一种基于机器视觉的刮板机链板速度的检测方法和装置与流程

本专利申请属于刮板机视觉检测，更具体地说，是涉及一种基于机器视觉的刮板机链板速度的检测方法和装置。

背景技术：

1、刮板机在工矿行业当中应用于运送物料，尤其在煤矿洗选工艺中是不可或缺的设备，主要机构包括，一定数量的链板，连接两根链条，一端由驱动机构带动链条运转，链板在槽内随链条运动，挂动物料向前移动，达到输送物料的目的，但是会出现链条断开的问题，进而导致设备被迫停止运转。

2、当前的检测方法由人工巡检和添加能反应刮板机某些状态参数的传感器进行检测。由于刮板机内部工况有随机性不可控，链板速度无法监控，传感器容易被破坏，人工巡检不能做到实时检查，所以现有刮板机设备不具备是否断链的检测功能。

技术实现思路

1、本发明需要解决的技术问题是提供一种基于机器视觉的刮板机链板速度的检测方法和装置，能够解决相关技术中缺少对链板速度监控，预警断链的隐患情况。

2、为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种基于机器视觉的刮板机链板速度的检测方法，步骤为：

4、step1：采集垂直于刮板机工作面的图像；

5、step2：在图像中框选出刮板机轨道的某一区域，在这个区域内识别刮板，以下简称为轨道区，如图2所示的蓝色线条围成的区域，并且该区域在轨道方向的长度小于两个刮板的间距，保证区域内仅有一个刮板在其中运动；这个操作是需要在图像中分割出区域，选取图像中覆盖刮板机轨道的任意一条区域，以识别刮板；

6、step3：区分出图像中的背景和前景；

7、step4：检测移动结果的蒙板，将前景输出为蒙板二值图，背景黑色显示，前景以白色显示；

8、step5：轮廓检测；

9、step6：判断轮廓面积大小，大于阈值(刮板在轨道区中占用的像素总数的80％作为阈值)的保留，进行step7；小于阈值的，不保留；

10、step7：对轮廓的外接矩形记录位置坐标和宽高，计算外接矩形的中心坐标；

11、step8：对轮廓的外接矩形进行标记id，标记前检查是否与上一帧图中的外接矩形为同一个id；

12、step9：统计同一刮板id集合中的第一个位置和最后一个位置，计算位移差和时间差，得出图像中刮板的移动速度，如果速度恒定在前一个刮板id的速度值不变，则进行step10；

13、step10：发出断链报警信号。

14、进一步，step3中，采用背景差分法区分出图像中的背景和前景。背景差分法用于监测画面中变化的部分并生成掩码图，而刮板机设备在工作中，有上层链板和下层链板，在循环运转过程中，上、下两层的链板会同时出现在画面中，并且都在运动，会对识别造成干扰，无法追踪某一个特定的链板。因此只有在轨道上选取分析区域，满足背景静止，前景只有单一移动物体的条件。

15、进一步，step4中，对蒙板二值图进行开运算去除噪点，便于在后续边缘检测中提高识别准确率。

16、进一步，step6中，阈值的设定，取图像中刮板在识别区占用像素数的80％作为阈值，依据实际的识别效果，阈值可以在50％～90％之间调整，确保能在前景的二值图中准确的跟踪刮板的位置。

17、进一步，step8中，对轮廓的外接矩形进行标记id，能够识别出不同帧图像中的前景是否是同一个链板，并记录标记id时的时间戳。

18、进一步，step8中，“标记前检查是否与上一帧图中的外接矩形为同一个id”的依据是：前后两个外接矩形的位置距离如果大于设定的像素值，则判定为新刮板id，否则是上一帧图像中刮板id，将新的坐标和宽高值更新到上一帧的刮板id中。

19、一种基于机器视觉的刮板机链板速度的检测装置，利用了上述的方法，包括图像采集单元、图像处理单元、图像显示单元，图像采集单元用于执行step1，图像处理单元用于执行step2～step10，图像显示单元用于将检测的结果展示出来。

20、由于采用了上述技术方案，本发明取得的有益效果是：

21、本发明简单高效，准确性高，可实时检测链板速度，进而判断链条是使用正常，填补了行业空白。

技术特征：

1.一种基于机器视觉的刮板机链板速度的检测方法，其特征在于包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的刮板机链板速度的检测方法，其特征在于：step3中，采用背景差分法区分出图像中的背景和前景。

3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的刮板机链板速度的检测方法，其特征在于：step4中，对蒙板二值图进行开运算去除噪点，便于在后续边缘检测中提高识别准确率。

4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的刮板机链板速度的检测方法，其特征在于：step6中阈值的设定，取图像中刮板在识别区占用像素数的80%。

5.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的刮板机链板速度的检测方法，其特征在于：step8中，对轮廓的外接矩形进行标记id，能够识别出不同帧图像中的前景是否是同一个链板，并记录标记id时的时间戳。

6.根据权利要求5所述的一种基于机器视觉的刮板机链板速度的检测方法，其特征在于：step8中，“标记前检查是否与上一帧图中的外接矩形为同一个id”的依据是：前后两个外接矩形的位置距离如果大于设定的像素值，则判定为新刮板id，否则是上一帧图像中刮板id，将新的坐标和宽高值更新到上一帧的刮板id中。

7.一种基于机器视觉的刮板机链板速度的检测装置，利用了权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于：包括图像采集单元、图像处理单元、图像显示单元，图像采集单元、图像显示单元均连接图像处理单元，图像采集单元用于执行step1，图像处理单元用于执行step2~step10，图像显示单元用于将检测的结果展示出来。

技术总结
本发明涉及一种基于机器视觉的刮板机链板速度的检测方法和装置，过程为：相机向下拍摄运行中的刮板机，在采集的每一帧刮板机图像中，选取图像中覆盖刮板机轨道的区域识别刮板，计算刮板速度，如果速度异常则发出报警信号，装置包括图像采集单元、图像处理单元、图像显示单元，图像处理单元连接图像采集单元和图像显示单元。通过本发明提供的技术方案，可有效对刮板机运行速度状态进行监控。

技术研发人员：王建东
受保护的技术使用者：唐山信诚选煤科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5