先存储与各段相对应的段号，在扫描之前先获取当前段号，具体获取当前段号的方式包括：

设置当前段号、当前距离、当前行走速度和行走时间四个参数；其中当前行走速度在沿第一方向为正，与第一方向相反为负，当前距离遇到起点自动置零，遇到终点自动置全长距离；按照当前距离等于当前行走速度乘以行走时间的累加值计算，最后当前段号按照等于当前距离的最小取整方式来计算。

每一段被检测部件的结构可能完全不同，那么数据采集机构的姿态配置也就不相同，因此可以根据被检测部件每段的结构特征对数据采集机构的姿态和工作参数进行调整。

一种实施例中，巡检移动设备还具有装置控制模块，主控器内部还预存有与各段所对应的控制指令，装置控制模块能够根据主控器的控制指令调节数据采集机构姿态及工作参数。控制指令与被检测部件的每段结构相对应，针对性比较强。

巡检移动设备还包括数据回传送模块，用于将数据采集机构所采集的3D点数据传递至数据处理模块，当然主控器也必然存在与数据处理模块相连的数据接收模块，用于接收数据回传送模块传输的数据。主控器还包括总控模块，总控模块控制各模块的工作。

当段号发生改变时，根据巡检目的(对于带式输送机而言，其目的包括跑偏、撕裂、断带、托辊磨损、衍架稳固和物料异物)，首先总控模块调用数据回传送模块将上一段的3D扫描结果传回数据处理中心，再开始新一段的3D数据扫描。扫描方法为：一、设置当前段对应的位置高度、扫描角度、扫描起点和扫描终点四个参数，预取出下一段的这四个参数；二、调用装置控制模块配置数据采集机构与当前段相匹配的姿态，例如装置控制模块调节数据采集机构升降至新分段扫描对应位置高度，以及将数据采集机构的扫描镜头转至对应扫描角度；三、控制数据采集机构只在扫描起点到扫描终点之间循环扫描，使得最后扫描形密集的类之字形。四、装置控制模块可以缓存数据点集。

进一步地，主控器还可以包括版本管理模块，所述版本管理模块能够按照所述巡检移动设备巡回一次为一个数据版本，对每一个数据版本分配一个数据版本号和段号，其中所述数据版本号按照巡检开始时间点作为编号，按照数据版本号进行对被检测部件进行数据回溯或者按照段号对该段进行数据回溯；其中数据回溯方法包括：每次只显示一个数据版本号的3D点数据，并且按照时间变化，关闭前一个版本，显示后一个版本，形成按时间的3D点数据建模播放回溯。

这样，采用分段时间轴分析管理方法，可以形成一种巡检数据趋势，从历史逐步变化巡检出运行设备问题。

相应地，巡检方法包括数据回溯步骤：巡检一次形成一个数据版本，对每一个数据版本分配一个数据版本号和段号，其中数据版本号按照巡检开始时间点作为编号，保存数据版本，并且能够按照段号对该段进行数据回溯，具体地，按照数据版本号进行对被检测部件进行数据回溯或者按照段号对该段进行数据回溯；其中数据回溯方法包括：每次只显示一个数据版本号的3D点数据，并且按照时间变化，关闭前一个版本，显示后一个版本，形成按时间的3D点数据建模播放回溯。

需要说明的是，整条皮带机每段扫描建模对比完成后，计算为一次巡检。

上述各实施例中，各巡检系统还进一步包括报警模块，当3D模型超出标准模型预定范围时，报警模块发出报警信号；报警模块可以为光信号，也可以为声信号。通过报警模块发出报警信号提醒操作人员被检测部件出现异常，可以及时对设备进行维修。

标准模型包括物料建模检测模块、皮带建模检测模块、托辊建模检测模块或支架建模检测模块其中一者或者几者。

本发明的巡检方法是以上述巡检系统为实施基础的，故该巡检方法也具有上述巡检系统的有益效果。

以上对本发明所提供的一种巡检系统及巡检方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种巡检系统，其特征在于，包括以下部件：

巡检移动设备，包括行走机构和数据采集机构；所述数据采集机构用于扫描被检测部件并采集所述被检测部件的多个3D点数据；

主控器，包括存储模块和数据处理模块，所述存储模块预存有所述被检测部件至少处于一种工况下的标准模型；所述数据处理模块能够根据所述多个3D点数据构建所述被检测部件的3D模型，并比对所述3D模型与所述标准模型，以所述3D模型超出所述标准模型预定范围为条件判断所述被检测部件出现异常。

2.如权利要求1所述的巡检系统，其特征在于，将所述被检测部件分成N段，所述标准模型包括第一段标准模型、……、第N段标准模型，分别与所述被检测部件的N段结构一一对应；所述数据处理模块根据所述数据采集机构在当前段所采集的3D点数据构建所述当前段的3D模型，并比对所述当前段的3D模型与其相对应的标准模型，进而获知所述当前段的工况。

3.如权利要求2所述的巡检系统，其特征在于，所述巡检移动设备还具有行走控制模块，用于控制所述行走机构动作；所述主控器预先存储有与各段相对应的段号，巡检时所述主控器根据所述行走控制模块获取当前段号，具体获取当前段号的方式包括：

设置当前段号、当前距离、当前行走速度和行走时间四个参数；其中所述当前行走速度在沿第一方向为正，与所述第一方向相反为负，所述当前距离遇到起点自动置零，遇到终点自动置全长距离；按照所述当前距离等于所述当前行走速度乘以所述行走时间的累加值计算，最后当前段号按照等于所述当前距离的最小取整方式来计算。

4.如权利要求3所述的巡检系统，其特征在于，所述巡检移动设备还具有装置控制模块，所述主控器内部还预存有与各段所对应的控制指令，所述装置控制模块能够根据所述主控器的控制指令调节所述数据采集机构姿态及工作参数。

5.如权利要求1至4任一项所述的巡检系统，其特征在于，所述主控器还包括版本管理模块，所述版本管理模块能够按照所述巡检移动设备巡回一次为一个数据版本，对每一个数据版本分配一个数据版本号和段号，其中所述数据版本号按照巡检开始时间点作为编号，按照数据版本号进行对被检测部件进行数据回溯或者按照段号对该段进行数据回溯；其中数据回溯方法包括：每次只显示一个数据版本号的3D点数据，并且按照时间变化，关闭前一个版本，显示后一个版本，形成按时间的3D点数据建模播放回溯。

6.如权利要求2至5任一项所述的巡检系统，其特征在于，还包括报警模块，当所述3D模型超出所述标准模型预定范围时，所述报警模块发出报警信号；

或者/和，

所述标准模型包括物料建模检测模块、皮带建模检测模块、托辊建模检测模块或支架建模检测模块其中一者或者几者。

7.一种巡检方法，其特征在于，包括以下步骤：

扫描步骤：扫描被检测部件并采集被检测部件的多个3D点数据；

判断步骤：根据所述多个3D点数据构建所述被检测部件的3D模型，并比对所述3D模型与预存的标准模型，以所述3D模型超出所述标准模型预定范围为条件判断所述被检测部件出现异常。

8.如权利要求7所述的巡检方法，其特征在于，在扫描步骤之前，预先将被检测部件分成N段，存储各段的所对应的标准模型：第一段标准模型、……、第N段标准模型；

在所述判断步骤中，根据所述数据采集机构在当前段所采集的3D点数据构建所述当前段的3D模型，并比对所述当前段的3D模型与其相对应的标准模型，进而获知所述当前段的工况。

9.如权利要求7所述的巡检方法，其特征在于，在扫描步骤之前先存储与各段相对应的段号，在扫描之前先获取当前段号，具体获取当前段号的方式包括：

设置当前段号、当前距离、当前行走速度和行走时间四个参数；其中所述当前行走速度在沿第一方向为正，与所述第一方向相反为负，所述当前距离遇到起点自动置零，遇到终点自动置全长距离；按照所述当前距离等于所述当前行走速度乘以所述行走时间的累加值计算，最后当前段号按照等于所述当前距离的最小取整方式来计算。

10.如权利要求7所述的巡检方法，其特征在于，所述巡检方法还包括数据回溯步骤：巡检一次形成一个数据版本，对每一个数据版本分配一个数据版本号和段号，其中所述数据版本号按照巡检开始时间点作为编号，保存数据版本，并且能够按照段号对该段进行数据回溯。

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