一种钢丝绳输送带接头抽动检测方法技术

本发明专利技术针对钢丝绳输送带抽动检测困难，提出了一种钢丝绳输送带接头抽动检测方法。该方法基于钢丝绳输送带X射线图像特征，首先检测钢丝绳的接头端点；然后对端点进行分层；根据分层的端点进行直线拟合，并将拟合的直线斜率统一化，得到联合拟合直线；再分别计算原图和待检测图片接头到联合拟合直线的距离；最后，对图像进行匹配，比较原图和待检测图片对应接头到联合拟合直线的距离，若大于一定的阈值则表明发生了抽动。此方法在保证较高检测准确率的同时，实时性好，检测效率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无损检测领域，具体涉及一种针对钢丝绳输送带抽动的无损检测方法。
技术介绍
钢丝绳输送带是当今现代化生产中主要传送设备之一，适用于煤矿、矿山、港口、电力、冶金、建材等行业的物料输送。输送带橡胶纵向内嵌钢丝绳,输送带内部的钢丝绳采用平行结构,强度较大,但是在钢丝绳芯输送带运行过程中,接头常因受外力过大而发生抽动,有可能造成输送带的断裂,给生产带来较大损失。因此对钢丝绳芯输送带的接头抽动进行检测很有必要。现有接头抽动检测算法包括：1)利用接头领域的灰度信息进行接头检测，该方法对于接头点存在劈丝的情况检测并不准确；2)基于灰度Y-差分的接头检测方法，该方法检测结果存在较多干扰点；3)利用数字标尺技术测量接头长度，需要测量人员点击接头两端或者是利用数字标尺才能测算出拉伸长度。可见，这些方法都有一定局限性，接头点检测不准确或者是不能自适应检测。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出了一种基于钢丝绳传送带X射线图像特征的检测钢丝绳接头抽动方法，即，利用边缘提取进行接头检测，提取连通区域的轮廓的质心作为接头端点，然后对端点进行直线拟合，通过对比原图与待检测图像端点到拟合直线的距离之间的关系实现抽动检测，同时为防止输送带跑偏造成的错误检测，对图片端点进行一层一层的匹配，在保证较高检测准确率的同时，能缩小检测时间，大大提高检测的效率。本专利技术所提出的钢丝绳输送带接头抽动检测方法，具体方法实现如下：首先，获取钢丝绳传送带X射线图像，定义钢丝绳传送带的传送方向为y轴正方向，定义在系统运行之初进行一次图像采集得到的图像作为原图，再次运行系统时将采集图像作为待检测图像；然后，运行如下步骤，具体包括：S1、检测钢丝绳传送带X射线图像中沿y轴正方向和y轴反方向两部分钢丝绳的接头端点；S2、将检测到的钢丝绳传送带X射线图的接头端点分为2M层，即沿y轴正方向和y轴反方向的钢丝绳各M层，并保存；S3、将分层后各层的接头端点拟合成2M条相应的直线；S4、计算原图和待检测图中钢丝绳各接头端点到相应层拟合的直线的偏移距离，并作归一化处理，得到原图与待检测图片各层中接头端点相对各层拟合的直线的最终偏移量，并分别保存到数组offseti，offseti_m(i＝1,2,3...2M)中；S5、将原图和待检测图片进行匹配度判断，确定两副图为同一地方不同时间拍出的图片；S6、计算匹配后相应各接头端点的坐标所对应的偏移量offseti和offseti_m的差值，若大于阈值P，表明接头发生了抽动，否则表示未发生抽动。进一步的，S1中钢丝绳接头端点的具体检测步骤如下：S11、将获取的三通道的彩色图像转化为单一通道的灰度图像；S12、对灰度图进行接头边缘检测；S13、通过检测垂直边缘的y方向算子模版与图像进行模运算提取接头的边缘，得到y正反两个方向的接送边缘图；S14、对接头边缘图进行二值化处理，分别得到两个方向钢丝绳接头边缘的二值化图像。进一步的，对钢丝绳接头边缘二值化图像进一步处理，即：S15、对钢丝绳接头边缘二值化图进行腐蚀以去除杂波；S16、对腐蚀后的图像再进行膨胀处理，并提取连通区域的轮廓。进一步的，对灰度图优选Prewitt算子对接头端点进行边缘检测进一步的，连通区域轮廓的提取方法如下:S161、系统性的扫描图像直到遇到连通区域的一个点，以该点为起始点，跟踪它的轮廓，并标记边界上的像素；S162、当轮廓完整闭合时，扫描回到上一个位置，直到再次发现新的成分；S163、之后识别到的连通区域可以单独分析；S164、去除连通区域内的无效区域；S165、最后，提取每个轮廓的质心，得到的点即是钢丝绳的接头端点，并对端点进行标记。进一步的，在提取方法中，若事先知道目标物体的期望大小，可移除掉其中一些区域，即，使用极大值极小值来限定区域的周长，以遍历所有轮廓去除无效的区域。进一步的，S2中对各接头端点分层的步骤如下：S21、将钢丝绳端点的纵坐标进行升序排序；S22、用变量breap记录两相邻端点纵坐标的差；S23、将两相邻端点纵坐标的差与设定的阈值进行比较：若该变量值大于设定的阈值Q，表明分层；S24、将分层后的接头端点按横坐标的大小顺序进行排列；S25、将排列后的值保存，从而得到2M层上各接头端点的位置坐标。进一步的，S3中采用最小二乘法将分层后各层的接头端点按反映的数据总体趋势拟合成相应的直线，得到由各层接头端点的拟合直线y＝kix+bi(i＝1,2,3...2M)。进一步的，对各层的拟合直线进行统一化处理，使它们的斜率相等，得到优化后的拟合直线，定义为联合拟合直线y＝kk*x+bbi(i＝1,2,3...2M)，用联合拟合直线替代原拟合直线作为求偏移距离的参考直线；统一化处理的步骤如下：S321、根据各层的拟合直线y＝kix+bi(i＝1,2,3...2M)，取斜率kk在最小斜率min(ki)到最大斜率max(ki)之间；S322、取纵截距bbi在(bi-10,bi+10)之间；S323、将这些kk,bbi组成若干直线y＝kk*x+bbi；S324、分别计算各层端点到对应直线y＝kk*x+bbi的距离的加权平方和；S325、找到最小值kk，即2M条联合拟合直线的联合斜率。进一步的，S4中归一化处理步骤是：求钢丝绳邻近接头端点距离的平均值，将各接头端点到拟合直线的偏移距离比上平均值，得到归一化之后的最终偏移量；以此求出原图与待检测图片各层中接头端点相对各层拟合的直线的最终偏移量，并分别保存到数组offseti，offseti_m(i＝1,2,3...2M)中。S5中将原图和待检测图片进行匹配度判断的步骤如下：S51、获取原图和待检测图某一层接头端点相邻两端点之间所夹钢丝绳的个数Numi,Numi_m(i＝1,2,3...2M)；S52、将Numi_m左右平移与Numi对比，寻找最匹配时对应的接头端点坐标，分别存储到数组Indexi,Indexi_m(i＝1,2,3...2M)；S53、依次对2M层端点一层一层进行匹配，完成整幅的匹配；S54、将匹配后相应各接头端点的坐标所对应的偏移量offseti和offseti_m进行比较，若满足一定的线性相关关系，则表明两幅图匹配，即两幅图是属于同一地方不同时间拍出的图片。有益效果：本次专利技术利用边缘提取进行接头检测，然后提取连通区域的轮廓的质心作为接头端点，使用这种方法接头识别率较高。对端点进行直线拟合，通过对比原图与待检测图像端点到拟合直线的距离之间的关系实现抽动检测，能够较准确的检测接头的抽动。同时为了防止输送带跑偏造成的错误检测，对图片端点进行一层一层的匹配，这种匹配方法相比较其他匹配算法(如SURF算法)耗时短、实时性高，提高了算法的检测效率。附图说明图1沿y轴正方向和反方向的钢丝绳标注方向的示意图图2钢丝绳输送带X射线图像图3灰度化图图4沿y轴正方向和反方向的接头边缘二值化图图5端点检测图图6联合拟合直线图图7图像匹配示意图图8抽动检测图具体实施方式首先，定义钢丝绳传送带的传送方向为y轴正方向，如图1所示，从检测设备上获取到的钢丝绳输送带X射线图像，将获取的钢丝绳传送带X射线图像中沿y轴正方向，如图1中所示的用浅色标记的钢丝绳，和y轴反方向，如图1中所示的用深色标记的钢丝绳，两部分的钢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢丝绳输送带接头抽动检测方法，其特征在于：获取钢丝绳传送带X射线图像，定义钢丝绳传送带的传送方向为y轴正方向，定义在系统运行之初进行一次图像采集得到的图像作为原图，再次运行系统时将采集图像作为待检测图像；具体步骤包括：S1、检测钢丝绳传送带X射线图像中沿y轴正方向和y轴反方向两部分钢丝绳的接头端点；S2、将检测到的钢丝绳传送带X射线图的接头端点分为2M层，即沿y轴正方向和y轴反方向的钢丝绳各M层，并保存；S3、将分层后各层的接头端点拟合成2M条相应的直线；S4、计算原图和待检测图中钢丝绳各接头端点到相应层拟合的直线的偏移距离，并作归一化处理，得到原图与待检测图片各层中接头端点相对各层拟合的直线的最终偏移量，并分别保存到数组offseti，offseti_m(i＝1,2,3...2M)中；S5、将原图和待检测图片进行匹配度判断，确定两副图为同一地方不同时间拍出的图片；S6、计算匹配后的原图和待检测图中各接头端点的匹配坐标的偏移量offseti和offseti_m的差值，若大于阈值P，表明接头发生了抽动，否则表示未发生抽动。

【技术特征摘要】
1.一种钢丝绳输送带接头抽动检测方法，其特征在于：获取钢丝绳传送带X射线图像，定义钢丝绳传送带的传送方向为y轴正方向，定义在系统运行之初进行一次图像采集得到的图像作为原图，再次运行系统时将采集图像作为待检测图像；具体步骤包括：S1、检测钢丝绳传送带X射线图像中沿y轴正方向和y轴反方向两部分钢丝绳的接头端点；S2、将检测到的钢丝绳传送带X射线图的接头端点分为2M层，即沿y轴正方向和y轴反方向的钢丝绳各M层，并保存；S3、将分层后各层的接头端点拟合成2M条相应的直线；S4、计算原图和待检测图中钢丝绳各接头端点到相应层拟合的直线的偏移距离，并作归一化处理，得到原图与待检测图片各层中接头端点相对各层拟合的直线的最终偏移量，并分别保存到数组offseti，offseti_m(i＝1,2,3...2M)中；S5、将原图和待检测图片进行匹配度判断，确定两副图为同一地方不同时间拍出的图片；S6、计算匹配后的原图和待检测图中各接头端点的匹配坐标的偏移量offseti和offseti_m的差值，若大于阈值P，表明接头发生了抽动，否则表示未发生抽动。2.根据权利要求1所述的钢丝绳输送带接头抽动检测方法，其特征在于：S1中钢丝绳接头端点的具体检测步骤如下：S11、将获取的三通道的彩色图像转化为单一通道的灰度图像；S12、对灰度图进行接头边缘检测；S13、通过检测垂直边缘的y方向算子模版与图像进行模运算提取接头的边缘，得到y正反两个方向的接送边缘图；S14、对接头边缘图进行二值化处理，分别得到y正反两个方向钢丝绳接头边缘的二值化图像。3.根据权利要求2所述的钢丝绳输送带接头抽动检测方法，其特征在于：对钢丝绳接头边缘二值化图像进一步处理，即：S15、对钢丝绳接头边缘二值化图进行腐蚀以去除杂波；S16、对腐蚀后的图像再进行膨胀处理，并提取连通区域的轮廓。4.根据权利要求3所述的钢丝绳输送带接头抽动检测方法，其特征在于：连通区域轮廓的提取方法如下:S161、系统性的扫描图像直到遇到连通区域的一个点，以该点为起始点，跟踪它的轮廓，并标记边界上的像素；S162、当轮廓完整闭合时，扫描回到上一个位置，直到再次发现新的成分；S163、之后识别到的连通区域可以单独分析；S164、去除连通区域内的无效区域；S165、最后，提取每个轮廓的质心，得到的点即是钢丝绳的接头端点，并对端点进行标记，得到连通区域的轮廓。5.根据权利要求4所述的钢丝绳输送带接头抽动检测方法，其特征在于：在连通区域轮廓的提取过程中，若事先知道目标物体的期望大小，使用极大值极小值来限定区域的周长，以遍历所有轮廓去除无效的区域。6.根据权利要求1所述的钢丝绳输送带接头抽...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦良葆，陈瑞，曹雪虹，程勇，韩现代，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32