基于机器视觉的索道钢丝绳的检测装置、系统和方法与流程

本发明涉及检测技术领域，尤其涉及索道钢丝绳的检测装置、系统和方法。

背景技术：

目前，索道运行中的集中控制化与自动化是现代化索道的主要特征之一，也是索道的发展方向。在索道设备的集中控制化与自动化的过程中，安全生产始终是一项非常重要的任务。索道设备中包括索道钢丝绳，这种钢丝绳由一根或两根钢丝绳组成，每根钢丝绳通过钢丝绳接头相连接。索道钢丝绳作为索道设备的运载工具，一旦出现断裂，会发生危险。

目前的技术中，在钢丝绳慢速运动过程中，用人工或者弱磁技术检测，然后判断钢丝绳的是否出现断裂的情况，从而判断钢丝绳是否需要维修。

但是，目前的技术中，人工检测存在着工作量大，工作责任心强弱等很多不确定性因素，弱磁技术实际使用中误报率高，判别准确性全凭个人经验，非可视化，实际工作时在钢丝绳工作速度下无法检测。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种钢丝绳的检测装置、系统和方法，用以在钢丝绳的运动过程中确定需要检修的位置，从而为后续对钢丝绳的维护工作带来方便。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种钢丝绳的检测装置，所述装置包括：

一组相机及光源，与所述相机相连接的计算机，与所述相机及光源相连接的控制箱，所述计算机与所述控制箱相连接，与所述控制箱相连接的速度传感器，与所述控制箱相连接的零点标记识别器，与所述控制箱相连接的报警灯，以及与所述控制箱相连接的标记机构；

所述相机及光源用于接受所述控制箱控制，拍摄所述钢丝绳的图像并上传至所述计算机；

所述控制箱用于接收所述速度传感器的信号，所述控制箱向控制所述相机 及光源发送触发信号；

所述速度传感器用于检测所述钢丝绳的运行速度，所述控制箱根据所述速度控制所述相机及光源的触发频率；

所述标记识别器用于检测所述钢丝绳的检测起点，并将所述起点通过所述控制箱通知所述计算机；

所述报警灯用于接收所述控制箱的关停信号，所述关停信号由所述计算机发出；

所述标记机构用于接收所述控制箱的启停信号，所述启停信号由所述计算机发出；

所述计算机用于接收所述相机发出的所述钢丝绳的图像数据，所述计算机对所述图像数据进行分析和处理，确定所述钢丝绳表面的实况损伤信息，所述钢丝绳的实况损伤信息包括所述钢丝绳断裂的根数，所述钢丝绳表面锈蚀的程度，所述钢丝绳缩径的程度，以及所述钢丝绳其它损伤情况。当所述钢丝绳的所述损伤程度达到预设数值时，延时预设时间，通过所述控制箱控制所述标记机构在所述钢丝绳上做标记；所述预设时间由所述标记机构与所述相机之间的距离除以所述运行速度得到的商，再减去所述标记机构打标的时间来确定。

优选的，还包括：

与所述控制箱相连接的信号灯，用于当所述钢丝绳损伤的程度达到预设数值时，接受所述控制箱的触发而报警。

优选的，所述相机为工业相机；所述相机数量为所述钢丝绳周界全部覆盖。

优选的，所述光源为工业led光源；与所述相机配套使用。

优选的，所述速度传感器与所述控制箱相连接，通过所述控制箱与所述计算机相连接。

优选的，所述标记机构包括喷墨机。

一种索道钢丝绳的检测系统，包括：

上述所述的钢丝绳的检测装置、交换机、服务器和其它监控终端主机；所述计算机与所述服务器相连接，所述服务器与所述交换机相连接，所述交换机与所述其它监控终端主机相连接；

所述其它监控终端主机用于获取所述计算机提供的所述钢丝绳的实况信息；所述钢丝绳的实况信息包括所述钢丝绳的全部序列图像，所述钢丝绳断裂的根数，所述钢丝绳表面锈蚀的程度，所述钢丝绳缩径的程度，以及所述钢丝 绳其它损伤情况。

优选的，还包括：

与所述监控主机相连接的报警音响；当所述钢丝绳损伤的程度达到预设数值时，所述报警音响接受所述监控主机的触发而报警。

一种索道钢丝绳的检测方法，所述方法应用于索道钢丝绳的检测装置；所述装置包括：一组相机及光源，与所述相机相连接的计算机，与所述相机相连接的控制箱，所述计算机与所述控制箱相连接，与所述控制箱相连接的速度传感器，与所述控制箱相连接的标记识别器，与所述控制箱相连接的报警灯，以及与所述控制箱相连接的标记机构；所述方法包括：

控制光源，均匀照射所述钢丝绳；

控制相机，拍摄所述钢丝绳序列图像；

获取所述钢丝绳的运行速度；

由所述钢丝绳的实际运行速度确定所述相机及光源的触发频率。

由所述钢丝绳序列图像，确定所述钢丝绳的实况损伤信息；所述钢丝绳的实况损伤信息包括所述钢丝绳断裂的根数，所述钢丝绳表面锈蚀的程度，所述钢丝绳缩径的程度，以及所述钢丝绳其它损伤情况；

当所述钢丝绳的所述损伤程度达到预设数值时，延时预设时间，通过所述控制箱控制所述标记机构在所述钢丝绳上做标记；所述预设时间由所述标记机构与所述相机之间的距离除以所述运行速度得到的商，再减去所述标记机构打标的时间来确定。

优选的，所述装置还包括与所述控制箱相连接的标记识别器，则所述方法还包括：

在所述钢丝绳上做一个零点标记，标记识别器识别此标记，通过所述控制箱上传给所述计算机，作为所述序列图像的起始图像。

优选的，所述装置还包括与所述控制箱相连接的信号灯，则所述方法还包括：

当所述钢丝绳的所述损伤程度达到预设数值时，通过所述控制箱控制所述信号灯报警。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种索道钢丝绳的检测装置、系统和方法。采用本发明提供的技术方案，计算机控制光源和相机同步触发，相机将钢丝绳所成的表面图像发送至计算机，由于正常钢丝绳 的表面纹理非常规律，而当钢丝绳表面出现瑕疵时，其图像的纹理即表现出来所述瑕疵。计算机提取出所述纹理特征，能够确定钢丝绳的实况损伤信息，所述钢丝绳的实况损伤信息包括所述钢丝绳断裂的根数，所述钢丝绳表面锈蚀的程度，所述钢丝绳缩径的程度，以及所述钢丝绳其它损伤情况，当所述钢丝绳损伤达到预设数值时，计算机控制所述标记机构在所述钢丝绳上做标记或者控制报警灯发出报警信息。因此，本发明提供的技术方案，在钢丝绳的运动过程中，首先通过钢丝绳表面图像的纹理分析确定钢丝绳的损伤的程度，然后通过损伤图像的编号确定需要维修的具体位置，当所述钢丝绳损伤的程度达到预设数值时需要维修，然后在钢丝绳需要维修的位置做标记，从而为后续对钢丝绳的维护工作带来方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种钢丝绳的检测装置的结构图；

图2为本发明实施例提供的一种钢丝绳的检测系统的结构图；

图3为本发明实施例提供的一种钢丝绳的检测方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种钢丝绳的检测装置的结构图，如图1所示，该装置包括：

相机及光源箱5，与所述相机及光源箱5相连接的计算机1，与所述计算机 1相连接的控制箱2，与所述控制箱2相连接的速度传感器4，与所述控制箱2相连接的零点标记识别器6，与所述控制箱2相连接的损伤位置标记机构7，所述控制箱2与所述相机及光源箱5相连接；

所述相机及光源箱5用于接受所述控制箱2控制，拍摄所述钢丝绳3的图像，并将所述图像上传至所述计算机1；

具体的，所述相机及光源箱5包含多个相机和光源，接收所述控制箱2的触发控制，相机及光源必须同步触发，触发频率由所述控制箱2根据所述速度传感器4计算所得。所述相机拍摄的图像通过网线上传至所述计算机1，由所述计算机1分析。

具体的，所述相机及光源箱5通过网线与所述计算机1相连。

具体的，所述相机及光源箱5通过控制电缆与所述控制箱2相连。

需要说明的是，相机及光源箱5中多个相机及光源以一定角度分布在钢丝绳3周界上，保证钢丝绳3的全部周界一次成像全部覆盖，同时光源也需要均匀分布，保证每个图像灰度均匀，没有色差。

所述速度传感器4用于检测所述钢丝绳的运行速度；

具体的，所述速度传感器4与所述控制箱3相连接，所述控制箱3根据所述速度传感器4的电脉冲数决定所述相机及光源触发的频率，同时通过控制箱3将钢丝绳速度上传至所述计算机1。

所述计算机1用于，控制所述控制箱2从而控制相机及光源箱5的开启和关闭，获取零点标记从而确定所述钢丝绳3的起始图像点，通过分析所述钢丝绳3的序列图像，确定所述钢丝绳的实况损伤信息，所述钢丝绳的实况损伤信息包括所述钢丝绳断裂的根数，所述钢丝绳表面锈蚀的程度，所述钢丝绳缩径的程度，以及所述钢丝绳其它损伤情况，当所述钢丝绳损伤程度达到预设数值时，记录并发出报警信息。

进一步的，本发明提供的钢丝绳的检测装置还包括，与所述控制箱2相连接的信号灯0，用于当所述钢丝绳损伤程度达到预设数值时，接受所述控制箱2的触发而报警。

具体的，可选的，所述信号灯0为三色状态信号灯，包括红灯、黄灯和绿灯，红色表示危险的损伤报警，黄色表示有普通损伤报警，绿色表示电源开。

本发明还公开一种钢丝绳的检测系统。图2为本发明实施例提供的一种钢丝绳的检测系统的结构图。如图2所示，该系统包括：

上述所述的钢丝绳的检测装置，图像服务器8，交换机9，监控终端主机10；所述计算机1与所述图像服务器8相连接，所述图像服务器8与所述交换机9相连接，所述交换机9与所述监控主机10相连接；

所述监控主机10用于通过所述交换机9获取所述计算机1提供的钢丝绳的实况信息；所述钢丝绳的实况信息包括所述钢丝绳每段的图像以及所述钢丝绳每段图像的损伤程度。

具体的，所述图像服务器8存储计算机1提供的钢丝绳的实况信息，所述钢丝绳的实况信息包括所述钢丝绳每段的图像以及所述钢丝绳每段图像的损伤程度。

具体的，所述监控终端主机10可以有多个。

进一步的，本发明公开的钢丝绳的检测系统，还包括，与所述监控主机10相连接的报警音响；当所述钢丝绳损伤达到预设数值时，所述报警音响接受所述监控主机10的触发而报警。

与本发明提供的钢丝绳的检测装置相对应，本发明公开一种钢丝绳的检测方法，应用于本发明提供的钢丝绳的检测装置。图3为本发明实施例提供的一种钢丝绳的检测方法的流程图，如图3所示，该方法包括：

步骤s401，获取所述钢丝绳的运行速度；

具体的，所述钢丝绳运行速度由速度传感器电脉冲数提供。

步骤s402，触发所述相机及光源拍摄所述钢丝绳；

具体的，所述相机及光源同步触发，所述控制箱获取到所述速度传感器的脉冲数，当所述脉冲数达到预先设定的触发脉冲数时，所述控制箱触发所述相机及光源。

步骤s403，获取所述钢丝绳零点图像，将所述钢丝绳序列图像上传至所述计算机；

具体的，所述钢丝绳零点图像为零点标记段的图像，后续图像累计编号。所述钢丝绳图像为数字图像，所述数字图像为若干幅序列图像组成，所述序列图像组成了整条所述钢丝绳的全部表面。

步骤s404，所述计算机对获取的所述钢丝绳图像进行数字图像分析，确定钢丝绳损伤程度的所述钢丝绳的实况损伤信息，所述钢丝绳的实况损伤信息包括所述钢丝绳断裂的根数，所述钢丝绳表面锈蚀的程度，所述钢丝绳缩径的程度，以及所述钢丝绳其它损伤情况；

具体的，相机每间隔一段拍摄一次钢丝绳表面图像，按照拍摄顺序将所述的钢丝绳图像保存为序列图像，所述的序列图像组成完整的整条钢丝绳的图像。计算机将序列图像显示为人眼可以识别的图像信号。正常的钢丝绳表面图像的纹理是一致的规律的，钢丝绳的直径也是一致均匀的。当钢丝绳断裂后，图像中的纹理出现扭曲，最后计算机通过图像的自动识别算法计算出损伤的面积，确定钢丝绳的实况损伤信息，主要是确定钢丝绳断裂的根数，钢丝绳直径的变化，以及表面锈蚀的面积，通过钢丝绳损伤的程度确定钢丝绳的报警级别。

步骤s405，当所述钢丝绳损伤程度达到预设数值时，所述计算机记录及报警。

具体的，若钢丝绳损伤的情况超出报警的级别(可选的，钢丝绳在6倍钢丝绳公称直径的范围内断裂2根或者多于2根；可选的钢丝绳直径相对于公称直径减小7％或更多时)，则计算机记录该位置，并报警。

进一步的，当钢丝绳的检测装置包括与所述控制箱相连接的信号灯时，所述方法还包括：

当所述钢丝绳损伤程度达到预设数值时，通过所述控制箱控制所述信号灯报警。

进一步的，当钢丝绳的检测装置包括与所述控制箱相连接的标记机构时，所述方法还包括：

当所述钢丝绳损伤程度达到预设数值时，通过所述控制箱控制所述标记机构在钢丝绳对应位置标记。

与本发明提供的钢丝绳的检测系统相对应，本发明公开另外一种钢丝绳的检测方法，应用于本发明提供的钢丝绳的检测系统。该方法包括：

控制相机及光源同步触发，拍摄所述钢丝绳的图像；

所述钢丝绳图像上传至所述计算机；

获取所述钢丝绳的运行速度；

获取所述钢丝绳的零点图像，后续图像以此为起始点进行编号；

所述计算机分析所述钢丝绳图像的纹理特征，确定所述钢丝绳的实况损伤信息，发送所述钢丝绳的实况损伤信息至所述服务器；所述钢丝绳的实况损伤信息包括所述钢丝绳断裂的根数，所述钢丝绳表面锈蚀的程度，所述钢丝绳缩径的程度，以及所述钢丝绳其它损伤情况；

当所述钢丝绳损伤达到预设数值时，所述计算机进行记录并报警。

进一步的，本发明公开的另外一种钢丝绳的检测方法，还包括：

当所述钢丝绳损伤达到预设数值时，触发所述计算机执行报警指令；报警指令包括，控制报警音响发出声音报警，控制所述报警灯发出光报警，在所述钢丝绳损伤部位打上标志。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种钢丝绳的检测装置、系统和方法。采用本发明提供的技术方案，计算机控制相机及光源的启停，速度传感器检测钢丝绳的及时速度，控制箱根据速度传感器的脉冲信号控制相机及光源的触发频率，相机将钢丝绳表面序列图像上传至计算机，计算机分析钢丝绳图像的纹理，由钢丝绳损伤部位的纹理不同于未损伤部位的纹理，能够确定钢丝绳的实况损伤信息，所述钢丝绳的实况损伤信息包括所述钢丝绳断裂的根数，所述钢丝绳表面锈蚀的程度，所述钢丝绳缩径的程度，以及所述钢丝绳其它损伤情况，当所述钢丝绳损伤程度达到预设数值时，计算机记录并报警。因此，本发明提供的技术方案，在钢丝绳的运动过程中，首先通过钢丝绳不同位置钢丝绳损伤的程度确定需要维修的具体位置，当所述钢丝绳损伤程度达到预设数值时需要维修，然后记录该位置，或者在钢丝绳需要维修的位置做标记，从而为后续对钢丝绳的维护工作带来方便。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的装置和系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、 寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。