一种基于视觉感知的皮带偏移预警系统及方法技术方案

本发明专利技术揭示了一种基于视觉感知的皮带偏移预警系统，驱动皮带转动的滚轮两端固定有摄像头，两个所述摄像头拍摄滚轮两端未覆盖皮带的裸露区域图像信息，两个所述摄像头均连接并输出图像信息至图像模块，所述图像模块连接并输出处理后的图像信息至工业控制计算机。本发明专利技术解决了人工点检盲区问题，实现皮带机所有点检内容的24小时不间断监测，形成设备状态预知预判、故障智能分析结果，指导运维人员有目的和计划的开展运维工作，从而降低劳动强度，提升工作效率。升工作效率。升工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉感知的皮带偏移预警系统及方法


[0001]本专利技术涉及工业传送皮带偏移检测，特别是涉及一种基于视觉感知的皮带偏移预警系统及方法。

技术介绍

[0002]原燃料皮带输送系统设备复杂多样，目前，这些设备主要采用的是离线监测方式，主要通过现场人工点检运维来进行设备故障设备的识别与诊断。为了更方便、快捷、有效地把握设备运行状况，将故障消除在萌芽状态，提高设备维修水平，促进安全生产，有必要进行皮带机输送系统设备远程监测和故障诊断方面的创新。
[0003]皮带能够代替人力向各类设备中运送物料，由于其传送承载量大、距离远以及速度快等优势，在工、农业现场中得到了广泛的应用。然而，在运行了一段时间之后，由于物料堆放不均以及滚轮变形等原因，皮带会不可避免的发生偏移，进而对工、农业现场产生不可预估的危害。因此，研究实时准确的皮带偏移预警方法具有重要意义。
[0004]现有的方法中，中国专利文献(CN105197537A)公开了“基于颜色检测的皮带跑偏检测系统和方法”，然而，该专利利用色带增强皮带表面特征的方法并不可靠，由于皮带需不间断的运送物料，长时间运行后会导致色带发生磨损。此外，部分工业现场灰尘较大，导致色带颜色变色，进而影响到后续皮带偏移检测准确性。
[0005]中国专利文献(CN110902315A)公开了“皮带偏移状态检测方法及系统”，然而，该专利利用霍夫变换提取皮带边缘直线特征的方法实时性较差，无法及时生成皮带偏移诊断信息，此外，图像背景通常较为复杂，直线信息较多，SVM分类器无法准确区分皮带直线信息以及干扰直线信息。

技术实现思路

[0006]本专利技术解决皮带输送设备运行状态进行实时检测的问题，消除点检盲区，变事故检修为状态检修，提高检修效率。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于视觉感知的皮带偏移预警系统，驱动皮带转动的滚轮两端固定有摄像头，两个所述摄像头拍摄滚轮两端未覆盖皮带的裸露区域图像信息，两个所述摄像头均连接并输出图像信息至图像模块，所述图像模块连接并输出处理后的图像信息至工业控制计算机。
[0008]所述图像模块和工业控制计算机内均设有无线通信模块，所述图像模块和工业控制计算机通过通信模块相互通信，并将图像模块将所处理的信号输送至工业控制计算机。
[0009]所述摄像头旁配有照射向滚轮的光源，所述工业计算机的输出端连接有报警器。
[0010]一种基于视觉感知的皮带偏移预警方法，包括以下步骤：
[0011]步骤1、视频帧预处理；
[0012]步骤2、根据设置的固定大小方框，提取滚轮裸露区域；
[0013]步骤3、计算裸露区域轮廓面积；
[0014]步骤4、寻找面积最大轮廓；
[0015]步骤5、计算滚轮裸露区域像素宽度；
[0016]步骤6、测量滚轮裸露区域到光心的距离；
[0017]步骤7、计算滚轮裸露区域实际宽度；
[0018]步骤8、左右滚轮裸露区域实际宽度相互验证；
[0019]步骤9、若滚轮裸露区域实际宽度大于设定值则报警。
[0020]所述步骤2中，使用最大类间方差法提取粗定位区域内的轮廓，再采用光流法提取滚轮裸露区域
[0021]所述步骤4中，使用冒泡排序法对各面积值进行排序，其中，面积值最大的轮廓视为为滚轮端部裸露区域轮廓，其余轮廓定义为干扰滤除。
[0022]所述步骤5中，首先计算滚轮端部裸露区域轮廓凸集的最小外接矩形，将该矩形的宽度值视为左轮裸露区域轮廓的像素宽度，设为变量w1。
[0023]所述步骤6中，系统安装时已知摄像头镜面与所在侧滚轮裸露区域的实际距离s，以及摄像头焦距f，查阅摄像头镜面到光心之间的距离并与s相加生成物距u，通过高斯成像公式计算出像距v.
[0024]所述步骤7中，滚轮裸露区域的宽度w2＝w1*(u/v)。
[0025]本专利技术解决了人工点检盲区问题，实现皮带机所有点检内容的24小时不间断监测，形成设备状态预知预判、故障智能分析结果，指导运维人员有目的和计划的开展运维工作，从而降低劳动强度，提升工作效率。
附图说明
[0026]下面对本专利技术说明书中每幅附图表达的内容作简要说明：
[0027]图1为基于视觉感知的皮带偏移预警系统原理图；
[0028]图2为基于视觉感知的皮带偏移预警方法流程图。
具体实施方式
[0029]下面对照附图，通过对实施例的描述，本专利技术的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本专利技术的专利技术构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
[0030]基于视觉感知的皮带偏移预警系统，能够对工、农业现场皮带运行状态进行实时监测。当皮带发生偏移时，能够及时发出报警信息提醒工作人员进行维保工作。在保证皮带运行状态良好的同时，降低部署难度及设备成本。
[0031]驱动皮带的滚轮两端具有未覆盖皮带的裸露部分，如图1所示，两部摄像头安装于滚轮裸露区域正前方，采集滚轮未覆盖皮带的裸露区域图像信息，两个摄像头连接图传模块，图传模块与工业控制计算机连接，优选工业控制计算机和图传模块优选内置无线通信模块，可以方便无线通信，避免布线的麻烦。工业控制计算机安装于中控室内部；报警器连接工业控制计算，可视情安装在皮带传送现场或中控室内部，此外还可以在摄像头旁配有照射向滚轮的光源，保证摄像头拍摄的清晰度。
[0032]摄像头，用于采集皮带传送实时图像，其数量可根据现场需求增加或减少。两部摄像头安装位置固定，分别位于滚轮两个裸露区域的正前方，摄像头型号及拍摄模式亦可根据现场需求进行选择。
[0033]基于视觉感知的皮带偏移预警方法，包括以下步骤：
[0034]步骤1、摄像头实时采集皮带传送视频，图像模块对视频帧预处理，之后图传模块将处理后的视频发送至工业控制计算机内存储
[0035]步骤2、摄像头安装位置固定后，左、右滚轮裸露区域在图像中的位置也是固定的，通过设置固定大小的方框，将视频帧中的滚轮裸露区域进行粗定位，并使用最大类间方差法提取粗定位区域内的轮廓。
[0036]步骤3、计算各轮廓的面积，使用冒泡排序法对各面积值进行排序，其中，面积值最大的轮廓视为为滚轮端部裸露区域轮廓，其余轮廓当作干扰滤除；
[0037]步骤4、计算滚轮裸露区域轮廓的像素宽度，具体为，首先计算滚轮裸露区域轮廓凸集的最小外接矩形，将该矩形的宽度值视为轮裸露区域轮廓的像素宽度，设为变量w1；
[0038]步骤5、计算滚轮裸露区域像素宽度；
[0039]步骤6、测量滚轮裸露区域到光心的距离；施工人员测量摄像头镜面与滚轮裸露区域的实际距离，查阅摄像头镜面到光心之间的距离，两者相加生成物距u，由于焦距f是已知的，可通过高斯成像公式计算出像距v，公式如下所示：
[0040][00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉感知的皮带偏移预警系统，其特征在于：驱动皮带转动的滚轮两端固定有摄像头，两个所述摄像头拍摄滚轮两端未覆盖皮带的裸露区域图像信息，两个所述摄像头均连接并输出图像信息至图像模块，所述图像模块连接并输出处理后的图像信息至工业控制计算机。2.根据权利要求1所述的基于视觉感知的皮带偏移预警系统，其特征在于：所述图像模块和工业控制计算机内均设有无线通信模块，所述图像模块和工业控制计算机通过通信模块相互通信，并将图像模块将所处理的信号输送至工业控制计算机。3.根据权利要求1或2所述的基于视觉感知的皮带偏移预警系统，其特征在于：所述摄像头旁配有照射向滚轮的光源，所述工业计算机的输出端连接有报警器。4.一种基于视觉感知的皮带偏移预警方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、视频帧预处理；步骤2、根据设置的固定大小方框，提取滚轮裸露区域；步骤3、计算裸露区域轮廓面积；步骤4、寻找面积最大轮廓；步骤5、计算滚轮裸露区域像素宽度；步骤6、测量滚轮裸露区域到光心的距离；步骤7、计算滚轮裸露区域实际宽度；步骤8、左右滚轮裸露区域实际宽度相互验证；步骤9...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴滨，徐德滨，祝斌，年福庆，李世强，夏雷，
申请(专利权)人：马鞍山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：