[發明專利]一種鋼絲繩捻距實時動態檢測評估方法

在審

• 申請號: 201910298020.4
• 申請日: 2019-04-15
• 公開（公告）號: CN110017777A
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 焦少妮;寇子明;吳娟;金書奎
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G06T7/60
• 代理公司: 太原倍智知識產權代理事務所(普通合伙) 14111
• 代理人: 戎文華

1.一種鋼絲繩捻距實時動態檢測評估方法，其特征在于：所述鋼絲繩捻距實時動態檢測評估方法是按下列步驟進行的：

（1）圖像采集：所述圖像采集是采用高清攝像機及其直線光照燈直接拍攝工作狀態下的鋼絲繩表面，并將拍攝圖片通過數據線同時發送給圖像存儲器和圖像處理器；

（2）圖像存儲：所述圖像存儲是一可編程圖像存儲器，接收來自高清攝像機拍攝圖片，并進行快速編號存儲，然后按編碼次序逐一將圖片通過數據線發送給圖像處理及數據顯示；

（3）圖像處理：所述圖像處理是一包含Matlab編寫的圖像識別程序的圖像處理器，接收來自圖像存儲器的拍攝圖片，圖片處理方法如下：

第一是灰度轉化：將拍攝圖片進行灰度轉換，改善圖像畫質；

第二是濾波處理：對灰度圖像進行高斯濾波操作，去除圖像中各像素噪點，

第三是提取邊緣：利用Sobel算子對圖像中的所有豎直邊緣進行提取；

第四是圖像閾值操作：確定圖像中每個像素點應屬于目標區域還是背景區域，從而產生相應的二值圖像；

第五是圖像形態運算：刪除豎直邊緣間的空白區域，連通邊緣區域，獲得一鋼絲繩位置區域；

第六是鋼絲繩定位操作：用矩形框逼近連通區域形狀，進行擬合操作，通過長寬比去除大量非鋼絲繩區域，獲得鋼絲繩在圖像上的具體位置；

第七是圖像分割：根據鋼絲繩股的灰度值與兩股的縫隙間的灰度值不同，形成灰度值高低不同的紋理；利用Voronoi圖根據不同的灰度紋理將鋼絲繩的每股圖像分割開；

第八是捻距評估：統計一捻距圖像水平和豎直方向上像素點的數量，根據像素與實際距離間的換算關系，計算得到鋼絲繩捻距的評估值；

（4）數據顯示：所述數據顯示是一PC機，裝有基于labview編寫的捻距波形顯示和監測軟件，實現鋼絲繩捻距數據顯示；

（5）故障報警：所述故障報警是一個報警器，通過反饋信號線分別于高清攝像機、圖形存儲器、圖像微處理器及PC機相連接，當上位機軟件檢測到捻距評估值波形圖像發生明顯變化，或者高清攝像機、圖形存儲器、圖像微處理器有任意一出現故障，均將反饋信號傳送至報警裝置，觸發報警。

2.如權利要求1所述的鋼絲繩捻距實時動態檢測評估方法，其特征在于：所述高清攝像機、圖像存儲器、圖像處理器、數據顯示、報警器是各自獨立設置。

3.如權利要求1所述的鋼絲繩捻距實時動態檢測評估方法，其特征在于：所述高清攝像機分別與圖像存儲器和圖像處理器連接，首先發送圖像文件到圖像存儲器；然后圖像存儲器將高清攝像機采集到的圖像文件快速進行編號存儲，并將圖像文件按照編號順序逐一傳送到圖像處理器中；所述圖像存儲器是圖像采集和圖像處理的速度匹配器，若圖像存儲器出現故障，則發送反饋信號到高清攝像機，使其直接發送圖像文件到圖像處理器進行處理。

4.如權利要求1所述的鋼絲繩捻距實時動態檢測評估方法，其特征在于：所述圖像處理器和圖像存儲器分別與數據顯示設備連接，由圖像處理器將鋼絲繩捻距評估值傳送到數據顯示設備上；若數據顯示設備監測到捻距評估值波形圖像有較大變化時，則觸發報警裝置，同時將反饋信號發送至圖像存儲設備，使其將對應編號的圖像文件調出，發送至數據顯示設備；若圖像處理設備出現故障，則將反饋信號發送至圖像存儲設備，使其直接將圖像文件發送至數據顯示設備，并觀察圖像判斷分析鋼絲繩的捻距狀況。

5.如權利要求1所述的鋼絲繩捻距實時動態檢測評估方法，其特征在于：所述鋼絲繩捻距實時動態檢測的移動速度小于15公里/小時。

6.如權利要求1所述的鋼絲繩捻距實時動態檢測評估方法，其特征在于：所述鋼絲繩捻距實時動態檢測的捻距精度是1 mm。

7.如權利要求1所述的鋼絲繩捻距實時動態檢測評估方法，其特征在于：所述鋼絲繩捻距實時動態檢測的狀態如下：

當攝像機啟動后，控制直線光照燈打開，待光源發射穩定后，攝像機開始拍照，并將采集到的圖像文件發送到圖像存器備中；圖像存儲器對接收來的大量圖像進行編號和快速存儲；然后將帶有編號的圖像文件逐一發送到圖像處理器，在圖像處理器中對圖像進行圖像預處理、鋼絲繩定位、圖像分割及鋼絲繩捻距評估，并將鋼絲繩捻距評估值傳送到數據顯示設備；數據顯示設備通過labview編寫的捻距波形顯示和監測軟件，將接收到的捻距評估值生成曲線，并時刻監測曲線的波動情況；若數據顯示設備監測到捻距評估值波形圖像發生較大變化，則觸發報警裝置，同時將反饋信號發送至圖像存儲器，使其將對應編號的鋼絲繩圖像調出，發送至數據顯示裝置進行顯示；

第二工作狀態：當攝像機啟動后，控制直線光照燈打開；待光源發射穩定后，攝像機開始拍照，若此時圖像存儲器損壞，其會將反饋信號發送至攝像機，攝像機檢測到反饋信號，直接將圖像文件發送到圖像處理器備；在圖像處理器中對圖像進行圖像預處理、鋼絲繩定位、圖像分割及鋼絲繩捻距評估，并將它們傳送到數據顯示設備；數據顯示設備通過labview編寫的捻距波形顯示和監測軟件，將接收到的捻距評估值生成曲線，并時刻監測曲線的波動情況，若數據顯示裝置監測到捻距評估值波形圖像有較大變化，則觸發報警裝置，進行分析推斷鋼絲繩的捻距變化情況；

第三工作狀態：當攝像機啟動后，控制直線光照燈打開；待光源發射穩定后，攝像機開始拍照，并將采集到的圖像文件發送到圖像存儲器中；若圖像處理器出現故障，則將反饋信號發送至圖像存儲設備，使其直接將圖像文件發送至數據顯示設備；通過觀察圖像，進行分析并推斷鋼絲繩的捻距變化情況。