一种基于图像处理的螺栓松动检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于图像处理的螺栓松动检测方法，包括以下步骤：在拧紧的螺栓上，安装方向标记物；将被检测螺栓附近相对固定的结构边缘线作为参考线；将摄像头对准螺栓、方向标记物及参考线；摄取螺栓拧紧状态的第一次图像；通过计算机对摄取的第一次图像进行处理，识别出螺栓中心点、方向标记结构、参考线，再识别出标记角点，接着作出垂线，从螺栓中心点作出射线，从垂线以零度开始沿逆时针方向计算出射线相对于垂线的夹角；反复重复上述步骤得出第n次的夹角；将每次得出的夹角与第一次夹角比较，偏差较大时，将检测出松动的螺栓拧紧。本发明专利技术能在设备长期服役过程中持续获取螺栓方向，实现长期对螺栓松动的在线快速检测。

A method of bolt loosening detection based on image processing

The invention discloses a bolt loosening detection method based on image processing, which comprises the following steps: installing a direction marker on a tightened bolt; taking a relatively fixed structural edge line near the detection bolt as a reference line; aligning a camera with a bolt, a direction marker and a reference line; and taking a bolt tightening state. The first image is processed by computer, the bolt center point, direction marking structure and reference line are identified, then the marking corner is identified, then the vertical line is made, the ray is made from the bolt center point, and the angle between the ray and the vertical line is calculated counterclockwise from the vertical line with zero degrees. Repeat the above steps repeatedly to get the nth angle; each time the angle is compared with the first angle, when the deviation is large, loose bolts will be detected to tighten. The invention can continuously obtain the direction of the bolt during the long-term service of the equipment and realize the on-line rapid detection of the bolt loosening for a long time.

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像处理的螺栓松动检测方法
本专利技术涉及紧固件松动检测技术，更具体地说，涉及一种基于图像处理的螺栓松动检测方法。
技术介绍
螺栓是被广泛应用于铁路、车辆、桥梁、工程设备等领域的常用紧固件，在使用过程中由于受振动、腐蚀和冲击等因素的影响，很容易引起螺纹式紧固件的松动、变形、断裂或脱落，从而引起设备故障，甚至重大事故。所以，对螺栓的松动检查一直是工程设备检查维护的重要项目。在国内外已经公开的检测技术中，相对较为突出的方法有：振动信号分析方法和图像识别方法。在振动信号分析方法中，一类是需要使用敲击锤不停地敲击被固定结构，同时采集并分析余振信号，但敲击锤机构研制复杂且检测时限制了检测速度，另外一类是探索采用ODS(OperationalDeflectionShape)数学模型分析车轮经过某区间的振动信号，人工观察筛选出ODS值的异常情况来识别松动区间，但此方法未能实现在线快速诊断的目的。现有的图像识别方法，是需要在螺栓连接处的转动部分和非转动部分上标记符号，但在设备长期服役后，标记符号会脱落或被污垢覆盖，导致无法进行图像判断，因而现有的图像识别方法难以满足实际需求。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于图像处理的螺栓松动检测方法，能在设备长期服役过程中持续获取螺栓方向，实现长期对螺栓松动的在线快速检测。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于图像处理的螺栓松动检测方法，包括以下步骤：1)在拧紧的螺栓上，安装方向标记物；2)将被检测螺栓附近相对固定的结构边缘线作为参考线；3)启动摄像终端；4)将摄像头对准螺栓、方向标记物及参考线；5)摄取螺栓拧紧状态的第一次图像；6)通过计算机对摄取的第一次图像进行处理，识别出螺栓中心点、方向标记结构、参考线，再识别出方向标记结构对应的螺栓的标记角点，接着从螺栓中心点向参考线作出一条垂线，从螺栓中心点出发经过螺栓的标记角点作出射线，从垂线以零度开始沿逆时针方向计算出射线相对于垂线的夹角α0；7)将摄像头再次对准螺栓、方向标记物及参考线；8)再次摄取螺栓拧紧状态的第二次图像；9)通过计算机对摄取的第二次图像进行处理，识别出螺栓中心点、方向标记结构、参考线，再识别出方向标记结构对应的螺栓的标记角点，接着从螺栓中心点向参考线作出一条垂线，从螺栓中心点出发经过螺栓的标记角点作出射线，从垂线以零度开始沿逆时针方向计算出射线相对于垂线的夹角α1；10)计算机中设置角度偏差阀值β，计算角度偏差Δα＝|α1-α0|，比较角度偏差Δα和角度偏差阀值β，若Δα＜β，则返回步骤8)，继续摄取第n次图像，若Δα≥β，则检测出螺栓松动；11)将检测出松动的螺栓拧紧。所述的方向标记物还可安装于螺栓头部或螺母上。所述的α0∈[0°,360°)。所述的α1∈[0°,360°)。在上述的技术方案中，本专利技术所提供的一种基于图像处理的螺栓松动检测方法，还具有以下几点有益效果：1.本专利技术突破了标记符号脱落或被污垢覆盖的局限，在设备长期服役中持续获取螺栓方向；2.本专利技术能够在线、快速、准确的对螺栓松动进行诊断，检测效率高。附图说明图1是本专利技术检测方法的流程图；图2是本专利技术第一次摄取螺栓拧紧状态的示意图；图3是本专利技术第n次摄取螺栓拧紧状态的示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例进一步说明本专利技术的技术方案。请结合图1至图3所示，本专利技术所提供的一种基于图像处理的螺栓松动检测方法，包括以下步骤：1)在螺栓1被拧紧后，将方向标记物2安装在螺栓1或螺母上；2)将被检测螺栓1附近相对固定的结构边缘线作为参考线3；3)启动摄像终端；4)将摄像头对准螺栓1或螺母、方向标记物2及参考线3；5)摄取螺栓拧紧状态的第一次图像；6)通过计算机对摄取的第一次图像进行处理，识别出螺栓中心点101、方向标记结构201、参考线3，再识别出方向标记结构201对应的螺栓1或螺母的标记角点102，接着从螺栓中心点101向参考线3作出一条垂线4，从螺栓中心点101出发经过螺栓1或螺母的标记角点102作出一条射线5，从垂线4以零度开始沿逆时针方向计算出射线5相对于垂线的夹角α0，其大小范围α0∈[0°,360°)；7)将摄像头再次对准螺栓1或螺母、方向标记物2及参考线3；8)再次摄取螺栓拧紧状态的第二次图像；9)通过计算机对摄取的第二次图像进行处理，识别出螺栓中心点101、方向标记结构201、参考线3，再识别出方向标记结构201对应的螺栓1或螺母的标记角点102，接着从螺栓中心点101向参考线3作出一条垂线4，从螺栓中心点101出发经过螺栓1或螺母的标记角点102作出一条射线5，从垂线4以零度开始沿逆时针方向计算出射线5相对于垂线的夹角α1，其大小范围α1∈[0°,360°)；10)计算机中设置角度偏差阀值β，计算角度偏差Δα＝|α1-α0|，比较角度偏差Δα和角度偏差阀值β，若Δα＜β，则返回步骤8)，继续摄取第n次图像，若Δα≥β，则检测出螺栓松动；11)将检测出松动的螺栓拧紧。较佳的，所述的方向标记物2还可安装于螺栓1的头部位置或是螺母上。综上所述，本专利技术的目的是针对现有技术中的不足，能在设备长期服役过程中持续获取螺栓方向，实现长期对螺栓松动的在线快速检测。并本专利技术突破了标记符号脱落或被污垢覆盖的局限，在设备长期服役中持续获取螺栓方向；能够在线、快速、准确的对螺栓松动进行诊断，检测效率高。本
中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本专利技术，而并非用作为对本专利技术的限定，只要在本专利技术的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本专利技术的权利要求书范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于图像处理的螺栓松动检测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在拧紧的螺栓上，安装方向标记物；2)将被检测螺栓附近相对固定的结构边缘线作为参考线；3)启动摄像终端；4)将摄像头对准螺栓、方向标记物及参考线；5)摄取螺栓拧紧状态的第一次图像；6)通过计算机对摄取的第一次图像进行处理，识别出螺栓中心点、方向标记结构、参考线，再识别出方向标记结构对应的螺栓的标记角点，接着从螺栓中心点向参考线作出一条垂线，从螺栓中心点出发经过螺栓的标记角点作出射线，从垂线以零度开始沿逆时针方向计算出射线相对于垂线的夹角α0；7)将摄像头再次对准螺栓、方向标记物及参考线；8)再次摄取螺栓拧紧状态的第二次图像；9)通过计算机对摄取的第二次图像进行处理，识别出螺栓中心点、方向标记结构、参考线，再识别出方向标记结构对应的螺栓的标记角点，接着从螺栓中心点向参考线作出一条垂线，从螺栓中心点出发经过螺栓的标记角点作出射线，从垂线以零度开始沿逆时针方向计算出射线相对于垂线的夹角α1；10)计算机中设置角度偏差阀值β，计算角度偏差Δα＝|α1‑α0|，比较角度偏差Δα和角度偏差阀值β，若Δα＜β，则返回步骤8)，继续摄取第n次图像，若Δα≥β，则检测出螺栓松动；11)将检测出松动的螺栓拧紧。...

【技术特征摘要】
1.一种基于图像处理的螺栓松动检测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在拧紧的螺栓上，安装方向标记物；2)将被检测螺栓附近相对固定的结构边缘线作为参考线；3)启动摄像终端；4)将摄像头对准螺栓、方向标记物及参考线；5)摄取螺栓拧紧状态的第一次图像；6)通过计算机对摄取的第一次图像进行处理，识别出螺栓中心点、方向标记结构、参考线，再识别出方向标记结构对应的螺栓的标记角点，接着从螺栓中心点向参考线作出一条垂线，从螺栓中心点出发经过螺栓的标记角点作出射线，从垂线以零度开始沿逆时针方向计算出射线相对于垂线的夹角α0；7)将摄像头再次对准螺栓、方向标记物及参考线；8)再次摄取螺栓拧紧状态的第二次图像；9)通过计算机对摄取的第二次图像进行处理，识别出螺栓中心点、方向标记结构、参考线，再识别出方向标记...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文军，张明海，严云福，
申请(专利权)人：上海振华重工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31