【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于绳槽测量，具体为一种绳槽测量方法及其系统。
技术介绍
1、专用的绳槽测量装置大多采用接触式测量方案，如基于转角脉动信号测量绳槽周长的专用测量装置，采用标记法测量绳槽周长误差；带有刻度的多绳摩擦式提升机滚筒绳槽深度检测装置，完成对提升机滚筒绳槽深度的连续性测量；带有滚轮的专用测量装置，通过接收滚轮的脉冲信号来测量绳槽的周长，通过串口通信将测量数据传送到上位机，绘制绳槽参数曲线，实现绳槽的自动化测量。
2、但是这些方案尚存在诸多不足，主要体现在以下几个方面：
3、(1)效率低，测量时需要一人测量另一人记录；使得对提升系统运行状态的多源信息分析不够充分，难以实现系统状态的全方位多角度融合估计；
4、(2)实时性差，出现绳槽磨损情况严重时不能及时地发现；这类方法尽管实现便捷，但是容易受噪声影响，导致大量的误报警信息；
5、(3)误差大，检查人员容易出现误差问题，主要是系统一旦部署完成，则在后期的跨平台交互、终端扩展等方面面临无法同时实现对终端的有效支持，不适应于当前的网络化技术发展趋势。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：为了解决上述提出的问题，提供一种绳槽测量方法及其系统。
2、本专利技术采用的技术方案如下：一种绳槽测量方法，所述绳槽测量方法包括以下步骤：
3、s1：对采集到的绳槽轮廓数据与点云数据分别进行处理，对绳槽轮廓数据的处理步骤为：对采集到的数据进行去噪、平滑滤波算法处理；
4
5、s3：对点云数据进行绳槽轮廓测量，
6、s4：对绳槽轮廓测量数据进行测量数据分析
7、s5：根据离散曲率曲线的局部极值点确定出截面线特征点集并进行特征点的融合，之后结束数据分析计算过程；
8、s6：将测量的数据在显示屏上以图像的方式实时显示并存储，使数据更直观的展示出来，之后即可结束整个绳槽的测量流程。
9、在一优选的实施方式中，所述步骤s1中，滤波步骤包括：首先根据数据长度取n/200为基数的窗口，计算窗口的中位数，m和标准差n，设定阈值delta，判断x-m的绝对值与n*delta的大小如果超过阈值和标准差的积就用m的值替代x。
10、在一优选的实施方式中，所述步骤s1中，去噪步骤包括：依次选取扫描线上相邻的三个点，pi-1，pi，pi+1，每个点的坐标分别为(xi-1,yi-1)，(xi,yi),(xi+1,yi+1)，计算中间点到前后两点所连直线的距离h，并与设定的弦高阈值进行对比，当h<melta时，该点为有效点，当h<melta时为坏点需要去除。为了保证数据格式的一致性，采用相邻三点的均值取代坏点。
11、在一优选的实施方式中，所述步骤s2中，u型槽的曲率特征为由小变大，再由大变小，依次取相邻三点作差，差值最大的两个突变点坐标x1,x2，w＝x2-x1；改进hampel滤波补差算法(x,w)数组为滤波样本，在任一边取k＝2个邻居，产生的移动窗口的长度为n＝2x2+1＝5个样本值。
12、在一优选的实施方式中，所述步骤s2中，截断窗口计算方法为：中位数m＝x(n+1)/2，再计算差值△x＝xi-m。记录每个周围窗口的中位数。依次移动窗口，再找到每个元素相对于窗口中位数的绝对偏差的中位数md。缩放中位数绝对偏差以获得正态分布标准偏差的估计值，再查找与中位数相差超过nd＝2个标准偏差的样本，将离群值替换为周围窗口的中间值。设置阈值经过n次分组迭代得出整圈绳槽的边沿点，即起始点与结束点两点坐标相减得出绳槽宽度、经过计算得到绳槽中心点，通过特征点提取起始点和结束点，相减得到绳槽宽度；求取峰值点，通过判断条件筛选出最深点：1.峰值阈值大于hmelta(0.5)的点；2.两峰值点之间间距大于3。
13、在一优选的实施方式中，所述步骤s3中，对点云数据的处理步骤为：对点云数据进行点云滤波和平面分割预处理，在点云渲染效果上，针对提升机绳槽扫描一周的数据，进行点云数据拼接。并在拼接后以不同颜色渲染不同特征的点，按照不同回声强度显示不同颜色。使用由黄到蓝的点云颜色表征点云高度由高到低的变化，黄色、橘色的点表示该点的高度较高，蓝色、深蓝色的点表示该点的高度较低。通过算法分析定位，在绳槽磨损处使用高亮颜色突出显示。
14、在一优选的实施方式中，所述步骤s4中，数据分析部分采用离散曲率算法进行特征点提取、用包含了高斯核函数曲线的曲率表达式建立相关数学模型选用合适的离散尺度因子；高斯卷积通过无限平均过滤器的级联卷积得以高效执行。无限平均过滤器公式：用s(0)(x)表示光滑前的信号，在第(t+1)个迭代，光滑信号s(t+1)(x)表示：
15、
16、
17、式中，
18、在高斯过滤器函数中，σ是高斯分布的标准偏差，将它与离散曲率值相对应，称作离散尺度因子σ。
19、在一优选的实施方式中，所述步骤s4中，自适应光滑技术应用来创建数字化曲线的逼近多项式。通过把自适应光滑应用到数字化曲线的切向表达式θ(i)。根据rattarangsiandchin，由下式来计算切向表达式：
20、xi＝xi*g(i,σ)，yi＝yi*g(i,σ)
21、θ(i)＝tan-1δyi/δxi
22、式中，
23、数字化曲线的曲率表达式可由下式给出：
24、c(i)＝δxiδ2yi-δyiδ2xi
25、其中算子是二阶差分，定义如下
26、
27、
28、线特征宽度一定时，尺度因子选择的准则为：
29、
30、通过计算曲面的最大二阶方向导数或最大曲率的极值来确定线特征的中心位置。通过具有尺度因子的高斯核函数与卷积获得各阶导数。
31、在一优选的实施方式中，所述步骤s5中，针对提升机的运行状态和绳槽的外观特征，基于采集的轮廓信息和点云信息，采用基于时间序列信息分析、深度学习等方法，结合提升机运行位置、速度，实现提升机滚筒绳槽的自动化测量、智能分析、磨损超阈值报警、绳槽生命周期管理。
32、在一优选的实施方式中，所述绳槽测量系统包括数据处理模块、u形槽边沿点提取模块、绳槽轮廓测量模块、测量数据分析模块、特征点融合模块和测量数据分析模块；
33、数据处理模块对采集到的绳槽轮廓数据与点云数据分别进行处理；
34、u形槽边沿点提取模块提取绳槽轮廓曲率特征算法提取出绳槽u形本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种绳槽测量方法，其特征在于：所述绳槽测量方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种绳槽测量方法，其特征在于：所述步骤S1中，滤波步骤包括：首先根据数据长度取n/200为基数的窗口，计算窗口的中位数，m和标准差n，设定阈值delta，判断X-m的绝对值与n*delta的大小如果超过阈值和标准差的积就用m的值替代X。
3.如权利要求1所述的一种绳槽测量方法，其特征在于：所述步骤S1中，去噪步骤包括：依次选取扫描线上相邻的三个点，pi-1，pi，pi+1，每个点的坐标分别为(xi-1,yi-1)，(xi,yi),(xi+1,yi+1)，计算中间点到前后两点所连直线的距离h，并与设定的弦高阈值进行对比，当h<melta时，该点为有效点，当h<melta时为坏点需要去除；为了保证数据格式的一致性，采用相邻三点的均值取代坏点。
4.如权利要求1所述的一种绳槽测量方法，其特征在于：所述步骤S2中，U型槽的曲率特征为由小变大，再由大变小，依次取相邻三点作差，差值最大的两个突变点坐标X1,X2，W＝X2-X1；改进hampel滤波补差算法(
5.如权利要求1所述的一种绳槽测量方法，其特征在于：所述步骤S2中，截断窗口计算方法为：中位数M＝X(n+1)/2，再计算差值△X＝Xi-M；记录每个周围窗口的中位数；依次移动窗口，再找到每个元素相对于窗口中位数的绝对偏差的中位数Md；缩放中位数绝对偏差以获得正态分布标准偏差的估计值，再查找与中位数相差超过nd＝2个标准偏差的样本，将离群值替换为周围窗口的中间值；设置阈值经过n次分组迭代得出整圈绳槽的边沿点，即起始点与结束点两点坐标相减得出绳槽宽度、经过计算得到绳槽中心点，通过特征点提取起始点和结束点，相减得到绳槽宽度；求取峰值点，通过判断条件筛选出最深点：1.峰值阈值大于hmelta(0.5)的点；2.两峰值点之间间距大于30。
6.如权利要求1所述的一种绳槽测量方法，其特征在于：所述步骤S3中，对点云数据的处理步骤为：对点云数据进行点云滤波和平面分割预处理，在点云渲染效果上，针对提升机绳槽扫描一周的数据，进行点云数据拼接；并在拼接后以不同颜色渲染不同特征的点，按照不同回声强度显示不同颜色；使用由黄到蓝的点云颜色表征点云高度由高到低的变化，黄色、橘色的点表示该点的高度较高，蓝色、深蓝色的点表示该点的高度较低；通过算法分析定位，在绳槽磨损处使用高亮颜色突出显示。
7.如权利要求1所述的一种绳槽测量方法，其特征在于：所述步骤S4中，数据分析部分采用离散曲率算法进行特征点提取、用包含了高斯核函数曲线的曲率表达式建立相关数学模型选用合适的离散尺度因子；高斯卷积通过无限平均过滤器的级联卷积得以高效执行；无限平均过滤器公式：用S(0)(x)表示光滑前的信号，在第(t+1)个迭代，光滑信号S(t+1)(x)表示：
8.如权利要求1所述的一种绳槽测量方法，其特征在于：所述步骤S4中，自适应光滑技术应用来创建数字化曲线的逼近多项式；通过把自适应光滑应用到数字化曲线的切向表达式θ(i)；根据RattarangsiandChin，由下式来计算切向表达式：
9.如权利要求1所述的一种绳槽测量方法，其特征在于：所述步骤S5中，针对提升机的运行状态和绳槽的外观特征，基于采集的轮廓信息和点云信息，采用基于时间序列信息分析、深度学习算法，结合提升机运行位置、速度，实现提升机滚筒绳槽的自动化测量、智能分析、磨损超阈值报警、绳槽生命周期管理。
10.一种绳槽测量系统，其特征在于：所述绳槽测量系统使用如权利要求1～9任一项的方法进行绳槽尺寸测量；
...【技术特征摘要】
1.一种绳槽测量方法，其特征在于：所述绳槽测量方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种绳槽测量方法，其特征在于：所述步骤s1中，滤波步骤包括：首先根据数据长度取n/200为基数的窗口，计算窗口的中位数，m和标准差n，设定阈值delta，判断x-m的绝对值与n*delta的大小如果超过阈值和标准差的积就用m的值替代x。
3.如权利要求1所述的一种绳槽测量方法，其特征在于：所述步骤s1中，去噪步骤包括：依次选取扫描线上相邻的三个点，pi-1，pi，pi+1，每个点的坐标分别为(xi-1,yi-1)，(xi,yi),(xi+1,yi+1)，计算中间点到前后两点所连直线的距离h，并与设定的弦高阈值进行对比，当h<melta时，该点为有效点，当h<melta时为坏点需要去除；为了保证数据格式的一致性，采用相邻三点的均值取代坏点。
4.如权利要求1所述的一种绳槽测量方法，其特征在于：所述步骤s2中，u型槽的曲率特征为由小变大，再由大变小，依次取相邻三点作差，差值最大的两个突变点坐标x1,x2，w＝x2-x1；改进hampel滤波补差算法(x,w)数组为滤波样本，在任一边取k＝2个邻居，产生的移动窗口的长度为n＝2x2+1＝5个样本值。
5.如权利要求1所述的一种绳槽测量方法，其特征在于：所述步骤s2中，截断窗口计算方法为：中位数m＝x(n+1)/2，再计算差值△x＝xi-m；记录每个周围窗口的中位数；依次移动窗口，再找到每个元素相对于窗口中位数的绝对偏差的中位数md；缩放中位数绝对偏差以获得正态分布标准偏差的估计值，再查找与中位数相差超过nd＝2个标准偏差的样本，将离群值替换为周围窗口的中间值；设置阈值经过n次分组迭代得出整圈绳槽的边沿点，即起始点与结束点两点坐标相减得出绳槽宽度、经过计算得到绳槽中心点，通过特征点提取起始点和...
【专利技术属性】
技术研发人员：王小猛，胡存琪，
申请(专利权)人：青岛微控能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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