通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的方法及系统，方法包括：在球磨机筒体外表面位置设置能同步转动的标记单元；在球磨机筒体外部设置摄像机，清晰录制标记单元随筒体绕其轴心同步转动的标记转动视频，利用图像识别处理实时识别出标记转动视频中的标记单元，并转换为周期性相关系数曲线；检测出单位时间内相关系数曲线上升沿的总数，根据上升沿总数计算出球磨机筒体的转速、转动角速度和转动周期；根据工作时球磨机的转速、转动角速度和转动周期的任一参数的实际值与正常值的大小关系，确定球磨机当前工作状态，并在其为非正常工作状态时进行相应处理。能实现对球磨机工作状态自动、实时和准确的监测。

【技术实现步骤摘要】
通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的方法及系统
本专利技术涉及球磨机工作状态检测领域，尤其涉及一种通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的方法。
技术介绍
在现有的球磨机设备工作环境中，为了提高生产的效率以及减少更换球磨机内壁衬板的成本，需要根据球磨机的工作状态，通过调节球磨机的转速来控制生产过程。球磨机的工作状态可以分为低转速(角速度ω＜ω1)状态、正常转速(角速度ω1≤ω≤ω2)状态和高转速(角速度ω＞ω2)状态。图1至图3为球磨机三种工作状态的示意图，包括了研磨介质球10(以下简称介质球)的起抛点和落点以及滑落物料20形成的物料线30。由物理知识，在球磨机内物料体积一定的前提下，介质球的起抛点、落点和物料线的位置都是球磨机转速ω的函数。实际生产中，企业希望球磨机总是处于正常转速状态，在正常状态下，介质球起抛点高，撞击发生在物料线附近的下方，即主要撞击在物料上，动能大，物料研磨效果最好。当球磨机处于低转速状态时，介质球起抛点较低，撞击发生在物料线下方较远的位置，甚至滚动在物料中，物料研磨不充分，生产效率低。当球磨机处于高转速状态时，介质球起抛点更高，撞击发生在物料线的上方，即研磨介质球主要撞击在衬板上，不仅研磨效率低，更重要的是会损坏衬板。目前国内球磨机工作状态的监测主要是通过工人监听来完成的，通过不同工作状态下介质球发生撞击的音色不同对工作状态加以区分。该方法不仅消耗人力，而且不能实现全天候自动实时监控。
技术实现思路
基于现有球磨机工作状态的监测方法所存在的问题，本专利技术的目的是提供一种通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的方法，不仅能实现球磨机设备工作状态的全天候实时检测，而且能节约人工成本。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：本专利技术实施方式提供一种通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的方法，包括：在球磨机筒体外表面设置便于图像识别处理的标记单元，所述标记单元能随所述筒体外表面绕其轴心同步转动；在所述球磨机筒体外周设置摄像机，通过所述摄像机清晰录制所述标记单元随所述球磨机筒体同步转动的标记运转视频；通过所述图像识别处理识别出所述标记运转视频中标记单元的运动轨迹，将识别出的所述运动轨迹实时转化为相关系数，根据所述相关系数输出周期性的相关系数曲线；检测得出单位时间内所述相关系数曲线上升沿的总数，根据单位时间内所述相关系数曲线上升沿的总数计算得出工作时所述球磨机筒体的转速、转动角速度和转动周期；根据计算得出的工作时所述球磨机筒体的转速、转动角速度、转动周期中的任一参数的实际值与正常值的大小关系，确定所检测球磨机的当前工作状态，并在当前处于非正常工作状态时进行相应的处理。本专利技术实施方式还提供通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的系统，用于实现本专利技术所述的方法，包括：标记单元、摄像机、图像识别装置、采样处理装置、检测处理装置和非正常状态处理装置；其中，所述标记单元，固定设置于所检测球磨机的筒体外表面，能随所述筒体外表面绕其轴心同步转动；所述摄像机，设置在所述球磨机筒体外周，能清晰录制所述标记单元随所述球磨机筒体同步转动的标记运转视频；所述图像识别装置，分别与所述摄像机的输出端和所述采样处理装置通信连接，识别出所述标记运转视频中标记单元的运动轨迹，将识别出的所述运动轨迹实时转化为相关系数，并根据所述相关系数向所述采样处理装置输出周期性的相关系数曲线；所述采样处理装置，能检测所述相关系数曲线，检测出单位时间内所述相关系数曲线上升沿的总数，根据单位时间内所述相关系数曲线上升沿的总数计算出工作时所述球磨机筒体的转速、转动角速度和转动周期；所述检测处理装置，与所述检测处理装置通信连接，能根据工作时所述球磨机筒体的转速、转动角速度、转动周期中的任一参数的实际值与正常值的大小关系，确定所检测球磨机的当前工作状态；所述非正常状态处理装置，能根据所述检测处理装置确定的所检测球磨机的当前工作状态，在当前处于非正常工作状态时进行相应的处理。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例提供的通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的方法及系统，其有益效果为：通过在球磨机筒体上设置能随筒体绕该筒体轴心同步转动的标记单元，经球磨机筒体外部设置的摄像机清晰录制标记单元随所述筒体绕其轴心同步转动的标记运转视频，通过标记运转视频的识别、采样和检测确定球磨机筒体的转速、转动角速度和转动周期，进而确定球磨机实际工作状态；该方法实现了在不影响生产的情况下通过对球磨机实际工作状态进行精准测速，进而检测出球磨机的当前工作状态，对非正常工作状态及时进行处理，如报警并由人工调速或自动调速等。相比人工监测球磨机工作状态的方式，不仅能实现自动化检测，更能实现实时及准确的检测。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例提供的球磨机工作状态的低转速工作状态示意图；图2为本专利技术实施例提供的球磨机工作状态的正常转速工作状态示意图；图3为本专利技术实施例提供的球磨机工作状态的高转速工作状态示意图；图4为本专利技术实施例提供的通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的方法的流程图；图5为本专利技术实施例提供的实现方法的一种系统构成示意图；图6为本专利技术实施例提供的实现方法的另一种系统构成示意图；图7为本专利技术实施例提供的球磨机正常转速与低转速的临界工作状态下周期性相关系数曲线示意图；图8为本专利技术实施例提供的球磨机正常转速与高转速的临界工作状态下周期性相关系数曲线示意图；图中各标记对应的部件为：1-标记单元；2-摄像机；3-图像识别装置；4-采样处理装置；5-检测处理装置；6-非正常状态处理装置；7-球磨机筒体；8-支架。具体实施方式下面结合本专利技术的具体内容，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。本专利技术实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。如图4所示，本专利技术实施例提供一种通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的方法，是一种以图像识别标记单元的测速方式，能快速有效地检测球磨机工作状态，进而进行报警和/或调控球磨机转速，使其处于正常转速工作状态的方法，包括：在球磨机筒体外表面设置便于图像识别处理的标记单元(优选的，标记单元可采用最有利于快速有效图像识别的一定尺寸、形状和颜色的标志)，所述标记单元能随所述筒体外表面绕其轴心同步转动；在所述球磨机筒体外周设置摄像机，通过所述摄像机清晰录制所述标记单元随所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的方法，其特征在于，包括：/n在球磨机筒体外表面设置便于图像识别处理的标记单元，所述标记单元能随所述筒体外表面绕其轴心同步转动；/n在所述球磨机筒体外周设置摄像机，通过所述摄像机清晰录制所述标记单元随所述球磨机筒体同步转动的标记运转视频；/n通过所述图像识别处理识别出所述标记运转视频中的标记单元，将识别出的所述标记单元实时转化为相关系数，将所述相关系数输出为周期性的相关系数曲线；/n检测得出单位时间内所述相关系数曲线上升沿的总数，根据单位时间内所述相关系数曲线上升沿的总数计算得出工作时所述球磨机筒体的转速、转动角速度和转动周期；/n根据计算得出的工作时所述球磨机筒体的转速、转动角速度、转动周期中的任一参数的实际值与正常值的大小关系，确定所检测球磨机的当前工作状态，并在当前处于非正常工作状态时进行相应的处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的方法，其特征在于，包括：
在球磨机筒体外表面设置便于图像识别处理的标记单元，所述标记单元能随所述筒体外表面绕其轴心同步转动；
在所述球磨机筒体外周设置摄像机，通过所述摄像机清晰录制所述标记单元随所述球磨机筒体同步转动的标记运转视频；
通过所述图像识别处理识别出所述标记运转视频中的标记单元，将识别出的所述标记单元实时转化为相关系数，将所述相关系数输出为周期性的相关系数曲线；
检测得出单位时间内所述相关系数曲线上升沿的总数，根据单位时间内所述相关系数曲线上升沿的总数计算得出工作时所述球磨机筒体的转速、转动角速度和转动周期；
根据计算得出的工作时所述球磨机筒体的转速、转动角速度、转动周期中的任一参数的实际值与正常值的大小关系，确定所检测球磨机的当前工作状态，并在当前处于非正常工作状态时进行相应的处理。


2.根据权利要求1所述的通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的方法，其特征在于，所述方法中，在球磨机筒体的外表面设置便于图像识别处理识别的标记单元包括：
在所述球磨机筒体的弧形外表面设置标记单元；
或者，在所述球磨机筒体的任一侧表面偏离其轴心的位置设置标记单元。


3.根据权利要求1或2所述的通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的方法，其特征在于，所述方法中，在所述球磨机筒体外周设置摄像机为：
在所述球磨机筒体外周能录制所述标记单元随所述筒体同步转动清晰视频的位置设置摄像机。


4.根据权利要求1或2所述的通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的方法，其特征在于，所述方法中，通过所述图像识别处理识别出所述标记运转视频中的标记单元，将识别出的所述标记单元实时转化为相关系数，将所述相关系数输出为周期性的相关系数曲线为；
所述方法中，通过所述图像识别处理识别出所述标记运转视频中的标记单元，将识别出的所述标记单元实时转化为相关系数，将所述相关系数输出为周期性的相关系数曲线为：
在所述图像识别处理中预设与标记单元像素相关的匹配处理，该匹配处理能在识别出标记单元像素后输出相关系数；
根据所述相关系数，通过相关系数曲线公式x(t)＝s(t)+n(t)计算得出相关系数曲线并输出，相关系数曲线公式中，s(t)为在t时刻视频帧的固定检测窗口中标记单元像素与图像识别处理中预设的匹配处理的相关系数；n(t)为在t时刻视频帧的固定检测窗口中非标记单元像素与图像识别处理中预设的匹配处理的相关运算产生的噪声，该n(t)忽略不计。


5.根据权利要求1或2所述的通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的方法，其特征在于，所述方法中，检测得出单位时间内所述相关系数曲线上升沿的总数为：
以设定的采样周期Ts对所述相关系数曲线的波形进行采样输出，从采样结果中得到单位时间T内所述相关系数曲线上升沿的总数N；
所述球磨机筒体的转速其中T表示单位时间，N表示单位时间T内所述相关系数曲线的上升沿的总数；
所述球磨机筒体的转动角速度其中n表示筒体的转速，T表示单位时间，N表示单位时间T内所述相关系数曲线上升沿的总数；
所述球磨机筒体的转动周期其中n表示转速，T表示单位时间，N表示单位时间T内所述相关系数曲线上升沿的总数。


6.根据权利要求5所述的通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的方法，其特征在于，所述方法中，通过以下方式确定所述相关系数曲线上升沿：
若计算第i个采样点与上一个采样点的相关系数曲线波形的差值δi不小于预设的阈值δ0，则确认该采样点为所述相关系数曲线上升沿，该相关系数曲线上升沿对应的采样点序号为i，并对相关系数曲线上升沿个数累加计数，得到单位时间T内所述相关系数曲线上升沿的总数N。


7.根据权利要求1或2所述的通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的方法，其特征在于，所述方法中，根据计算得出的工作时所述球磨机筒体的转速、转动角速度、转动周期中的任一参数的实际值与正常值的大小关系，确定所检测球磨机的当前工作状态，并在当前处于非正常工作状态时进行相应的处理包括：
(1)以所述球磨机筒体的转速的实际值与正常值的大小关系，确定所检测球磨机的当前工作状态，并在当前处于非正常工作状态时进行相应的处理，方式如下：
预先将所检测球磨机正常转速工作状态的筒体的转速范围设定为n1≤n≤n2，将所述球磨机筒体的转速按照工作状态的不同划分为三个集合：
X高速＝{n|n＞n2}
X正常＝{n|n1≤n≤n2}
X低速＝{n|n＜n1}；
计算生产过程中实际测得的所述球磨机筒体的转速n，若转速n∈X正常则确定所述球磨机处于正常转速工作状态，维持当前转速；若转速n∈X高速，则确定所述球磨机处于高转速工作状态，进行发出报警和/或降低转速的处理；若转速n∈X低速，则确定所述球磨机处于低转速工作状态，进行发出报警和/或提高转速的处理；
(2)以所述球磨机筒体的转动角速度的实际值与正常值的大小关系，确定所检测球磨机的当前工作状态，并在当前处于非正常工作状态时进行相应的处理，方式如下：
预先将所检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶中付，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34