CN208843186U - 基于机器视觉的胶带跑偏诊断系统 - Google Patents

Abstract

基于机器视觉的胶带跑偏诊断系统，包括胶带、第一标定板、第二标定板、高清摄像机以及图像处理模块，第一标定板、第二标定板分别安装在靠近胶带下表面的两侧，第一标定板、第二标定板的大小和性状完全一样，第一标定板、第二标定板的颜色与胶带的颜色存在视觉差别；高清摄像机安装在胶带上方，且位于第一标定板、第二标定板的前方或后方，第一标定板、第二标定板和胶带居于高清摄像机拍摄图片的中央；图像处理模块与高清摄像机相连，用于实时检测出第一标定板、第二标定板与胶带之间的位置关系。本实用新型胶带本身不需做特殊设计，第一标定板、第二标定板随时可更换，通用性强，成本低，实时诊断胶带是否跑偏，最大程度保护胶带使用寿命。

Description

基于机器视觉的胶带跑偏诊断系统

技术领域

本实用新型涉及图像处理技术领域，具体涉及一种基于机器视觉的胶带跑偏诊断系统。

背景技术

在电站、煤矿及港口等行业中应用广泛的槽型皮带输送机，其运行过程中出现胶带跑偏现象是常见的故障，在输送过程中，如果发生落料点不对中，或者负载不均衡，将会导致输送机的胶带发生无规则的偏移现象。当偏移量超出了各项工艺指标，输送机设备有可能出现胶带脱轨，造成输送系统中的物料大量倾泻，价值昂贵的胶带彻底性损坏，从而进一步导致整套物料输送系统的故障停机，装置停工。

目前胶带跑偏检测主要采用大型控制站单元配合完成，系统复杂成本高，而传统的跑偏开关检测系统往往又不能实时判断跑偏状态，造成不能及时纠偏而拉伤胶带，经济损失较大。CN105197537B的专利文件公开了一种基于颜色检测的胶带跑偏检测系统及方法，采用定位色带、颜色检测传感器和可编程控制器的方式检测胶带跑偏，但是该检测系统中定位色带印刷在运输胶带上，在实际皮带运输过程中，没有相应的成品不能大范围应用，而且即使采用特殊制作工艺印刷但是皮带经长期磨损后定位色带不清晰，也会造成无法检测或检测结果不准确。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，针对现有胶带跑偏检测存在的上述不足，提供一种基于机器视觉的胶带跑偏诊断系统，胶带本身不需做特殊设计，标定板随时可更换，通用性强，成本低，可以实时诊断胶带是否跑偏，最大程度保护胶带使用寿命，检测精度高。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

基于机器视觉的胶带跑偏诊断系统，包括胶带、第一标定板、第二标定板、高清摄像机以及图像处理模块，所述第一标定板、第二标定板分别安装在靠近胶带下表面的两侧，第一标定板、第二标定板的大小和性状完全一样，第一标定板、第二标定板的颜色与胶带的颜色存在视觉差别；所述高清摄像机安装在胶带上方，且位于第一标定板、第二标定板的前方或后方，使得第一标定板、第二标定板和胶带居于高清摄像机拍摄图片的中央；所述图像处理模块与高清摄像机相连，用于实时检测出第一标定板、第二标定板与胶带之间的位置关系。

按上述方案，所述高清摄像机旁边还设置补光灯(便于光线昏暗或者晚上工作)。

按上述方案，所述第一标定板和第二标定板替换为采用一个完整的标定板，该标定板左右对称布置在胶带下方。

本实用新型基于机器视觉的胶带跑偏诊断系统的诊断方法，包括如下步骤：

S1、在胶带下方，靠近(尽量贴近)胶带下表面的胶带两侧分别安装大小和形状完全一样的第一标定板、第二标定板，第一标定板、第二标定板的颜色与胶带的颜色存在明显的视觉差别；

S2、在胶带上方，第一标定板、第二标定板的前方或后方安装高清摄像机，使得第一标定板、第二标定板和胶带居于高清摄像机拍摄图片的中央；

S3、利用高清摄像机实时抓拍胶带运行的场景图片，图像处理模块对抓拍的图片运用图像分割，划分出三个区块，分别为第一标定板区、胶带区、第二标定板区；对第一标定板区、胶带区、第二标定板区的图像形状特征进行提取，根据第一标定板、第二标定板与胶带之间的位置关系，确认第一标定板区、第二标定板区与胶带区像素比是否正常，判断胶带是否跑偏：在胶带正常运行的情况下，第一标定板区与胶带区像素比和第二标定板区与胶带区像素比的变化只与胶带负载有关，在胶带负载比较恒定的情况下，第一标定板区、第二标定板区与胶带区像素比变化是相对稳定的；当胶带运行过程中，如果胶带发生偏移，第一标定板区、第二标定板区与胶带区像素比会发生明显变化，判定胶带运行不正常。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：通过设置两个标定板在胶带下方，结合当前成熟的图像处理技术，实现对胶带跑偏的实时检测，胶带本身不需做特殊设计，标定板随时可更换，通用性强，成本低，可以实时诊断胶带是否跑偏，最大程度保护胶带使用寿命，检测精度高。

附图说明

图1为本实用新型基于机器视觉的胶带跑偏诊断系统的结构示意图；

图2为本实用新型高清摄像机拍摄的胶带正常运行的标定区和胶带区的图片结构示意图；

图3为本实用新型高清摄像机拍摄的胶带发生偏移的标定区和胶带区的图片结构示意图；

图4为本实用新型实施例胶带正常运行时第一标定板与胶带区像素比的结构示意图；

图5为本实用新型实施例胶带正常运行时第二标定板与胶带区像素比的结构示意图；

图6为本实用新型实施例胶带发生偏移时第一标定板与胶带区像素比的结构示意图；

图7为本实用新型实施例胶带发生偏移时第二标定板与胶带区像素比的结构示意图；

图中，1-第一标定板，2-第二标定板，3-胶带，4-高清摄像机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型技术方案进行详细的描述。

参照图1所示，本实用新型基于机器视觉的胶带跑偏诊断系统，包括胶带、第一标定板、第二标定板、高清摄像机以及图像处理模块，第一标定板、第二标定板分别安装在靠近胶带下表面的两侧，第一标定板、第二标定板的大小和性状完全一样，第一标定板、第二标定板的颜色与胶带的颜色存在视觉差别，第一标定板、第二标定板的颜色选定基于第一标定板、第二标定板与胶带以及胶带上运输的物品有比较大的颜色反差为准则；高清摄像机安装在胶带上方，且位于第一标定板、第二标定板的前方或后方，使得第一标定板、第二标定板和胶带居于高清摄像机拍摄图片的中央；图像处理模块与高清摄像机相连，用于实时检测出第一标定板、第二标定板与胶带之间的位置关系，从而判断胶带是否跑偏。

本实用新型基于机器视觉的胶带跑偏诊断系统的诊断方法，包括如下步骤：

S1、在胶带3下方，尽量贴近胶带3下表面的胶带3两侧分别安装大小和形状完全一样的第一标定板1、第二标定板2，第一标定板1、第二标定板2的颜色选定基于第一标定板1、第二标定板2与胶带3以及胶带3上运输的物品有比较大的颜色反差(明显的视觉差别)为准则；

S2、在胶带3上方，第一标定板1、第二标定板2的正前方(正后方)安装高清摄像机4，使得第一标定板1、第二标定板2和胶带3居于高清摄像机4拍摄图片的中央；光线昏暗或者晚上工作时，高清摄像机4旁边还设置补光灯；

S3、利用高清摄像机4实时抓拍胶带3运行的场景图片，图像处理模块对抓拍的图片运用图像分割、特征化提取算法提取第一标定板1和第二标定板2的颜色形状参数信息作为特征样本，通过支持向量机对特征样本进行训练、标定，完成胶带3运动场景的训练学习，实时检测出第一标定板1、第二标定板2与胶带3之间的位置关系，从而判断胶带3是否跑偏，并进一步分析出胶带3偏转的方向，具体包括：

S31、样本收集

根据胶带3运动场景，收集胶带3在不同负载情况下，胶带3运行的高清场景图片，通过高清摄像机4拍摄的图片，可以明显的分辨出，标定区和胶带区，如图2所示，场景图片分为两大类，一类是胶带3在不同负载或空载情况下，第一标定板1、胶带3、第二标定板2三者位置关系在偏离阈值范围内的图片，并贴上有效标签；另一类是胶带3在不同负载或空载情况下，胶带3运行方向偏向第一标定板1或胶带3运行方向偏向第二标定板2的图片，如图3所示，并贴上无效标签；

S32、图像分割

对抓拍的场景图片进行分割，划分出三个区块，分别是第一标定板区、胶带区、第二标定板区；

S33、特征化提取

对第一标定板区、胶带区、第二标定板区的图像形状特征进行提取，确认第一标定板区、第二标定板区与胶带区像素比是否正常：

在胶带3正常运行的情况下，第一标定板区、第二标定板区与胶带区像素比的值变化只与胶带3的负载有关，在胶带3负载比较恒定的情况下，第一标定板区、第二标定板区与胶带区像素比的值变化是相对稳定的，如图4、图5所示；

当胶带3运行过程中，如果胶带3发生偏移，第一标定板区、第二标定板区与胶带区像素比会发生明显变化，如图6、图7所示，传送胶带3向第二标定板2发生了偏移，判定胶带3运行不正常，且可以根据第一标定板区、第二标定板区与胶带区像素比的曲线图一目了然知道胶带3跑偏的方向。

第一标定板1和第二标定板2也可以采用一个完整的标定板，该标定板左右对称布置在胶带3下方。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，依本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (3)

1.基于机器视觉的胶带跑偏诊断系统，其特征在于，包括胶带、第一标定板、第二标定板、高清摄像机以及图像处理模块，所述第一标定板、第二标定板分别安装在靠近胶带下表面的两侧，第一标定板、第二标定板的大小和性状完全一样，第一标定板、第二标定板的颜色与胶带的颜色存在视觉差别；所述高清摄像机安装在胶带上方，且位于第一标定板、第二标定板的前方或后方，使得第一标定板、第二标定板和胶带居于高清摄像机拍摄图片的中央；所述图像处理模块与高清摄像机相连，用于实时检测出第一标定板、第二标定板与胶带之间的位置关系。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的胶带跑偏诊断系统，其特征在于，所述高清摄像机旁边还设置补光灯。

3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的胶带跑偏诊断系统，其特征在于，所述第一标定板和第二标定板替换为采用一个完整的标定板，该标定板左右对称布置在胶带下方。