一种基于计算机视觉的档皮外翻自动检测的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于计算机视觉的档皮外翻自动检测的方法和系统，包括皮带中间区域设置为激光区，在皮带机运行过程中，激光区线性激光设备发射激光到运行中的皮带上；图像采集设备进行激光照射时的实时数据采集，并做预处理；数据预处理后传输到图像处理总控台；总控台接受信息后进行数据处理反馈到PLC系统中；PLC系统接受反馈后进行针对性的皮带机动作操控。通过分级报警机制可以极大程度上控制误报率和漏报率，同时方便实时分析当前皮带状况。通过独特精确地识别算法和分级报警机制，可以保证基于视觉技术的皮带档皮外翻检测系统的漏报率小于0.1％，误报率小于1％；同时确保皮带运输机发生皮带档皮外翻后2米内发出停机信号并报警存盘。机信号并报警存盘。机信号并报警存盘。

【技术实现步骤摘要】
一种基于计算机视觉的档皮外翻自动检测的方法和系统


[0001]本专利技术涉及计算机视觉
，特别是一种基于计算机视觉的档皮外翻自动检测的方法。

技术介绍

[0002]在皮带运行过程中，皮带的档皮外翻一直是机械运行过程中的主要故障来源，但皮带档皮外翻总是基于各种原因产生的，很难进行固定化的察觉或是预测，因此传统方法皮带运行中只能根据摄像头监控，对于已经档皮外翻的皮带进行调整与修理，很难做到及时调整，与短时间的修复，会造成机械能力与设备维护的损失。
[0003]因此需要进行基于计算机视觉技术，实现对皮带边沿的自动检测，根据用户实际需求绘制皮带边沿正常区域，根据检测到的皮带边沿若不在正常区域内部，即判定为档皮外翻。实现能够容忍的不同程度的皮带档皮外翻自动检测，最终实现皮带档皮外翻状态在线智能监测。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0005]鉴于上述和/或现有的基于计算机视觉的档皮外翻自动检测的方法中存在的问题，提出了本专利技术。
[0006]因此，本专利技术所要解决的问题在于如何提供一种基于计算机视觉的档皮外翻自动检测的方法。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于计算机视觉的档皮外翻自动检测的方法，其包括，
[0008]皮带中间区域设置为激光区，在皮带机运行过程中，激光区线性激光设备发射激光到运行中的皮带上；
[0009]图像采集设备进行激光照射时的实时数据采集，并做预处理；
[0010]数据预处理后传输到图像处理总控台；
[0011]总控台接受信息后进行数据处理反馈到PLC系统中；
[0012]PLC系统接受反馈后进行针对性的皮带机动作操控。
[0013]作为本专利技术所述基于计算机视觉的档皮外翻自动检测的方法的一种优选方案，其中：所述图像实时采集是通过ROI提取技术进行图像采集，通过先验知识或者明显特征利用图像剪切手段迅速排除无效区域的信息干扰，从而简化图像处理难度，降低识别时间；
[0014]所述图像预处理是进行图像降噪处理；
[0015]所述图像去噪处理是通过中值滤波器进行处理，中值滤波器处理过程为将s步窗区域内所有图像像素点按序列排序，将最中间的像素值替换sxy窗区域中心像素点(x，y)的
像素值。中值滤波可以剔除窗函数内“突变”的像素值，使窗函数内像素值趋于平缓，从而达到滤波效果。
[0016]作为本专利技术所述基于计算机视觉的档皮外翻自动检测的方法的一种优选方案，其中：所述激光照射到皮带上进行数据提取过程中，需要进行激光条纹的分割算法；
[0017]所述激光条纹的分割算法是利用洛伦兹信息测度的线性加权Ostu分割算法，其信息测度的计算方式是
[0018]先假设图像f(x，y)拥有N个灰度级别，其中h＝r(i)：{i＝0，1，
···
，N
‑
1}是图像f(x，y)的灰度直方图，直方图中r(i)是灰度级i的像素个数，图像信息测度NPIM
k
定义为
[0019][0020]其中M(f)是图像f(x，y)的像素总数，pi是概率，θ(k)是标识q(i)的前k个最大值，因此总结可得
[0021]0＝NPIM
N
‑1(f)≤NPIM
N
‑2≤
…
NPIM1(f)≤NPIM0(f)＝1
[0022]作为本专利技术所述基于计算机视觉的档皮外翻自动检测的方法的一种优选方案，其中：所述线性加权Ostu分割算法中线性加权公式为
[0023]p
i
′
＝[p
(i
‑
n)
+
…
+(n
‑
2)p
(i
‑
1)
+(n
‑
1)p
i
+(n
‑
2)p
(i+1)
+
…
+p
(i+n)
][0024]因此激光经过加权公式计算后，最佳的分割阈值选取在
[0025][0026]其中σ代表离散程度，ψ(t)代表波函数。
[0027]作为本专利技术所述基于计算机视觉的档皮外翻自动检测的方法的一种优选方案，其中：所述总控台接受信息后进行数据处理反馈到PLC系统中是通过以太网进行数据传输，将以太网数据转化为光纤信息再传递到总控制台。
[0028]鉴于上述和/或现有的基于计算机视觉的档皮外翻自动检测的系统中存在的问题，提出了本专利技术。
[0029]因此，本专利技术所要解决的问题在于如何提供一种基于计算机视觉的档皮外翻自动检测的系统。
[0030]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于计算机视觉的档皮外翻自动检测的系统，其包括，图像采集模块，线性激光模块，传输处理模块，总控制台模块；
[0031]所述图像采集模块用于图像采集；
[0032]所述线性激光模块由设备支架，激光设备与遮拦防护设备组成，其中设备支架用于固定激光设备，遮拦防护设备用于防止光照对激光作业的影响；
[0033]所述传输处理模块用于数据传输与格式转换，从原有的激光处理数据传化为光纤信息数据；
[0034]所述总控制台模块用于接受光纤信息后，针对性的进行皮带机工作操控。
[0035]作为本专利技术所述基于计算机视觉的档皮外翻自动检测的方法的一种优选方案，其中：所述传输处理模块是使用OPC通讯协议进行数据处理，利用以太网方式远程连接到皮带控制系统的标签点上，实现数据的处理与传输。
[0036]作为本专利技术所述基于计算机视觉的档皮外翻自动检测的方法的一种优选方案，其
中：所述总控制台模块在进行光纤信息接收后，需要进行是否皮带档皮外翻判断，
[0037]当发现未发生档皮外翻时，显示未发生外翻结果，不进行皮带机工作处理；
[0038]当发现发生档皮外翻时，根据档皮外翻结果进行分级报警，并将检测结果显示在总控制台模块的显示界面中。
[0039]作为本专利技术所述基于计算机视觉的档皮外翻自动检测的方法的一种优选方案，其中：所述档皮外翻结果的分级报警分为四级，皮带档皮外翻检测可以做到100ms速度识别一帧画面，以皮带机5/s状态下进行匀速运动时，分级报警机制分为C1
‑
C4，分别情况是
[0040]当未检测到档皮外翻时，皮带机正常运行无报警行为；
[0041]当检测到1帧图像符合档皮外翻时属于C1情况，系统记录保存数据，不进行报警行为；
[0042]当检测到2帧图像符合档皮外翻时属于C2情况，系统记录保存数据，总控制台界面警报并闪烁警示灯；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于计算机视觉的档皮外翻自动检测的方法，其特征在于：包括，皮带中间区域设置为激光区，在皮带机运行过程中，激光区线性激光设备发射激光到运行中的皮带上；图像采集设备进行激光照射时的实时数据采集，并做预处理；数据预处理后传输到图像处理总控台；总控台接受信息后进行数据处理反馈到PLC系统中；PLC系统接受反馈后进行针对性的皮带机动作操控。2.如权利要求1所述的基于计算机视觉的档皮外翻自动检测的方法，其特征在于：所述图像实时采集是通过ROI提取技术进行图像采集，通过先验知识或者明显特征利用图像剪切手段迅速排除无效区域的信息干扰，从而简化图像处理难度，降低识别时间；所述图像预处理是进行图像降噪处理；所述图像去噪处理是通过中值滤波器进行处理，中值滤波器处理过程为将s歩窗区域内所有图像像素点按序列排序，将最中间的像素值替换sxy窗区域中心像素点(x，y)的像素值。中值滤波可以剔除窗函数内“突变”的像素值，使窗函数内像素值趋于平缓，从而达到滤波效果。3.如权利要求2所述的基于计算机视觉的档皮外翻自动检测的方法，其特征在于：所述激光照射到皮带上进行数据提取过程中，需要进行激光条纹的分割算法；所述激光条纹的分割算法是利用洛伦兹信息测度的线性加权Ostu分割算法，其信息测度的计算方式是先假设图像f(x，y)拥有N个灰度级别，其中h＝r(i)：{i＝0，1，
…
，N
‑
1}是图像f(x，y)的灰度直方图，直方图中r(i)是灰度级i的像素个数，图像信息测度NPIM
k
定义为其中M(f)是图像f(x，y)的像素总数，pi是概率，θ(k)是标识q(i)的前k个最大值，因此总结可得0＝NPIM
N
‑1(f)≤NPIM
N
‑2≤
…
NPIM1(f)≤NPIM0(f)＝14.如权利要求3所述的基于计算机视觉的档皮外翻自动检测的方法，其特征在于：所述线性加权Ostu分割算法中线性加权公式为p
i
′
＝[p
(i
‑
n)
+
…
+(n
‑
2)p
(i
‑
1)
+(n
‑
1)p
i
+(n
‑
2)p
(i+1)
+
…
+p
(i+n)
]因此激光经过加权公式计算后，最佳的分割阈值选取在其中σ代表离散程度，ψ(t)代表波函数。5.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李广山，李刚，毕法森，巴特尔，宋明岩，孙佰明，姜楠，贾莉，程仁静，王强，孙国辉，
申请(专利权)人：华能伊敏煤电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：