一种基于图像识别的输送带跑偏检测方法技术

本发明专利技术属于带式输送机领域，具体涉及到一种基于图像识别的输送带跑偏检测方法。所述检测方法由CMOS面阵相机采集不同工况条件下输送带运行图像；对样本图像进行分类标注基本信息作为输送带数据集；构建参考输送带带宽数据集在算法平台中进行校准像素与度量之间比例后确定像素与实际尺寸的比例；对正常状态输送带数据进行边缘拟合直线与中心线提取；对跑偏状态输送带数据集进行边缘拟合直线和中心线提取；对正常工作状态与跑偏状态数据进行数据对比，判断是否发生跑偏故障；检测跑偏故障后，对输送带跑偏数据集进行跑偏程度的分类，并标注为局部跑偏和整体跑偏数据集；基于跑偏程度分类作为评估跑偏预警的级别。本发明专利技术所提输送带跑偏检测方法不仅检测速度快、提高了纠偏的准确率，而且缩小了预警范围。而且缩小了预警范围。而且缩小了预警范围。

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像识别的输送带跑偏检测方法


[0001]本专利技术涉及带式输送机的检测领域，尤其涉及一种基于图像识别技术对输送带跑偏的检测方法。

技术介绍

[0002]随着带式输送机运输距离、运行速度以及负载的不断增加，带式输送机的跑偏问题越来越突出，在物料运输过程中，由于输送机机架安装不适、输送带受力不均、运输中受到外力冲击等因素，经常会造成输送带跑偏。输送带发生跑偏会造成输送带边缘磨损，与托辊的摩擦加剧导致输送带撕裂或打滑，甚至引发火灾，最终造成重大事故。因此，对输送带跑偏的识别及预警是预防事故扩大具有重大意义。
[0003]针对跑偏故障检测，人工巡检存在效率低、误差大等问题，通过采用机械检测和传感器检测进行输送带跑偏检测，但由于存在效率低、可靠性差等问题，跑偏检测不能具体量化。近年来，计算机视觉技术发展迅速，其在输送带故障检测中的应用也越来越广泛。机械检测和传感器检测，接触式采用角度传感器和位移传感器等，随着输送带作用于机械机构后，产生一定的偏角或位移，通过连接的传感器将数据导出换算等到跑偏量，但机械结构长期与皮带接触导致磨损出现数据偏差。非接触式，采用红外线或激光等面阵传感器，当输送带在运行过程中遮盖住输送带下的传感器，通过换算得出输送带在横向运动中的跑偏量。机器视觉主要通过CMOS或CCD面阵工业相机，采集输送带在不同工况下的图片，通过二值化处理提出感兴趣区域，采用边缘检测算法提取输送带边缘线条，判断是否发生跑偏，设计跑偏角和跑偏量来构成跑偏特征用于跑偏检测。综上所述，需要一种可靠且高效的带式输送机跑偏检测方法。

技术实现思路

[0004]针对以上为题，本专利技术提出一种图像识别的带式输送机跑偏检测方法，目的是通过快速准确判断运行过程中输送带跑偏检测的实时性和准确性，实现输送带状态检测和安全维护。为实现本专利技术的目的，本专利技术所提技术方案为：一种基于图像识别的带式输送机跑偏检测方法，包括以下步骤：
[0005]1.输送带数据采集和处理
[0006]步骤a1、相机搭建
[0007]所述图像数据采集采用CMOS面阵相机，通过所述6
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PIN HIROSE电源、所述I/O接口线缆和所述千兆网线，实现所述CMOS面阵相机和所述计算机数据连接。将所述CMOS面阵相机搭载在所述输送带中心1.5m正上方的机架上，在所述CMOS面阵相机指示灯同时亮起后，可以清晰观察到输送带在所述CMOS面阵相机采集平台上输送带边缘直线，且输送带图像位于采集界面正中间后，固定所述CMOS面阵相机的位置。由于所述CMOS面阵相机在室外工作需保证采集图像的曝光度和清晰度，通过调整所述CMOS面阵相机镜头上的光圈和焦距，实现输送带能形成完整且清晰的图像。
[0008]步骤a2、图像采集
[0009]所述CMOS面阵相机采集平台界面需提前建立图像存储文件夹，由于采集的数据较多，对图像存储文件夹进行基本信息标注。运行输送带保证其正常工作后，根据所述CMOS面阵相机采集平台提供的按照时间采集方式，在1min内1张/s的采集速度下，采集2min的图像，且命名为参考输送带带宽数据集，共采集3组正常运行数据集，保证样本图像数据的准确性。当输送带正常工作一段时间后，根据不同工况条件下输送带正常工作状态，按照时间采集方式，在1min内1张/s的采集速度下，采集3min的图像，且命名为某工况正常状态数据文件夹，每组工况条件下采集3组正常状态数据集；同理，在同一工况条件下发生跑偏现象后，按照时间采集方式。采集3min的图像，且命名为某工况跑偏状态数据文件夹，每组工况条件下采集3组跑偏状态数据集。
[0010]步骤a3、图像数据处理
[0011]所述CMOS面阵相机图像算法平台对参考输送带带宽数据集、正常状态数据集和跑偏状态数据集进行处理。对参考输送带带宽数据集中的图像进行边缘拟合直线提取，得到输送带在正常运行状态下的带宽。根据像素与度量比率原理，已知输送带实际带宽尺寸和图像中输送带像素尺寸，可以推导出像素与度量比例，从而可以反推出需要测量的图像中参考物尺寸。同理处理其余2组参考输送带带宽数据集，验证3组像素与度量比例是否一致，在误差允许范围内，取最接近的比例作为最终比例。对某一工况条件下正常状态数据集中的图像进行边缘拟合直线提取，同时根据输送带左右边缘直线推导出中心线位置，将其数据导入EXCEL中，命名为“某工况条件下正常状态数据.xls”；在上述同一工况条件下跑偏状态数据集中的图像进行边缘拟合直线提取以及输送带边缘直线倾斜角提取，且根据输送带左右边缘直线推导出中心线位置，将其数据导入EXCEL中，命名为“某工况条件下跑偏状态数据.xls”。
[0012]2.输送带预警级别的划分
[0013]对比上述“某工况条件下正常状态数据.xls”与“某工况条件下跑偏状态数据.xls”数据，根据输送带中心位置，可以验证输送带是否发生跑偏。当发生跑偏故障后，对跑偏程度进行分类，提高预警级别。跑偏状态数据集中输送带边缘拟合直线发生倾斜，且由一定倾斜角，以及输送带中心线发生横向移动，因此，将跑偏状态数据集根据输送带跑偏程度可以分为两大类，局部跑偏状态数据集和整体跑偏状态数据集。局部跑偏状态数据集为输送带中心线位置未发生整体横向移动，输送带边缘拟合直线倾斜，且有一定偏斜角。整体跑偏状态数据集为输送带中心线位移发生整体横向移动。当“某工况条件下正常状态数据.xls”中输送带中心线与“某工况条件下跑偏状态数据.xls”输送带中心线线性函数直线有交点，输送带拟合中心线公式如下：
[0014]当输送带右边缘拟合直线到中心线≤5%带宽，则将该局部跑偏状态数据集命名为“一级跑偏状态数据集“；当“某工况条件下正常状态数据.xls”中输送带中心线与“某工况条件下跑偏状态数据.xls”输送带中心线线性函数直线有交点，且输送带右边缘拟合直线到中心线＞5%带宽，则将该局部跑偏状态数据集命名为“二级跑偏状态数据集“；当“某工况条件下正常状态数据.xls”中输送带中心线与“某工况条件下跑偏状态数据.xls”输送带中
心线线性函数直线没有交点，则将该整体跑偏数据集命名为“三级跑偏状态数据集“。针对”一级跑偏状态数据集“需观察其跑偏趋势，若无明显加剧跑偏情况，无需停机检查输送带；当出现”二级跑偏状态数据集“需停机检查输送带、输送带机架、托辊等构架出现磨损情况，并及时更换后可继续工作；当出现”三级跑偏状态数据集“，输送带应立即停机检查输送带。
[0015]本专利技术有益效果：
[0016]（1）本专利技术目的在于提高输送带跑偏程度的精准和数字化，有利于更直观看出跑偏情况；
[0017]（2）本专利技术带式输送送机跑偏检测方法，可以输送带跑偏预警范围更加精细化，提高预警范围，对于输送机跑偏预警有着较大的应用价值。
附图说明
[0018][0019]图1为本专利技术的一种基于图像识别的输送带跑偏检测方法的整体结构流程图
[0020]图2为本专利技术的一种基于图像识别的输送带跑偏检测方法的输送带跑偏示意图
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于图像识别的带式输送机跑偏检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤a1、相机搭建；所述图像数据采集采用CMOS面阵相机，通过所述6
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PIN HIROSE电源、所述I/O接口线缆和所述千兆网线，实现所述CMOS面阵相机和所述计算机数据连接；将所述CMOS面阵相机搭载在所述输送带中心1.5m正上方的机架上，在所述CMOS面阵相机指示灯同时亮起后，可以清晰观察到输送带在所述CMOS面阵相机采集平台上输送带边缘直线，且输送带图像位于采集界面正中间后，固定所述CMOS面阵相机的位置；由于所述CMOS面阵相机在室外工作需保证采集图像的曝光度和清晰度，通过调整所述CMOS面阵相机镜头上的光圈和焦距，实现输送带能形成完整且清晰的图像；步骤a2、图像采集；所述CMOS面阵相机采集平台界面需提前建立图像存储文件夹；采用时间采集方式使所述CMOS面阵相机进行图像采集，采集不同工况条件下，输送带在1min内1张/s的采集速度下，采集2min的图像，且命名为参考输送带带宽数据集，共采集3组正常运行数据集；采集在同一工况条件下发生跑偏现象后，按照时间采集方式；采集3min的图像，每组工况条件下采集3组跑偏状态数据集；步骤a3、图像数据处理；对参考输送带带宽数据集中的图像进行边缘拟合直线提取，得到输送带在正常运行状态下的带宽；根据像素与度量比率原理，已知输送带实际带宽尺寸和图像中输送带像素尺寸，可以推导出像素与度量比例，反推出需要测量的图像中参考物尺寸，验证3组像素与度量比例是否一致，在误差允许范围内，取最接近...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓霞，高澳，孟文俊，肖华，
申请(专利权)人：苏州欣兴旺智能物流装备有限公司，
类型：发明
国别省市：