基于視覺的皮帶縱向撕裂檢測與報警裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種帶式輸送機皮帶縱向撕裂檢測與報警裝置，尤其設(shè)及一種基于視 覺的非接觸式的皮帶縱向撕裂檢測與報警裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在煤礦生產(chǎn)中，帶式輸送機是最主要的運輸工具之一，帶式輸送機在輸送煤炭過 程中皮帶縱向撕裂事故時有發(fā)生，如果發(fā)現(xiàn)不及時，會導(dǎo)致整條皮帶撕裂損壞，造成巨大的 經(jīng)濟損失。目前檢測皮帶縱向撕裂的方法有:沖擊檢測法(檢測皮帶介質(zhì)中沖擊力傳播）、托 漉異常受力檢測（分析托漉受力的異常狀況）、超聲波法(檢測皮帶介質(zhì)中超聲波傳播）、壓 敏電阻法(檢測皮帶下方漏料情況）、嵌入法(在皮帶中嵌入導(dǎo)電橡膠、光導(dǎo)纖維等)等，另外 還有基于線激光的圖像檢測法，上述檢測方法或是在原理上有一定缺陷，或是需要皮帶撕 裂較長才能檢測到，或是成本較高，或是安裝組件多、安裝復(fù)雜，或是后期維護繁瑣等。
[0003] 需要一種解決或至少改善現(xiàn)有技術(shù)中固有的一個或多個問題的皮帶縱向撕裂檢 測方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 因此本發(fā)明的目的在于提供一種基于視覺的皮帶縱向撕裂檢測與報警裝置，該裝 置的檢測方法是非接觸式的，檢測設(shè)備不會遭受磨損，檢測靈敏高，成本低，設(shè)備組件少，易 安裝與維護。
[0005] 根據(jù)一種實施例形式，提供一種基于視覺的皮帶縱向撕裂檢測與報警裝置，本發(fā) 明提供的技術(shù)方案如下:本發(fā)明裝置由圖像數(shù)據(jù)處理器、CCD數(shù)字相機(包括快口，閃光燈和 透鏡）、報警器組成;所述的圖像數(shù)據(jù)處理器是整個裝置的核屯、，用于控制CCD數(shù)字相機的快 口開啟與關(guān)閉，閃光燈開啟與關(guān)閉和透鏡位置調(diào)節(jié)，還用于控制報警器發(fā)出聲音和閃爍亮 光，還用于對來自CCD數(shù)字相機的圖像進行處理W識別皮帶是否出現(xiàn)縱向撕裂;所述閃光燈 用于CCD數(shù)字相機在拍攝時提供光源;所述報警器在皮帶發(fā)生縱向撕裂時發(fā)出聲音和閃爍 亮光報警;該裝置安裝在皮帶下方，CCD數(shù)字相機光軸垂直皮帶非承載面，CCD數(shù)字相機攝取 的圖像大小為640(寬度）X480(高度)像素，寬度方向?qū)?yīng)皮帶寬度方向，高度方向?qū)?yīng)皮 帶軸向方向。
[0006] 本發(fā)明裝置工作原理是：圖像數(shù)據(jù)處理器控制CCD數(shù)字相機打開快口攝取皮帶圖 像時同時打開閃光燈W便有足夠的光線攝取清晰的皮帶面圖像，對獲取的圖像按預(yù)先定義 的邏輯檢測皮帶是否發(fā)生縱向撕裂，如果皮帶出現(xiàn)縱向撕裂則觸發(fā)報警器發(fā)出聲音和閃爍 亮光報警。檢測皮帶縱向撕裂的方法為：
[0007] A.定義N條與皮帶軸向近似一致的線段，所述線段定義為屬于S = K XM中的元素， 其中M=[90°-d)，90° + d) ] XL，定義了線段的方向和長度L，d)為設(shè)定的角度值；
[000引B.對其中的任一條線段U，計算與其正交的所有切線段，切線段用參數(shù)e，lext描述， e為相鄰切線段間距，Iext為切線段的半長，線段U將切線段均分；
[0009] C.對于線段U的每一條切線段，W間距r進行采樣，計算每個采樣點處的灰度梯度 值，保留灰度梯度值大于設(shè)定闊值gi的采樣點；累加保留下來的點的灰度梯度值，保留累加 值大于設(shè)定闊值曲的點，其中，gi，gh均為給定的參數(shù)，Ighl > Igil;
[0010] D.用長度為Isel的線元對線段U的所有切線段中累加值大于gh的點作形態(tài)學開運 算；
[0011] E.計算累加值大于削的點數(shù)P;
[001^ F.計算距離線段U的距離小于O的點數(shù)K，當大于Tl時，判定皮帶發(fā)生撕裂，否則，取 N條線段中的另一條線段，重復(fù)步驟B;其中，O和n為給定的參數(shù)。
[0013] 當判定皮帶發(fā)生縱向撕裂時，觸發(fā)報警器發(fā)生聲音和閃爍亮光報警。
【附圖說明】
[0014] 通過W下說明，附圖實施例變得顯而易見，其僅W結(jié)合附圖描述的至少一種優(yōu)選 但非限制性實施例的示例方式給出。
[0015] 圖1為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖2為本發(fā)明方法的線段示意圖。
[0017] 圖3為本發(fā)明方法的切線段示意圖。
[001引圖4為本發(fā)明方法的檢測原理示意圖。
【具體實施方式】
[0019] 參見圖1，本發(fā)明裝置由圖像數(shù)據(jù)處理器、CCD數(shù)字相機飽括快口，閃光燈和透鏡） 和報警器組成；圖像數(shù)據(jù)處理器用Nvidia Tegra Kl處理器，它包含192核的K邱Ier圖形加 速器GPU,2.2G化ARM Codex A15CPU和2GB RAM存膽器，因而結(jié)構(gòu)緊湊簡單，器件少，CCD數(shù) 字相機采用化am微型相機，捕捉的圖像通過MiPi-SCi輸入到圖像數(shù)據(jù)處理器，圖像數(shù)據(jù)處 理器通過I 2C總線控制CCD數(shù)字相機的快口開啟與關(guān)閉，閃光燈開啟與關(guān)閉和透鏡位置;通 過SPI總線控制報警器發(fā)出聲音和閃爍亮光。將裝置安裝在皮帶下方，CCD數(shù)字相機光軸垂 直皮帶非承載面，工作時由圖像數(shù)據(jù)處理器控制CCD數(shù)字相機攝取皮帶圖像，圖像大小為 640(寬度）X480(高度)像素，寬度方向?qū)?yīng)皮帶寬度方向，高度方向?qū)?yīng)皮帶軸向方向。對 獲取的圖像按如下進行方法處理：
[0020] 在圖像坐標系里，定義一個描述圖像中線段的集合S = KXM,其中K= [0，Xmmax] X [0 ,Xnmax] ,Xmmax為圖像寬度方向巧大像素坐t不，Xnmax為圖像局度方向巧大像素坐t不;M = [90°-(l)，90° + (l)]XL，定義了線段的方向和長度，其長度L定義為皮帶發(fā)生最小可檢測縱向 撕裂長度時在圖像上的翦影長度，4為設(shè)定的角度值，取值為使線段方向近似與皮帶軸向 方向一致;定義集合中的線段11￡8，11=((31(11)，。2(11)，0(11)，1)，其中(31(11)，。2(11)分別為線 段U中屯、點在圖像寬度方向和高度方向坐標，0(U)為線段的方向，如圖2所示。定義切分線段 U的切線段，切線段用參數(shù)e，r，lext描述，e為相鄰切線段間距，r為采樣切線段的點間距，Iext 為切線段的半長，如圖3所示。檢測原理如圖4所示，圖中示出了皮帶撕裂時的成像示意圖及 一條給定的線段和該線段的切分線段和檢測到的不連續(xù)點。具體處理步驟如下：
[0021 ] A.定義N條屬于集合S的線段；
[0022] B.對其中的任一條線段U，計算與其正交的所有切線段；
[0023] C.對于線段U的每一條切線段，W間距r進行采樣，計算每個采樣點處的灰度梯度 值，保留灰度梯度值大于設(shè)定闊值gi的采樣點；累加保留下來的點的灰度梯度值，保留累加 值大于設(shè)定闊值gh的點，其中，gi，9h均為給定的參數(shù)，I gh I > I gi I ;
[0024] D.用長度為Isel的線元對線段U的所有切線段中累加值大于gh的點作形態(tài)學開運 算；
[0025] E.計算累加值大于gh的點數(shù)P;
[0026] F.計算距離線段U的距離小于O的點數(shù)K，當大于Tl時，判定皮帶發(fā)生撕裂，否則，取
N條線段中的另一條線段，重復(fù)步驟B;其中，O和n為給定的參數(shù)。
[0027] 當判定皮帶發(fā)生縱向撕裂時，觸發(fā)報警器發(fā)生聲音和閃爍亮光報警。
【主權(quán)項】
1.一種基于視覺的皮帶縱向撕裂檢測與報警裝置，其特征在于：由圖像數(shù)據(jù)處理器、 CCD數(shù)字相機、報警器組成;所述的CCD相機包括快門、閃光燈和透鏡;所述的圖像數(shù)據(jù)處理 器是整個裝置的核心，用于控制CCD數(shù)字相機的快門開啟與關(guān)閉，閃光燈開啟與關(guān)閉和透鏡 位置調(diào)節(jié)，還用于控制報警器發(fā)出聲音和閃爍亮光，還用于對來自CCD數(shù)字相機的圖像進行 處理以識別皮帶是否出現(xiàn)縱向撕裂;所述閃光燈用于CCD數(shù)字相機在拍攝時提供光源;所述 報警器在皮帶發(fā)生縱向撕裂時發(fā)出聲音和閃爍亮光報警;該裝置安裝在皮帶下方，CCD數(shù)字 相機光軸垂直皮帶非承載面，CCD數(shù)字相機攝取的圖像大小為640像素 X 480像素，640表示 圖像寬度大小，480表示圖像高度大小，寬度大小對應(yīng)皮帶寬度方向成像大小，高度大小對 應(yīng)皮帶軸向方向成像大小。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于視覺的皮帶縱向撕裂檢測與報警裝置，該裝置由圖像數(shù)據(jù)處理器、CCD數(shù)字相機和報警器組成，安裝在皮帶下方，CCD數(shù)字相機光軸垂直皮帶非承載面，圖像數(shù)據(jù)處理器對皮帶圖像進行處理檢測皮帶是否發(fā)生縱向撕裂，如果皮帶出現(xiàn)縱向撕裂則觸發(fā)報警器發(fā)出聲音和閃爍亮光報警，該裝置的檢測方法是非接觸式的，檢測設(shè)備不會遭受磨損，檢測靈敏高，成本低，設(shè)備組件少，易安裝與維護。
【IPC分類】B65G43/02
【公開號】CN205240618
【申請?zhí)枴緾N201520840507
【發(fā)明人】伍云霞, 孫繼平
【申請人】中國礦業(yè)大學(北京)
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2015年10月28日