[發明專利]一種基于漏磁圖像紋理獲取運動鋼絲繩速度和位移的方法

在審

• 申請號: 202210151266.0
• 申請日: 2022-02-18
• 公開（公告）號: CN114538287A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 劉志亮;楊磊磊;潘斐揚;左明健
• 申請（專利權）人: 青島明思為科技有限公司
• 主分類號: B66C15/00
• 分類號: B66C15/00;B66C13/16;G06K9/00;G06V10/54;G06V10/44;G06V10/48
• 代理公司: 成都行之智信知識產權代理有限公司 51256
• 代理人: 溫利平

本發明公開了一種基于漏磁圖像紋理獲取運動鋼絲繩速度和位移的方法，先采集鋼絲繩漏磁信號，經過去趨勢處理后，通過插值法和濾波處理后形成股波波紋明顯的二維信號圖像；接著，標記每一張圖像的股波區域并進行滑窗處理，然后對每一個窗口區域進行圖像均衡處理以及基于Canny算法的邊緣檢測；然后使用改進后的霍夫變換方法求取圖像中股波斜率，判斷鋼絲繩運行方向；最后通過斜率確定鋼絲繩的實時速度及移動距離。

技術領域

本發明屬于鋼絲繩無損檢測技術領域，更為具體地講，涉及一種通過漏磁信號非接觸式獲取運動鋼絲繩瞬時速度及位移的方法。

背景技術

鋼絲繩多應用在大型設備起吊或牽引場所，因此鋼絲繩失效會帶來巨大安全隱患和財產損失。在使用過程中，由于鋼絲繩結構的復雜性及應用環境的多樣性，鋼絲繩會產生不同形式的損傷，導致其無損檢測面臨諸多困難。根據鋼絲繩損傷的性質和特點，可將其分為局部缺陷(Local Fault，簡稱LF)及橫截面損耗(Loss of Metallic Area，簡稱LMA)兩類。其中，LF類主要包含鋼絲繩斷絲、點蝕、局部形狀異變等，LMA類主要包含磨損、銹蝕、鋼絲繩繩徑縮小等損傷。

近年來針對鋼絲繩的無損檢測，不同檢測技術逐漸完善。根據不同檢測原理，目前應用較為廣泛的檢測方法有圖像法、聲發射法及電磁檢測法等。由于鋼絲繩材料導磁性能好、電磁信號穿透性高，基于漏磁信號的電磁檢測方法取得了良好的檢測效果。我國也針對鐵磁性鋼絲繩電磁無損檢測制定了相關標準，標志此類檢測方法逐步規范并廣泛應用于實際工業中。

在鋼絲繩無損檢測過程中，傳感器內部往往嵌入不同類型的速度編碼器進行等距采樣，用于估計鋼絲繩運動速度及缺陷定位。以旋轉式增量編碼器為例，依據鋼絲繩通過滑輪時滑輪的轉動圈數，可以獲取鋼絲繩的運動速度從而實現缺陷定位。但由于滑輪與鋼絲繩之間接觸運行，易產生滑輪空轉或卡死的情況。同時，當鋼絲繩長期高速運行或循環往復運動下，滑輪表面容易造成磨損，從而導致定位精度，影響缺陷定位判斷。因此，尋找一種非接觸式的速度和位移測量方法對于鋼絲繩無損檢測具有重要的工程意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于漏磁圖像紋理獲取運動鋼絲繩速度和位移的方法，利用改進的霍夫定律求取股波傾斜角度，能夠推算出鋼絲繩的實時速率及運行方向，從而代替鋼絲繩無損檢測系統中的速度檢測設備，優化檢測結構。

為實現上述發明目的，本發明一種基于漏磁圖像紋理獲取運動鋼絲繩速度和位移的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、采集鋼絲繩漏磁信號；

利用X路霍爾傳感器對飽和磁化的運動鋼絲繩的漏磁信號進行檢測，等時間采樣后得到X路漏磁信號S(x)，x＝1,2,…,X；

(2)、漏磁信號預處理；

(2.1)、利用樣條插值法對X路漏磁信號S(x)進行插值處理，形成Y路漏磁信號S(y)，y＝1,2,…,Y；

(2.2)、對每一路漏磁信號S(y)進行降噪處理，形成股波波紋明顯的圖像信號

(3)、標記每一張圖像信號的股波區域；

(3.1)、將信號圖像轉換為灰度圖，記為

(3.2)、判定包含股波的區域；

設定灰度值極差閾值K；在每一張灰度圖中，若每列中存在任意兩像素點的灰度差值大于K，則判定該列為股波區域；

(4)、對灰度圖中的股波區域進行邊緣檢測；

(4.1)、在灰度圖中，利用窗口大小為M、步長為1的滑動窗口對股波區域進滑動，截取多個窗口區域S_y(n)，其中，每個窗口區域包含M個像素點，n＝1,2,…，n表示窗口區域的編號；