一种斗轮机输送带撕裂图像处理方法及故障检测装置与流程

1.本发明涉及斗轮机领域，特别是指一种斗轮机输送带撕裂图像处理方法及故障检测装置。


背景技术：

2.斗轮堆取料机，是指一种用于大型干散货堆场的既能堆料又能取料的连续输送的高效装卸机械。目前，国内火力发电厂普遍采用悬臂式斗轮机对煤场进行堆取料操作；悬臂式斗轮机由斗轮机构、回转机构、带式输送机、尾车、俯仰与运行机构组成。带式输送机是煤炭物料的主要运输设备，具有连续输送能力强、运行效率高且易于实现自动控制的优点。但带式输送机上的钢绳芯胶带中，钢丝绳与钢丝绳之间完全由橡胶组成，内无其他材料，在其运行过程中，经常因石块或金属等坚硬的物体卡在某处并划破输送带而造成输送带的撕裂。
3.输送带作为最重要的煤炭承载体，一旦撕裂不仅会给安全生产带来极大威胁，而且会给生产单位带来巨大的经济损失。因此，提前预防胶带撕裂，检测输送带上出现的细小裂纹，具有重要的理论和实际工程意义。
4.输送带撕裂一般可相对其运行方向分为横向撕裂和纵向撕裂。输送带横向撕裂大多数是由接头部分断裂或者因胶皮破损进水造成钢丝绳芯断绳或锈蚀而引起。因此，提高胶带接头处的连接质量以及加强日常的维护工作是减少胶带横向撕裂的主要措施。除此之外，由于物料卡压、异物砸伤及输送带跑偏等输送带运输过程中还会产生纵向撕裂。输送带纵向撕裂发生的随意性大、检测手段有限。
5.现有技术中，输送带纵向撕裂检测方法很多，按照接触方式类型分为接触式和非接触式两种。接触式的有压敏电阻、称重传感器、弦线式和杠杆石等；非接触式的有x光探伤和超声波等；但是上述各种检测方法都有不成熟和不稳定的地方，有的需要耦合到输送带上，中间环节多，造价高；有的容易实现但动作可靠性低，检测精度不高，误动作次数太多，无法正常组织生产；所以，实际生产中大部分不能普遍应用，多采用人工检测。


技术实现要素：

6.本发明提出一种斗轮机输送带撕裂图像处理方法及故障检测装置，解决了现有技术中的问题。
7.本发明的技术方案是这样实现的：
8.一种斗轮机输送带撕裂图像处理方法，包括如下步骤：
9.s1、获取斗轮机输送带表面图像；
10.s2、对s1步骤中获取的图像进行预处理，并得到高质量的图像；
11.s3、对s2步骤中高质量图像进行分割，实现突出目标区域且削弱次要信息；
12.s4、对s3步骤中分割后的图形进行特征提取，获取撕裂状态。
13.作为进一步的技术方方案，s1步骤包括：通过摄像机获取斗轮机输送带表面图像，
当光线不足时，通过辅助光源进行补光。
14.作为进一步的技术方方案，s2步骤包括：通过中值滤波对s1步骤中获得图像进行降噪处理，并通过直方图衡化降噪后的图像，进而得到高质量的图像。
15.作为进一步的技术方方案，s3步骤包括：通过otus阙值分割算法对s2步骤中的高质量图像进行分割，实现突出目标区域且削弱次要信息。
16.作为进一步的技术方方案，s4步骤包括：对s3步骤中分割后的图像通过计算该区域外界矩形对角线长度间接计算该区域中的裂纹长度；并通过裂纹长度获取斗轮机输送带状态。
17.本发明中，还提出了一种斗轮机输送带撕裂故障检测装置，包括：
18.用于进行斗轮机输送带使用环境图像采集的采集装置，设置在使用地，并置于斗轮机输送带上方；
19.用于对采集装置采集的信息进行处理的处理单元，与采集装置连接；
20.报警单元，与处理单元连接；
21.通讯单元，与处理单元连接；
22.供电单元，与处理单元连接。
23.作为进一步的技术方方案，采集装置包括：
24.摄像机，设置在使用地，并置于斗轮机输送带上；
25.辅助光源，与摄像机相邻设置。
26.优选的，处理单元为嵌入式处理终端。
27.作为进一步的技术方方案，嵌入式处理终端包括：
28.嵌入式处理器、存储器、网卡、显示屏和声卡，嵌入式处理器分别与存储器、网卡、显示屏和声卡连接。
29.优选的，报警装置为led指示灯和/或扬声器。
30.本发明技术方案通过图像采集技术获取斗轮机输送带状态，并根据状态能够获知斗轮机输送带上是否存在撕裂，如存储撕裂则进行报警，进而相应处理；与现有技术相比，能够排出人工检测过程中的主观因素的影响，还能够对检测的性能标准进行定量描述，提高检测效率和精度；
31.另外，相较于现有技术中的传感器检测方式，数据采集装置只需要工业相机和辅助光源，成本低，准确性可靠性高，而且方便进行二次开发；
32.且，本法的技术方案出能够精准检测外，还能够确定撕裂故障发生的位置，为后续的输送带修复工作提供了便利条件。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1为本发明一种斗轮机输送带撕裂故障检测装置的结构示意图；
35.图2为本发明一种斗轮机输送带撕裂故障检测装置的结构框图；
36.图3为本发明中一种斗轮机输送带撕裂故障检测装置的工作流程图；
37.图4为本发明中一种斗轮机输送带撕裂图像处理方法的流程图。
38.图中：
39.采集装置1；摄像机11；辅助光源12；输送带2。
具体实施方式
40.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.如图3-4所示，本发明提出了一种斗轮机输送带撕裂图像处理方法，包括如下步骤：
42.获取斗轮机输送带表面图像；具体的，通过摄像机获取斗轮机输送带表面图像，当光线不足时，通过辅助光源进行补光；
43.对获取的图像进行预处理，并得到高质量的图像；具体的，由于带式输送机的工作环境煤尘大，光照不足(即便通过辅助光源进行补光，依然会出现光线不足的情况)使得采集到的图像普遍存在大量噪声影响图像质量，因此，通过中值滤波获得图像进行降噪处理，并通过直方图衡化降噪后的图像，进而得到高质量的图像，即获得高质量的输送带表面图像；
44.对高质量图像进行分割，实现突出目标区域且削弱次要信息；具体的，为了将待识别的裂纹目标从高质量图像中分离出来，通过otus阙值分割算法对高质量图像进行分割，实现突出目标区域且削弱次要信息；
45.对分割后的图形进行特征提取，获取撕裂状态；具体的，对分割后的图像通过计算该区域外界矩形对角线长度间接计算该区域中的裂纹长度；并通过裂纹长度获取斗轮机输送带状态；即通过判断裂纹长度是否超过规定阈值来判断是否发生了撕裂故障；其中，规定阈值由工作现场统计得到的经验数据来确定。
46.如图1-2所示，本发明中，还提出了一种斗轮机输送带撕裂故障检测装置，包括：
47.采集装置1设置在使用地，并置于斗轮机输送带2上方，通过采集装置1进行斗轮机输送带2使用环境图像采集；其中，采集装置1包括作摄像机2和辅助光源12，该摄像机2设置在使用地，并置于斗轮机输送带2上；辅助光源12与摄像机2相邻设置；且在本发明中，摄像机2优选为工业摄像机2；
48.具体的，在传输带正上方设置金属支架，摄像机2固定于金属支架上，而辅助光源12与摄像机2相邻设置，且需要保证辅助光源12开启时能够将输出的光线到达摄像机2所拍摄的位置；本发明中，辅助光源12优选为补光灯；另外，若输送带带宽约1米，选用的摄像机2视角在90度左右，安装高度应在50cm—100cm之间；当然，根据不同的输送带2贷款需要调整摄像机2及辅助光源12的高度，根据实际情况而定，本发明对此不再进一步限定；当然，根据操作环境的不同，可以选择行的使用辅助光源12，当操作环境光线能够满足摄像机2的拍摄，则可以不进行辅助光源12的使用；
49.处理单元与采集装置1连接，通过处理单元对采集装置1采集的信息进行处理；本
发明中，优选的，处理单元为嵌入式处理终端；其中，嵌入式处理终端包括嵌入式处理器、存储器、网卡、显示屏和声卡，嵌入式处理器分别与存储器、网卡、显示屏和声卡连接；
50.如图2所示，切入式处理器选用arm11处理器s3c6410为核心，且在嵌入式处理器上集成有usb主控制器和摄像头控制器camif，通过摄像头控制器与摄像机2连接，进行摄像机2的控制；存储器包括1个1gb的nand flash和1个256mb的sdram构成；通过图像采集装置1采集的图像数据保存到sdram中，并通过嵌入式处理器进行图像处理和分析；网卡为dm9000网卡，声卡为wm8976声卡，通过声卡与报警单元连接；显示屏为lcd显示屏；
51.报警单元与处理单元连接；优选的，报警装置为led指示灯和/或扬声器；根据实际的情况可以选择使用单独的led指示灯，或者扬声器，也可以同时选择led指示灯和扬声器；本发明中同时使用led指示灯和扬声器；
52.通讯单元与处理单元连接；本发明中，通讯单元与网卡连接，且通讯单元优选为无线通讯装置，通过通讯单元实现与远程监控机进行数据传输；
53.供电单元与处理单元连接；优选的供电单元为电源，通过供电单元向处理单元提供工作所需电能。
54.实际的使用阶段：
55.如图3所示，当输送带空载运行时，本故障检测装置开始工作；采集装置1采集输送带视频图像，并存储到处理单元(嵌入式处理终端的存储器)中，同时远程监控机将带式输送机的带速实时传输给嵌入式处理终端；
56.嵌入式处理器对图像数据进行处理与分析，当检测到输送带发生撕裂故障时，触发报警装置，即led指示灯闪烁，扬声器进行语音报警；同时，将包含撕裂特征的图片显示在lcd显示屏上；且嵌入式处理器根据实时带速计算出撕裂发生位置与输送带标点之间的距离，完成对撕裂故障的定位；最后，处理单元将包含撕裂特征的图片、报警信息以及撕裂发生的位置信息由通讯单元(无线通讯装置)传输到远程监控机，作为进一步处理的数据使用。
57.以上仅为本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。