一种造纸设备的实时故障诊断方法技术

本发明专利技术公开一种造纸设备的实时故障诊断方法，包括：离线，对因造纸设备部件故障而产生的疵点的图样本像，进行预处理、分割及分割后处理，提取特征值并对疵点样本图像进行分类。在线诊断，首先，图像采集、预处理、分割和分割后处理。其次，提取待测疵点的特征值，并根据特征值对待测疵点分类。然后，将待测疵点图像和同一类型的样本疵点图像匹配。对于匹配成功的待测疵点图像，判断其在白纸中出现的周期性。最后，根据该疵点的周期与设备故障引起的这种疵点在白纸中出现的周期是否相符诊断设备是否出现故障。如果相符，则说明对应的造纸设备部件出现了故障。本发明专利技术取代人工对造纸设备进行故障诊断，一方面可使诊断及时、准确，另一方面可减少损失，降低造纸成本。

Real time fault diagnosis method for paper making equipment

Including real-time fault diagnosis method, the invention discloses a papermaking equipment: offline generated because of the components of paper equipment fault defect samples like, pre-processing, segmentation and segmentation postprocessing, feature extraction and classification of the value of defect sample image. First, image acquisition, preprocessing, segmentation and segmentation. Secondly, extract the characteristic values of the defects to be tested, and classify the defects according to the characteristic values. Then, the defect image is matched with the sample defect image of the same type. In order to determine the periodicity in the white paper, the matching defect image is determined. Finally, according to the defects of the cycle and equipment failure caused by the defects in the white paper in the cycle is consistent with the diagnosis of equipment failure. If it is consistent, it indicates that the corresponding parts of the papermaking equipment have failed. The invention replaces the manual fault diagnosis of the papermaking equipment, on the one hand, the diagnosis can be timely and accurate; on the other hand, the loss can be reduced, and the cost of papermaking can be reduced.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种造纸设备的实时故障诊断方法，属于造纸设备故障诊断的

技术介绍
目前，国内对于造纸设备的故障诊断，主要是由检测人员通过白纸疵点的监测装置，观测电脑屏幕上在线记录的疵点图像，根据造纸设备故障与白纸疵点之间的对应关系(见表1,表1为由厂家提供的造纸设备部件故障及其产生的周期性疵点的对照表。)，人工判断造纸设备是否出现故障。通过人眼观测、判断，其结果不可避免地受到人为因素的影响。以一种基于机器视觉的造纸设备的实时故障诊断方法代替人工判断，不仅可以保证判断结果的及时、准确，而且可以提升造纸设备的监测技术，促进造纸产业升级，提升其竞争力。表1设备部件故障及其产生的疵点与周期的对照表
技术实现思路
专利技术目的：造纸设备的部件发生故障时，会在白纸上产生周期性出现的疵点。根据这一规律，本专利技术一种造纸设备的实时故障诊断方法，以机器视觉代替人眼判断，从而提高故障诊断的准确性和及时性。技术方案：一种造纸设备的实时故障诊断方法，在白纸生产中，对造纸设备的实时故障诊断包括如下步骤：第一步离线状态下，对造纸设备部件故障引起的样本疵点图像进行分类。(一)对样本疵点图像预处理、分割及分割后处理。(二)基于疵点区域最小外接矩形的长宽比S，将样本疵点分为线状类和块状类疵点。根据S，样本疵点中，边缘裂口、褶子、条痕和伏辊印等属于线状类样本疵点；透光点、透帘、孔眼、破洞、毛毯花等属于块状类样本疵点。(三)基于疵点的灰度均值V，线状类和块状疵点又被分为线状透光类、线状半透光类、线状不透光类、块状透光类、块状半透光类和块状不透光类疵点。根据V，线状类的样本疵点中，边缘裂口属于线状透光类疵点；褶子、条痕和伏辊印属于线状不透光类疵点。另外，块状类的样本疵点中，孔眼、破洞属于块状透光类疵点；透帘、透光点属于块状半透光类疵点；毛毯花属于块状不透光类疵点(如图1所示)。第二步，在线状态下，采集白纸图像，预处理、分割以及分割后处理。其中，采集图像大小f×g，对应白纸纵向和横向大小F×G。所监测的白纸长度length＝length+F。第三步，提取疵点面积，判断有无疵点。若为无疵点图像，则进入第七步；若为有疵点图像，则进入第四步对待测疵点分类。第四步，对待测疵点分类(一)提取待测疵点的最小外接矩形的长宽比S。根据S，判断待测疵点属于线状类疵点还是块状类疵点。(二)提取待测疵点区域的灰度均值V。1、根据V，判断线状待测疵点属于线状透光类、线状半透光类还是线状不透光类疵点。若是属于线状透光疵点，进入第五步中的“(一)与线状透光类样本疵点匹配”；若是线状半透光疵点；则进入第七步；若是线状不透光疵点，则进入第五步中的“(二)与线状不透光类样本疵点匹配”。2、根据V，判断块状待测疵点属于块状透光类、块状半透光类还是块状不透光类疵点。若属于块状透光疵点，则进入第五步中的“(四)与块状透光类样本疵点匹配”；若属于块状半透光疵点，则进入第五步中的“(三)与块状半透光类样本疵点匹配”；若属于块状不透光疵点，则进入第五步中的“(五)与块状不透光类样本疵点匹配”。第五步，与样本疵点图像匹配(一)与线状透光类样本疵点匹配线状透光类样本疵点只有边缘裂口一种。判断待测疵点与样本边缘裂口是否匹配。若匹配，则进入第六步(一)中的“1、基于与样本边缘裂口匹配的疵点的故障诊断”；否则，进入第七步。(二)与线性不透光类样本疵点匹配1、判断与样本疵点褶子是否匹配。若匹配，则进入第六步(二)中的“3、基于与样本疵点褶子匹配的疵点诊断故障”。若不匹配，接下来与样本条痕匹配。2、判断与样本疵点条痕是否匹配。若匹配，则进入第六步(二)中的“2、基于与样本疵点条痕匹配的疵点诊断故障”。若不匹配，则接下来与样本付辊印匹配。3、判断与样本疵点付辊印是否匹配。若匹配，则进入第六步(二)中的“1、基于与样本疵点伏辊印匹配的疵点诊断故障”；若不匹配，则进入第七步。(三)与块状半透光样本疵点匹配1、判断与样本疵点透帘是否匹配。若匹配，则进入第六步(三)中的“2、基于与样本疵点透帘匹配的疵点诊断故障”；若不匹配，则接下来与样本透光点匹配。2、判断是否与透光点匹配。若匹配，则进入第六步(三)中的“1、基于与样本疵点透光点匹配的疵点诊断故障”。若不匹配，则进入第七步。(四)与块状透光类样本疵点匹配1、判断与样本疵点孔眼是否匹配，若匹配，则进入第六步(四)中的“2、基于与样本疵点孔眼匹配的疵点诊断故障”；若不匹配，则接下来与样本疵点破洞匹配。2、判断与样本疵点破洞是否匹配。若匹配，则进入第六步(四)中的“1、基于与样本疵点破洞匹配的疵点诊断故障”。若不匹配，则进入第七步。(五)与块状不透光样本疵点匹配块状不透光样本疵点只有毛毯花一种。判断待测疵点与样本疵点毛毯花是否匹配。若匹配，则进入第六步(五)中的“1、基于与样本疵点毛毯花匹配的疵点的故障诊断”；否则，进入第七步。第六步，故障诊断(一)基于线状透光类疵点的故障诊断1、基于与样本边缘裂口匹配的疵点的故障诊断(1)提取与样本边缘裂口匹配的疵点质心坐标(x1，y1)；(2)判断这种疵点在白纸中是否周期性出现；①判断此前这种疵点在白纸中的位置是否已有记录疵点在白纸横向上和纵向上的位置分别用W1和H1表示。若W1＝0以及H1＝0，表示此前没有记录，则进入“(4)记录下当前疵点的质心在白纸中的位置”；否则，进入下一步判断其是否周期性出现。②判断这种疵点的周期性判断此前记录的疵点质心在白纸中的横向位置W1与当前疵点质心在白纸中的横向位置x1是否一致？若W1＝x1，则进入“(3)基于疵点周期诊断造纸设备的部件故障”；否则，则进入“(4)记录当前疵点的质心在白纸中的位置”。(3)基于疵点周期诊断造纸设备的部件故障①计算疵点出现的周期L1。L1＝(length-y1)-H1。②根据表1，判断L1是否符合造纸设备故障引起的边缘裂口疵点在白纸中出现的周期。若L1＝1m，表明出现引纸辊故障，进入(5)报警并将故障诊断所基于的疵点在白纸中的位置信息归零。否则，进入“(4)记录当前疵点质心在白纸中的位置”。(4)记录当前疵点质心在白纸中的位置疵点质心在白纸中的横向位置为W1＝x1，在白纸中的纵向位置H1＝length-y1。然后，进入第七步。(5)报警并将故障诊断所基于的疵点在白纸中的位置信息归零①报警；②W1＝0，H1＝0；③进入第七步。(二)基于线状不透光类疵点的故障诊断1、基于与样本疵点伏辊印匹配的疵点故障诊断(1)提取与伏辊印匹配的疵点质心坐标(x2，y2)；(2)判断这种疵点在白纸中是否周期性出现；①判断此前这种疵点在白纸中的位置是否已有记录疵点在白纸横向上和纵向上的位置分别用W2和H2表示。若W2＝0以及H2＝0，则表示此前没有记录，进入“(4)记录当前疵点质心在白纸中的位置”；否则，进入下一步判断其是否周期性出现。②判断这种疵点的周期性判断此前记录的疵点质心在白纸中的横向位置W2与当前疵点质心在白纸中的横向位置x2是否一致？若一致，则进入“(3)基于疵点周期诊断造纸设备的部件故障”；否则，进入“(4)记录当前疵点质心在白纸中的位置”。(3)基于疵点周期诊断造纸设备的部件故障①计算疵点出现的周期L2L2＝(length-y2)-H2。②根据表1，判断L2是否符本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种造纸设备的实时故障诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，离线状态下，对因造纸设备部件故障而产生的疵点样本图像预处理、分割及分割后处理，根据疵点区域最小外接矩形的长宽比S以及疵点的灰度均值V，对因造纸设备部件故障而产生的疵点样本图像分类；第二步，在线状态下，首先，图像采集、预处理、分割和分割后处理；其中，采集图像大小为f×g，对应白纸纵向和横向大小为F×G；所监测白纸的累计长度为length＝length+F；其次，根据S和V，判断采集的待测疵点图像所属的类型；然后，将待测疵点图像和同一类的样本图像匹配；对于匹配成功的待测疵点图像，判断其在白纸中是否周期性出现；最后，根据疵点周期，判断与设备故障引起的这种疵点在白纸中出现的周期是否相符；如果相符，则说明相应的设备部件出现了故障。

【技术特征摘要】
2015.12.23 CN 20151097731181.一种造纸设备的实时故障诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，离线状态下，对因造纸设备部件故障而产生的疵点样本图像预处理、分割及分割后处理，根据疵点区域最小外接矩形的长宽比S以及疵点的灰度均值V，对因造纸设备部件故障而产生的疵点样本图像分类；第二步，在线状态下，首先，图像采集、预处理、分割和分割后处理；其中，采集图像大小为f×g，对应白纸纵向和横向大小为F×G；所监测白纸的累计长度为length＝length+F；其次，根据S和V，判断采集的待测疵点图像所属的类型；然后，将待测疵点图像和同一类的样本图像匹配；对于匹配成功的待测疵点图像，判断其在白纸中是否周期性出现；最后，根据疵点周期，判断与设备故障引起的这种疵点在白纸中出现的周期是否相符；如果相符，则说明相应的设备部件出现了故障。2.根据权利要求1所述的一种造纸设备的实时故障诊断方法，其特征在于，提取匹配成功的待测疵点的质心坐标(xi，yi)；对于匹配成功的疵点，判断此前这种疵点在白纸中的位置，即横向Wi和纵向Hi，是否已有记录；若Wi＝0，Hi＝0，表明还没有记录，则记录下当前这种待测疵点在白纸中的位置信息Wi＝xi，Hi＝length-yi；其中，i＝1，2，......，9；对于匹配成功的疵点，如果此前这种疵点在白纸中的位置信息已有记录，则比较这种疵点此前以及当前在白纸中的横向位置；若这两者在白纸中的横向位置不一致，则将此前记录的位置信息改为这种疵点当前在白纸中的位置信息Wi＝xi，Hi＝length-yi；若此前记录的Wi与当前疵点质心的坐标xi一致，则可确定这种疵点在白纸中周期出现，其周期Li为当前疵点质心在白纸中的纵向位置length-yi减去此前记录的Hi：Li＝(length-yi)-Hi。3.根据权利要求2所述的一种造纸设备的实时故障诊断方法，其特征在于，判断与样本图像中的边缘裂口匹配的待测疵点的L1＝1m？若相等，则表明出现引纸辊故障；否则，将此前记录的位置信息改为这种疵点当前在白纸中的位置信息W1＝x1，H1＝length-y1；判断与样本图像中的伏辊印匹配的待测疵点的L2＝3m？若相等，则表明出现真空伏辊故障；否则，将此前记录的位置信息改为这种疵点当前在白纸中的位置信息W2＝x2，H2＝length-y2；判断与样本图像中的条痕匹配的待测疵点的L3＝8m？若相等，则表明出现干毛毯故障；否则，将此前记录的位置信息改为这种疵点当前在白纸中的位置信息W3＝x3，H3＝length-y3。4.根据权利要求2所述的一种造纸设备的实时故障诊断方法，其特征在于，判断与样本图像中的褶子匹配的待测疵点的L4＝2m？若相等，则表明出现压榨辊故障；否则，判断其L4＝2.5m？若相等，则表明出现压光辊故障；否则，判断其L4＝4m？若相等，则表明出现烘缸故障；否则，将此前记录的位置信息改为这种疵点当前在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亦红，张培培，陈珺，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32