钢丝绳扭转光学辨识装置与方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钢丝绳安装扭转辨识技术领域，特别是一种大型通航设施中大径钢丝绳扭转光学辨识装置与方法。
【背景技术】
[0002]大直径长钢丝绳在大型通航设施中较为常见，钢丝绳出厂回旋力大，安装过程中无法避免自由回旋造成的扭转，钢丝绳扭转会造成一定程度的松股，无法达到设计和出厂验收的受力状态，对钢丝绳寿命和安全造成影响。因此，钢丝绳安装完毕，必须设法将钢丝绳加力扭转至出厂状态，钢丝绳出厂预拉伸后沿长度方向有一条颜色突出的全程标记线。扭转前要做的一项工作是必须准确辨识钢丝绳的扭转圈数，实际安装时有使用高清摄像机录像查看和人工爬软梯查看。由于升船机高差太大和船厢室宽度受限，使用高清摄像机会造成变焦过大，容易跑焦，且仰角过大无法准确定位;人工爬软梯方式安全风险高，且工作量大，边爬边查看对人员身体和技术要求高，效率极低。需要一种能够以适当的搭载平台直观而准确辨识钢丝绳扭转圈数的装置。
[0003]光学辨识方案具有直观准确，所见即所得的先天优势。钢丝绳属于圆柱类对象，为获得圆柱面各角度的图像，最常用的方法是使用多个相机呈不同角度布置组成系统，让检视对象所有侧景都处于检测视野内。多相机系统除增加成本外，会导致系统负荷过大，影响检测速度，空间要求高，线阵传感器的宽度要求更大的放大倍率，更强的光源，且会减小景深。另外，施工钢丝绳多处于野外特殊环境，多相机难以实现多幅图像的同步。
【发明内容】
[0004]本发明克服了现有技术的不足，提供一种钢丝绳扭转光学辨识装置与方法，用于解决多相机难以实现多幅图像同步进行检测的技术问题。
[0005]考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案:
[0006]—种钢丝绳扭转光学辨识装置，它包括载物装置、反射镜系统、成像及处理系统，待检测的钢丝绳贯穿所述载物装置，所述反射镜系统设置于所述载物装置上并位于所述钢丝绳四周，所述成像及处理系统包括镜头、成像相机、图像传输模块、远程图像处理及监视模块，所述镜头安装在所述成像相机上，所述反射镜系统上的所述钢丝绳的图像反射至所述镜头内，所述载物装置上设置有光机接口，所述成像相机与所述光机接口连接，所述成像相机内的图像通过所述图像传输模块传输给所述远程图像处理及监视模块。
[0007]为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是:
[0008]根据本发明的一个实施方案，所述载物装置包括环状支承座和旋转台，所述旋转台用于安装在升降搭载平台上，所述环状支承座安装在所述旋转台上，所述光机接口设置在所述环状支承座上，所述环状支承座上设置一用于卡入钢丝绳的缺口。
[0009]根据本发明的另一个实施方案，所述环状支承座的环形内侧设置有容纳所述反射镜系统的凹槽。
[0010]根据本发明的另一个实施方案，所述环状支承座内设置有环形光源。
[0011 ]根据本发明的另一个实施方案，所述环状支承座上设置有定位销孔，该定位销孔与光机接口上的销轴配合。
[0012]根据本发明的另一个实施方案，所述旋转台上设置有角度定位装置。
[0013]根据本发明的另一个实施方案，所述远程图像处理及监视模块采用上位机。
[0014]根据本发明的另一个实施方案，所述镜头采用远心镜头。
[0015]根据本发明的另一个实施方案，所述反射镜系统包括第一组反射光学镜片、第二组反射光学镜片和第三组反射光学镜片，所述第一组反射光学镜片位于所述钢丝绳一侧，所述第一组反射光学镜片为两面反射光学镜片，且所述第一组反射光学镜片的两面反射光学镜片以所述钢丝绳所在的竖直平面对称;所述第二组反射光学镜片位于所述钢丝绳的相对另一侧，所述第二组反射光学镜片包含两面反射光学镜片，且所述第二组反射光学镜片的两面反射光学镜片也以所述钢丝绳所在的竖直平面对称;所述第三组反射光学镜片位于所述相对另一侧，所述第三组反射光学镜片也包含两面反射光学镜片，且所述第三组反射光学镜片的两面反射光学镜片也以所述钢丝绳所在的竖直平面对称;所述第三组反射光学镜片位于所述第二组反射光学镜片的两面反射光学镜片的内侧;所述镜头的中心正对所述钢丝绳;所述第一组反射光学镜片将背对镜头的钢丝绳两个面经过一次反射进镜头视野，第二组反射光学镜片和第三组反射光学镜片将面对镜头的两个面经过两次反射进镜头视野，所述第一组反射光学镜片、第二组反射光学镜片和第三组反射光学镜片形成的光路覆盖钢丝绳圆柱面。
[0016]本发明还可以是:
[0017]一种钢丝绳扭转光学辨识方法，它包括:
[0018]0定义图像1:钢丝绳四个侧景区域依次为？1、？2、？3和?4，？1至?4头尾相接为相邻区域，标记线区域为N;
[0019]? )对图像I进行降噪、二值化、区域分割处理，分割出Ρ1，Ρ2，Ρ3和Ρ4;
[0020]m)对Pl，Ρ2，Ρ3和Ρ4分别进行二值化、区域分割、区域分析，分离出标记线区域N;
[0021]iv)第一种情况:Pl、Ρ2、Ρ3和Ρ4中仅有一个侧影区域中出现N，记下区域编号续监视，如果全程图像中，N始终在Ρχ，则判断钢丝绳未发生扭转;如果全程图像中图像在Px中持续出现至持续消失循环次数为m，全程最后一张图像中N停留在Pz中，则扭转圈数为m+(z_x)/4，其中z-x右旋为正，左旋为负；
[0022]第二种情况:P1、P2、P3和P4中有两个相邻侧影区域中出现N，记下区域编号Px、Py，全程图像中此种状态出现次数为m，全程最后一张图像中N停留在Pz中，则扭转圈数为m+(z-x)/4，其中z-x右旋为正，左旋为负；
[0023]第三种情况:如果Pl、P2、P3和P4中均未出现或出现两个以上N，判断为设备故障，
调试继续。
[0024]与现有技术相比，本发明的有益效果之一是:
[0025]本发明的一种钢丝绳扭转光学辨识装置与方法，采用一个镜头和内部多视角多反射镜系统方案，以合适的角度布置形成独特的光学路径，只使用一个相机，在一幅图面上直接获得钢丝绳柱面的所有侧景;具有成本小，布置空间小，系统负荷小，远心镜头保证所有成像面具有一致的放大倍数和视角，一幅图面获得所有侧景，有效克服了多相机多幅图同步难的技术问题，所见即所得，自动辨识，直观准确。
【附图说明】
[0026]为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。
[0027]图1示出了根据本发明一个实施例的钢丝绳扭转光学辨识装置结构示意图。
[0028]图2示出了根据本发明另一个实施例的钢丝绳扭转光学辨识装置结构示意图。
[0029]图3示出了根据本发明一个实施例的反射镜系统光路示意图。
[0030]图4示出了根据本发明一个实施例的图像获取及处理流程示意图。
[0031 ]其中，附图中的附图标记所对应的名称为:
[0032]I —环状支承座，3 —销轴，4一成像相机，5—旋转台，6—光机接口，7—相机承载定位板，8—钢丝绳，9 一第一组反射光学镜片，10—第二组反射光学镜片，11 一第三组反射光学镜片，12—环形光源，13 —镜头，17—缺口，18 —凹槽。
【具体实施方式】
[0033]下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0034]如图1?图3所示，一种钢丝绳扭转光学辨识装置，它包括载物装置、反射镜系统、成像及处理系统，待检测的钢丝绳8贯穿所述载物装置，所述反射镜系统设置于所述载物装置上并位于所述钢丝绳8四周，所述成像及处理系统包括镜头13、成像相机4、图像传输模块、远程图像处理及监视模块，所述镜头13安装在所述成像相机4上，所述反射镜系统上的所述钢丝绳8的图像反射至所述镜头13内，所述载物装置上设置有光机接口 6，所述成像相机4与所述光机接口 6连接，所述成像相机4内的图像通过所述图像传输模块传输给所述远程图像处理及监视模块，该远程图像处理及监视模块可采用上位机，进一步可采用分离式上位机。成像相机4将获得的图像可通过无线的方式发射到远程图像处理及监视模块进行处理、辨识分析和存储。
[0035]对于载物装置可优先选用如图1和图2所示的结构，具体地，包括环状支承座I和旋转台5，所述旋转台5用于安装在升降搭载平台上，所述环状支承座I安装在所述旋转台5上，旋转台5上设置有角度定位装置，所述光机接口 6设置在所述环状支承座I上，所述环状支承座I上设置一用于卡入钢丝绳8的缺口 17。环状支承座I上设置有定位销孔，该定位销孔与光机接口 6上的销轴3配合。光机接口 6为内空结构，光机接口 6后部设置有相机承载定位板7，上部有用于防旋转的销轴3。
[0036]所述环状支承座I的环形内侧设置有容纳所述反射镜系统的凹槽18。
[0037]对于镜头13可优选远心镜头。
[0038]如图3所示，所述环状支承座I内设置有环形光源12。反射镜系统可包括第一组反射光学镜片9