[發明專利]一種鋼絲繩橫向空間振動測量的方法

有效

• 申請號: 201710551454.1
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107314807B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 李濟順;李東亮;馬喜強;薛玉君;王曉;楊芳;李倫;馬偉;鄒聲勇
• 申請（專利權）人: 河南科技大學;中信重工機械股份有限公司
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 苗強

本發明公開了一種鋼絲繩橫向空間振動測量的方法，通過兩部相互垂直的高速攝像機采集鋼絲繩振動圖像后經計算機鋼絲繩振動檢測程序在圖像上選定相同的區域，對選定區域進行二值化處理得到該區域圖像的01矩陣，通過計算得出鋼絲繩形心在寬度方向上像素坐標值，根據圖像與背景的比例尺和在寬度方向上的像素坐標，求出選定區域內鋼絲繩形心在背景屏平面內的實際位移，在一個時間段內選定多個不同區域中的鋼絲繩形心振動軌跡，通過連接選定的不同區域的同一時刻鋼絲繩形心空間位置的坐標，得到t時刻鋼絲繩空間振動形態，本發明以非接觸的測量方式，靜止的測量終端，可調的大檢測量程，滿足所有以鋼絲繩為傳動方式的系統的鋼絲繩橫向空間振動檢測。

技術領域

本發明涉及一種鋼絲繩橫向空間振動測量的方法，特別是基于高速攝像機圖像采集及計算機圖像處理原理測定鋼絲繩橫向空間振動的方法。

背景技術

礦井提升機作為礦山運輸的關鍵設備，承擔著煤炭和礦石的提升、人員的升降、材料和設備的運送任務，是聯系井下與地面的重要設備。鋼絲繩作為提升系統的主要傳動方式，其橫向振動直接影響到提升過程的穩定性和鋼絲繩的疲勞壽命，當鋼絲繩橫向振動位移過大時可能會與周圍物體發生接觸性干涉，嚴重威脅到提升過程的安全性。

現有技術中對鋼絲繩的橫向振動的檢測大多是在某一平面內的振動的測量，即鋼絲繩上某一截面上的質心在垂直于鋼絲繩軸向平面內的振動測量，目前還沒有一種鋼絲繩橫向振動測量方法是針對鋼絲繩空間振動形態設計的，鋼絲繩的空間振動形態不僅真實反映鋼絲繩的振動特性，而且還可以反映出鋼絲繩橫向振動沿鋼絲繩傳播的歷程，這對鋼絲繩橫向振動特性的研究來說意義重大。現有技術中對鋼絲繩的橫向振動的檢測大多是接觸式測量，即將傳感器安裝在鋼絲繩上，如此測量會帶來附加干擾，申請號為201410577225.3的中國專利公開看一種軸向移動繩橫向振動測系統的方法，該方法采用了將激光式位移傳感器安裝在移動繩的上方，并與移動繩同步運行，具體實施難度大且運行過程中激光位移傳感器自身是否振動難以保證，從而無法保證測量的準確性，還有申請號為201510562399.7的中國專利，以光幕式激光位移傳感器測量鋼絲繩的橫向振動，但光幕式激光位移傳感器若要檢測鋼絲繩較大位移(如提升機卷筒附近鋼絲繩平行于卷筒軸線方向的位移)，不得不增加激光傳感器的數量，因此測量成本將大幅提升，目前研究學者已經提出了多種數值計算方法來求解鋼絲繩的振動問題，但并沒有提出可以用于驗證這些數值計算算法求解鋼絲繩振動問題正確性的方法。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種基于高速攝像機圖像采集及計算機圖像處理原理測定鋼絲繩橫向空間振動的方法，采用本技術方案，減少了振動測量的準備工作，降低了成本，且方便、準確地測出鋼絲繩的空間振動軌跡以及空間振動形態，進而得出一段時間內鋼絲繩在空間內振動形態變化規律。

為了達到上述技術目的，本發明所采用的技術方案如下：一種鋼絲繩橫向空間振動測量的方法，具體包括以下步驟：

(a)、設置圖像采集系統，圖像采集系統由相互垂直設置的兩部高速攝像機和與兩部高速攝像機相對應設置的兩部背景屏組成，鋼絲繩豎直設置在兩部高速攝像機與兩部背景屏之間且與兩部背景屏平行；

(b)、在兩部背景屏上各設定出兩部高速攝像機拍攝區域的實際高度和實際寬度；

(c)、通過計算機鋼絲繩橫向振動檢測程序加載兩部高速攝像機同步同頻率拍攝出的兩組圖像，將其中一組圖像寬度設為X軸、高度設為Z軸，并在圖像上選定區域M，將另一組圖像的寬度設為Y軸，圖像高度設為Z軸，在圖像上選定出一個區域K，選取的區域M和區域K在圖像高度Z軸上位置相同；

(d)、以區域M的高度m像素和寬度n像素定義一個m×n的矩陣A，在計算機中開辟一個m×n矩陣A內存，通過自適應閾值分割算法設定全局閾值將區域M進行二值化處理，并得到區域M圖像的01矩陣A，同理以區域K的高度q像素和寬度p像素定義一個q×p的矩陣B，通過自適應閾值分割算法設定全局閾值，將區域K進行二值化處理，并得到區域K圖像的01矩陣B；