一种基于机器视觉的钢丝绳在线监测系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于机器视觉的钢丝绳在线监测系统和方法，属于化学或物理分析领域，本发明专利技术提取钢丝绳异常特征变化曲线与吊运货物重量数据导入吊运货物影响系数计算策略中计算吊运货物影响系数，根据下周期天气温度

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉的钢丝绳在线监测系统和方法


[0001]本专利技术属于化学或物理分析领域，具体的说是一种基于机器视觉的钢丝绳在线监测系统和方法
。

技术介绍

[0002]目前，目前国内提升钢丝绳监测的技术主要使用的是弱磁感应技术，分为永磁
( 磁通
) 类仪器
、
漏磁类仪器以及这两种技术的合成，通过这两种监测原理对应监测输出的两路
( LMA 和 LF) 钢丝绳监测信号，可以分析出钢丝绳损伤的性质，如断丝
、
磨损
、
锈蚀和变形，还可以定量分析断丝金属横截面积的减少量，不论是单独一种弱磁技术还是两种合成的技术，都受到工作环境和设备运行时的干扰，误报率非常高，使用人工监测，也加重了工作人员的负担，同时无法结合环境的影响因子对钢丝绳的使用状况和剩余寿命做出评估，现有技术中均存在上述问题；
[0003]例如在申请公开号为
CN114778603A
的中国专利中公开一种铸造起重机钢丝绳监测系统及方法，属于钢丝绳在线监测设备及方法

。
该专利技术的技术方案是：探伤传感器安装在靠近钢丝绳卷筒中心线，定滑轮组的第一根钢丝绳上，速度传感器包含接近开关和挡块，接近开关的连杆固定在钢丝绳定滑轮组一侧的支撑板上，使接近开关的监测点处于定滑轮组圆盘的切线上，挡块安装在定滑轮组的侧面；探伤传感器和接近开关与控制分站相连；控制分站与信号处理站相连
。
该专利技术的有益效果是：在线对钢丝绳的使用情况进行实时监控，对钢丝绳的断丝情况及断丝位置做出准确地判断及定位，最大限度的提高钢丝绳的有效监测长度，能够有效的避免因钢丝绳损坏而造成的事故，提高生产效率；
[0004]同时例如在授权公告号为
CN106841381B
的中国专利中公开了一种钢丝绳在线探伤监测系统
、
方法及矿用多绳摩擦提升系统，系统包括：探伤传感器
、
通讯模块和计算处理装置，探伤传感器设置在待检的钢丝绳周围，用于实时采集钢丝绳的缺陷信号；通讯模块用于对钢丝绳的缺陷信号进行转换，并传递给计算处理装置；计算处理装置用于从转换后的缺陷信号中提取故障特征值，并在预设的故障特征库查找与故障特征值对应的钢丝绳故障类别
。
该专利技术通过对探测钢丝绳的缺陷信号的转换和故障特征值的提取，再通过预设的故障特征库来查找故障特征值对应的钢丝绳故障类别，从而在对钢丝绳进行探伤的同时，还能够实现对钢丝绳的损伤类型进行准确判断，进而方便操作人员及时对故障进行排查和维修
。
[0005]以上专利均存在本
技术介绍
提出的问题：不论是单独一种弱磁技术还是两种合成的技术，都受到工作环境和设备运行时的干扰，误报率非常高，使用人工监测，也加重了工作人员的负担，同时无法结合环境的影响因子对钢丝绳的使用状况和剩余寿命做出评估，为了解决这些问题，本申请设计了一种基于机器视觉的钢丝绳在线监测系统和方法
。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种基于机器视觉的钢丝绳在线监测系统和
方法，本专利技术实时采集钢丝绳表面图像数据
、
天气温度
、
湿度数据和钢丝绳的吊运货物重量数据，将钢丝绳表面图像数据进行图像预处理后代入特征识别策略中进行钢丝绳表面特征的识别，将钢丝绳的表面特征提取导入特征分析策略中进行异常特征的获取，提取钢丝绳异常特征变化曲线与天气温度
、
湿度数据导入环境影响系数计算策略中计算环境影响系数，提取钢丝绳异常特征变化曲线与吊运货物重量数据导入吊运货物影响系数计算策略中计算吊运货物影响系数，根据下周期天气温度
、
湿度数据和钢丝绳的吊运货物重量数据代入钢丝绳使用时间计算策略中进行钢丝绳使用时间的预估，判断钢丝绳使用时间是否大于等于设备的更换时间阈值，若是则不进行更换报警，若否则向用户反馈钢丝绳更换报警信息，对钢丝绳使用时间进行准确预估
。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种基于机器视觉的钢丝绳在线监测方法，其包括以下具体步骤：
[0009]S1、
实时采集钢丝绳表面图像数据
、
天气温度
、
湿度数据和钢丝绳的吊运货物重量数据；
[0010]S2、
将钢丝绳表面图像数据进行图像预处理后代入特征识别策略中进行钢丝绳表面特征的识别；
[0011]S3、
将钢丝绳的表面特征提取导入特征分析策略中进行异常特征的获取；
[0012]S4、
提取钢丝绳异常特征变化曲线与天气温度
、
湿度数据导入环境影响系数计算策略中计算环境影响系数；
[0013]S5、
提取钢丝绳异常特征变化曲线与吊运货物重量数据导入吊运货物影响系数计算策略中计算吊运货物影响系数；
[0014]S6、
根据下周期天气温度
、
湿度数据和钢丝绳的吊运货物重量数据代入钢丝绳使用时间计算策略中进行钢丝绳使用时间的预估；
[0015]S7、
判断钢丝绳使用时间是否大于等于设备的更换时间阈值，若是则不进行更换报警，若否则向用户反馈钢丝绳更换报警信息
。
[0016]具体的，所述
S1
的具体内容包括以下步骤：
[0017]S11、
取待监测的钢丝绳，使用图像采集终端对钢丝绳进行实时图像拍摄，采集钢丝绳表面图像，同时根据天气采集终端对钢丝绳所在位置的天气温度
、
湿度数据进行采集；
[0018]S12、
使用拉力采集终端对钢丝绳的吊运货物重量数据进行采集
。
[0019]具体的，所述
S2
中特征识别策略的具体内容包括以下步骤：
[0020]S21、
提取采集的钢丝绳表面图像数据进行图像的图像增强
、
图像分割和轮廓提取后进行钢丝绳轮廓图像的采集，这里需要说明的是，这里的钢丝绳图像分割轮廓提取通过设置像素梯度的方式进行，为常见的轮廓提取的现有技术，在此不详细赘述；
[0021]S22、
将钢丝绳轮廓图像的表面断丝数量和腐蚀面积进行特征提取，这里的腐蚀面积的计算方式为：采集钢丝绳轮廓图像表面像素点的像素值，同时采集刚生产钢丝绳图像表面像素值的平均值，将钢丝绳轮廓图像表面像素点的像素值与刚生产钢丝绳图像表面像素值的平均值做差，将差值超过设定的像素差值阈值对应的像素点设为腐蚀点，取所有腐蚀点的构成的面积作为腐蚀面积，这里的断丝数量为钢丝绳边缘的断裂钢丝的数量
。
[0022]具体的，所述
S3
的特征分析策略的具体步骤如下：
[0023]S31、
提取钢丝绳轮廓图像的表面断丝数量和腐蚀面积，同时提取上次吊运后，钢
丝绳轮廓图像的表面断丝数量和腐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于机器视觉的钢丝绳在线监测方法，其特征在于，其包括以下具体步骤：
S1、
实时采集钢丝绳表面图像数据
、
天气温度
、
湿度数据和钢丝绳的吊运货物重量数据；
S2、
将钢丝绳表面图像数据进行图像预处理后代入特征识别策略中进行钢丝绳表面特征的识别；
S3、
将钢丝绳的表面特征提取导入特征分析策略中进行异常特征的获取；
S4、
提取钢丝绳异常特征变化曲线与天气温度
、
湿度数据导入环境影响系数计算策略中计算环境影响系数；
S5、
提取钢丝绳异常特征变化曲线与吊运货物重量数据导入吊运货物影响系数计算策略中计算吊运货物影响系数；
S6、
根据下周期天气温度
、
湿度数据和钢丝绳的吊运货物重量数据代入钢丝绳使用时间计算策略中进行钢丝绳使用时间的预估；
S7、
判断钢丝绳使用时间是否大于等于设备的更换时间阈值，若是则不进行更换报警，若否则向用户反馈钢丝绳更换报警信息；所述
S3
的特征分析策略的具体步骤如下：
S31、
提取钢丝绳轮廓图像的表面断丝数量和腐蚀面积，同时提取上次吊运后，钢丝绳轮廓图像的表面断丝数量和腐蚀面积；
S32、
将腐蚀面积的像素点个数和腐蚀像素点的像素值代入腐蚀值计算公式中进行腐蚀值的计算，其中，腐蚀值计算公式为：，其中为腐蚀面积的像素点个数，为腐蚀面积中第
i
个像素点的像素值，为刚生产钢丝绳图像表面像素值的平均值；
S33、
计算经过本次吊运后的腐蚀值的变化量和钢丝绳断丝数量的变化量；
S34、
将本次吊运后的腐蚀值的变化量与设定的腐蚀值的变化阈值进行对比，同时将本次吊运后的断丝数量的变化量与设定的断丝数量的变化阈值进行对比，将变化量超过变化阈值的数据对应的特征设为异常特征
。2.
如权利要求1所述的一种基于机器视觉的钢丝绳在线监测方法，其特征在于，所述
S1
的具体内容包括以下步骤：
S11、
取待监测的钢丝绳，使用图像采集终端对钢丝绳进行实时图像拍摄，采集钢丝绳表面图像，同时使用天气采集终端对钢丝绳所在位置的天气温度
、
湿度数据进行采集；
S12、
使用拉力采集终端对钢丝绳的吊运货物重量数据进行采集
。3.
如权利要求2所述的一种基于机器视觉的钢丝绳在线监测方法，其特征在于，所述
S2
中特征识别策略的具体内容包括以下步骤：
S21、
提取采集的钢丝绳表面图像数据进行图像的图像增强
、
图像分割和轮廓提取后进行钢丝绳轮廓图像的采集；
S22、
将钢丝绳轮廓图像的表面断丝数量和腐蚀面积进行特征提取，这里的腐蚀面积的计算方式为：采集钢丝绳轮廓图像表面像素点的像素值，同时采集刚生产钢丝绳图像表面像素值的平均值，将钢丝绳轮廓图像表面像素点的像素值与刚生产钢丝绳图像表面像素值
的平均值做差，将差值超过设定的像素差值阈值对应的像素点设为腐蚀点，取所有腐蚀点的构成的面积作为腐蚀面积，这里的断丝数量为钢丝绳边缘的断裂钢丝的数量
。4.
如权利要求3所述的一种基于机器视觉的钢丝绳在线监测方法，其特征在于，所述
S4
的环境影响系数计算策略的具体步骤包括以下内容：
S41、
提取钢丝绳异常特征随时间的变化曲线
、
天气温度和湿度数据随时间的变化曲线；
S42、
取吊运货物总重量相差不超过百分之五的若干个货运场次，取其钢丝绳异常特征随时间的变化曲线
、
对应的货运场次中天气温度和湿度数据曲线；
S43、
将对应的货运场次中天气温度和湿度数据曲线进行分离，取其中天气温度相同的货运场次集合，设为天气湿度影响场次集合，取天气湿度影响场次集合中的天气湿度变化量和与其对应的钢丝绳异常特征随时间的变化量，其中天气湿度影响场次集合为：，其中的上标表示湿度，下标表示第
i
场次，即为第
i
场次的湿度，其中为天气湿度影响场次总数，
i
为1‑
中的任一项，其中，天气湿度影响场次对应的钢丝绳异常特征随时间的变化量集合为：，其中的上标表示天气湿度影响场次对应的异常特征，下标表示第
i
场次，即为表示天气湿度影响场次对应的第
i
场次的钢丝绳异常特征的变化量；
S44、
将钢丝绳异常特征随时间的变化量集合和天气湿度影响场次集合进行无单位处理后代入天气湿度影响系数计算公式中计算天气湿度影响系数，其中天气湿度影响系数计算公式为：
。5.
如权利要求4所述的一种基于机器视觉的钢丝绳在线监测方法，其特征在于，所述
S4
的环境影响系数计算策略的具体步骤还包括以下内容：
S45、
取经过
S43
分离的对应的货运场次中天气温度和湿度数据曲线，取其中天气湿度相同的货运场次集合，设为天气温度影响场次集合，取天气温度影响场次集合中的天气温度变化量和与其对应的钢丝绳异常特征随时间的变化量，其中，天气温度影响场次集合为：，其中，的上标
w
为温度，下标
j
为第
j
场次，即为第
j
场次的温度，
j
为1‑
中任一项，为天气温度影响场次数量，其中，天气温度影响场次对应的钢丝绳异常特征随时...

【专利技术属性】
技术研发人员：施玉萍，左金龙，
申请(专利权)人：上海杰臻电气技术有限公司，
类型：发明
国别省市：