[發(fā)明專利]一種強抖動下基于形態(tài)學濾波的鋼絲繩斷絲檢測方法

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• 申請日: 2021-08-02
• 公開（公告）號: CN113643247A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發(fā)明（設計）人: 劉志亮;任禮源;左明健
• 申請（專利權）人: 青島明思為科技有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T5/00;G06T5/30;G06T7/90
• 代理公司: 四川鼎韜律師事務所 51332
• 代理人: 溫利平

本發(fā)明公開了一種強抖動下基于形態(tài)學濾波的鋼絲繩斷絲檢測方法，先采集漏磁信號，再對采集的漏磁信號去趨勢和消除股波噪聲，從而為之后的形態(tài)學濾波做準備；接著，基于形態(tài)學濾波算法消除漏磁信號的抖動噪聲，這樣消除了外界因素的影響，使斷絲在漏磁信號和圖像中顯示更加明顯，最后，將去除抖動噪聲后的漏磁信號進行斷絲可視化處理，使斷絲清晰可見，具有操作簡單、檢測精準度高等特點。

技術領域

本發(fā)明屬于無損檢測技術領域，更為具體地講，涉及一種強抖動下基于形態(tài)學濾波的鋼絲繩斷絲在線檢測方法。

背景技術

如今，鋼絲繩已廣泛用于諸如貨物運輸、電梯和水壩之類的場景中。然而，鋼絲繩會由于腐蝕、磨損或其他因素而損壞受到損壞，并且這種損傷是不可避免的。鋼絲繩表面的局部缺陷是鋼絲繩的一種常見缺陷。如果不及時檢測到這種缺陷，可能會對人們的生命財產造成重大損失。例如，曾經世界上最大的單碟射電望遠鏡的波多黎各阿雷西博天文臺在2020年因未及時更換鋼絲繩而倒塌。因此，為了防止因為鋼絲繩損傷斷裂造成事故，鋼絲繩需要在使用前和使用中確認表面健康狀況。

用于鋼絲繩斷絲檢測的無損檢測方法有很多，例如超聲波探傷法、X光診斷法。但目前較為成熟的方法仍是電磁檢測法。在電磁檢測法中，最受歡迎的方法是通過檢測鋼絲繩的漏磁信號來判斷鋼絲繩表面的健康狀況。這一方法是利用鋼絲繩的磁通量與鋼絲繩有效體積的相關性。當使用永磁體或通電線圈磁化鋼絲繩時，鋼絲繩會與檢測裝置形成閉合回路。當鋼絲繩表面有斷絲時,有效體積減少會導致通過斷口空氣隙外泄的漏磁通相對增大，在這一情況下，通過使用傳感器采集漏磁信號即可分析鋼絲繩斷絲情況。

目前，有收集漏磁信號的集成傳感器很多，例如霍爾傳感器、穿隧磁阻效應(Tunnel Magnetoresistance Effect，簡稱TMR)傳感器和巨磁阻效應(GiantMagnetoresistance Effect，簡稱GMR)傳感器。此外，在漏磁(Magnetic Flux leakage，簡稱MFL)檢測檢查設備中使用這些傳感器有兩個思路。第一種思路是使用單通道集成傳感器檢測漏磁信號。盡管這種方法成本更低，但是掃描整個SWR卻要花費大量時間。因此，第二種方法更受歡迎，是使用傳感器陣列來采集漏磁信號。通過使用多通道信號，鋼絲繩鋼絲繩的健康狀況更準確被診斷。

然而，在斷絲信號檢測中，不可避免地有噪聲影響檢測效果。目前主要發(fā)現的有兩種噪聲，一種是因為鋼絲繩表面凹凸不平的結構導致的“股波噪聲”。另一種是因為鋼絲繩或者裝置不可避免的抖動產生的“抖動噪聲”。到目前為止，對股波噪聲的研究比較成熟，但對抖動噪聲的研究不足。并非像研究股波噪聲一樣，抖動噪聲對鋼絲繩斷絲檢測的影響，抖動噪聲的信號特征、圖像特征，有效的抖動噪聲消除算法都是未知的。目前作為參考的股波噪聲消除算法，大多數是利用股波噪聲信號的周期性特征，在一維信號層面進行濾波。但是在使用多路傳感器矩陣的診斷裝置采集漏磁信號的情況下，實際上獲得的信號信息是空間上的信號。因此，使用二維空間特征進行圖像處理是比一維信號處理的更加有效的。

從以上分析可以看出，現有的鋼絲繩斷絲診斷技術在去噪，尤其是抖動噪聲方面是不足的。因此，對在強抖動噪聲影響下的鋼絲繩漏磁信號處理與斷絲檢測方法進行深入研究是很有必要的，而且，如果能夠使用空間下的抖動信號特征設計去噪算法，例如形態(tài)學濾波，算法的有效性以及魯棒性相比一維信號處理會更加出色。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種強抖動下基于形態(tài)學濾波的鋼絲繩斷絲檢測方法，首次將形態(tài)學圖像處理方法應用于由多路漏磁信號構成的三維漏磁圖像之中，利用股波噪聲、抖動噪聲在圖像形態(tài)學特征上與斷絲圖像不同的特點，將股波噪聲，抖動噪聲依次濾除，最終得到去噪后的斷絲圖像以便于對鋼絲繩表面損傷狀況進行評估。

為實現上述發(fā)明目的，本發(fā)明一種強抖動下基于形態(tài)學濾波的鋼絲繩斷絲檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、采集漏磁信號；