一种钢丝绳表面损伤识别及直径测量异步检测系统的制作方法

本实用新型涉及钢丝绳损伤检测技术领域，尤其涉及一种钢丝绳表面损伤识别及直径测量异步检测系统。

背景技术：

钢丝绳作为吊装、起重、提升、牵引、承载等设备的关键构件，广泛应用于国民经济的各个领域(例如：矿井提升机、石油钻修井机、索道、缆车、起重机、桥梁拉吊索、电梯、牵引索、固定索、承载索等)。长期以来，由于缺少科学有效的综合检测手段，钢丝绳的安全使用，始终是安全管理的难点问题。钢丝绳是将力学性能和几何尺寸符合要求的钢丝按照一定的规则捻制在一起的螺旋状钢丝束。钢丝绳是先由多层钢丝捻成股，再以绳芯为中心，由一定数量股捻绕成螺旋状的绳。钢丝绳在物料(或是其他物品)的搬运机械中，供提升、牵引、拉紧和承载之用。钢丝绳的强度高、自重轻、工作平稳、不易骤然整根折断，工作可靠。

但是，钢丝绳一旦处于损伤状态都会严重威胁工业生产(即损伤严重容易引发钢丝绳断裂)，甚至带来严重的安全生产事故；对此，钢丝绳的无损检测至关重要；一般来讲，按照国标标准钢丝绳的损伤检测主要包括钢丝挤出、单层股钢丝绳绳芯挤出、钢丝绳直径的局部减小、绳股挤出/扭曲、局部压扁、扭结、波浪形变形、弯折、笼状畸变、外部腐蚀、内部腐蚀、外部磨损和内部磨损、表面断丝、内部断丝、钢丝疲劳等等二十多项损伤检测。

在现有技术中，传统的钢丝绳检测方法主要有三种(即人工目视检测、人工卡尺检测以及无损探伤设备检测)；其中，第一种：在钢丝绳生产或是使用过程中，操作人员通过单独人工目视方式，即以肉眼的方式抽检钢丝绳可能存在的外观和结构损伤(即：检测可能出现的钢丝挤出、单层股钢丝绳绳芯挤出、扭结、波浪形变形、弯折、断丝等等损伤项目)；第二种：单独以人工卡尺的方式抽检钢丝绳可能存在的结构损伤(即：通过检测钢丝绳直径尺寸分辨钢丝绳直径的变化(例如：钢丝绳直径的局部减小)等结构损伤)；

但是，传统技术中的人工目视检测、人工卡尺检测都是依靠人工方式进行测量的，其存在明显的检测效率低、检测质量差、检出率低的技术缺陷；

综上所述，如何克服传统技术中人工视觉检测以及人工直径测量存在的上述技术缺陷，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型提供的一种钢丝绳表面损伤识别及直径测量异步检测系统，用以解决上述技术缺陷。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型提供了一种钢丝绳表面损伤识别及直径测量异步检测系统，包括钢丝绳机器视觉识别损伤装置和钢丝绳机器视觉测量直径装置；

其中，所述钢丝绳机器视觉识别损伤装置，其包括机箱、设置在所述机箱内部的图像采集装置(即摄像设备或是照相设备)、照明光源发生装置；所述照明光源发生装置用于向所述机箱内密闭空间内提供照明光源；

所述钢丝绳机器视觉测量直径装置包括平行光源发生装置；所述平行光源发生装置为能产生平行光束的照明装置；所述平行光源发生装置用于向当前位置处的钢丝绳发射出平行光束；所述平行光源发生装置也设置在所述机箱内。

分析上述钢丝绳表面损伤识别及直径测量异步检测系统的主要构造可知：

上述钢丝绳机器视觉识别损伤装置和钢丝绳机器视觉测量直径装置其采用的都是同一个机箱，两个装置都设置在同一机箱内，且都采用同一种图像采集装置进行操作，具体分别先后进行钢丝绳图像采集和钢丝绳阴影图像采集的操作。即先由图像采集装置对钢丝绳进行视觉识别，同时钢丝绳由初始端向尾端直线运动完成走线开车一次，此次执行的钢丝绳损伤的视觉识别；然后再由尾端向初始端反向直线运动完成走线开车一次，此次执行钢丝绳损伤的直径检测。

这样完成分先后次序完成了两次检测工序，即可实现钢丝绳异步检测。

优选的，作为一种可实施方案；还包括工控机，所述工控机与所述钢丝绳机器视觉识别损伤装置电连接。

优选的，作为一种可实施方案；所述工控机还与所述钢丝绳机器视觉测量直径装置电连接。

优选的，作为一种可实施方案；所述钢丝绳机器视觉识别损伤装置与所述钢丝绳机器视觉测量直径装置电连接。

优选的，作为一种可实施方案；所述图像采集装置具体为一个；所述图像采集装置用于采集钢丝绳一个维度的表面损伤和一个维度的直径变化。

优选的，作为一种可实施方案；所述图像采集装置具体为两个；所述图像采集装置用于采集钢丝绳两个维度的表面损伤和两个维度的直径变化。

优选的，作为一种可实施方案；所述图像采集装置具体为三个，且三个所述图像采集装置结构中任意两个相邻图像采集装置之间的镜头拍摄夹角为120度；三个所述图像采集装置用于采集钢丝绳三个维度的表面损伤和三个维度的直径变化。

优选的，作为一种可实施方案；所述图像采集装置具体为摄像设备或是照相设备。

优选的，作为一种可实施方案；所述平行光源发生装置具体为LED照明装置。

优选的，作为一种可实施方案；还包括行程计量装置；所述行程计量装置与所述工控机电连接；所述行程计量装置用于检测当前钢丝绳的长度位置。

与现有技术相比，本实用新型实施例的优点在于：

本实用新型提供的一种钢丝绳表面损伤识别及直径测量异步检测系统，分析上述产品的主要构造可知：该钢丝绳表面损伤识别及直径测量异步检测系统主要由钢丝绳机器视觉识别损伤装置和钢丝绳机器视觉测量直径装置、工控机等等结构组成；

上述钢丝绳机器视觉识别损伤装置和钢丝绳机器视觉测量直径装置其采用的都是同一个机箱，两个装置都设置在同一机箱内，且都采用同一种图像采集装置进行操作，具体分别先后进行钢丝绳图像采集和钢丝绳阴影图像采集的操作。即先由图像采集装置对钢丝绳进行视觉识别，同时钢丝绳由初始端向尾端直线运动完成走线开车一次，此次执行的钢丝绳损伤的视觉识别；然后再由尾端向初始端反向直线运动完成走线开车一次，此次执行钢丝绳损伤的直径检测。这样完成分先后次序完成了两次检测工序，即可实现钢丝绳异步检测。

综上，本实用新型提供的钢丝绳表面损伤识别及直径测量异步检测系统，采用了机器视觉检测以及机器直径测量的技术，克服了传统人工视觉检测以及人工直径测量存在的技术缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的钢丝绳表面损伤识别及直径测量异步检测系统的实施例一的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的钢丝绳表面损伤识别及直径测量异步检测系统的实施例二的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的钢丝绳表面损伤识别及直径测量异步检测系统的实施例三的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的钢丝绳表面损伤识别及直径测量异步检测系统的实施例四的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的钢丝绳表面损伤识别及直径测量异步检测系统的实施例五的结构示意图；

附图标记说明：

机箱1；

图像采集装置2；

照明光源发生装置3；

平行光源发生装置4；

平面镜5；

钢丝绳A。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

实施例一

参见图1，本实用新型实施例提供的一种钢丝绳表面损伤识别及直径测量异步检测系统，包括钢丝绳机器视觉识别损伤装置和钢丝绳机器视觉测量直径装置；

其中，所述钢丝绳机器视觉识别损伤装置，其包括机箱1、设置在所述机箱1内部的图像采集装置2(即摄像设备或是照相设备)、照明光源发生装置3；所述照明光源发生装置3用于向所述机箱内密闭空间内提供照明光源；所述图像采集装置2用于实时对当前位置处的钢丝绳A进行图像采集，然后通过显示设备将图像输出，供给用户进行人工肉眼分析和判断(关于图像采集装置的上述逻辑程序部分属于公知技术，对此本实用新型实施例不再一一赘述)；

所述钢丝绳机器视觉测量直径装置包括平行光源发生装置4；所述平行光源发生装置4为能产生平行光束的照明装置；所述平行光源发生装置4用于向当前位置处的钢丝绳A发射出平行光束；所述平行光源发生装置4也设置在所述机箱1内；

且所述图像采集装置2还用于对当前位置处的钢丝绳A在平行光束照射下形成的阴影图像进行采集，并通过获取阴影图像的直径范围，来计算得到当前位置处的钢丝绳A的直径数值(关于图像采集装置的上述逻辑程序部分属于公知技术，对此本实用新型实施例不再一一赘述)。

需要说明的是，上述钢丝绳机器视觉识别损伤装置和钢丝绳机器视觉测量直径装置其采用的都是同一个机箱，两个装置都设置在同一机箱内，且都采用同一种图像采集装置进行操作，具体分别先后进行钢丝绳图像采集和钢丝绳阴影图像采集的操作。即先由图像采集装置对钢丝绳进行视觉识别，同时钢丝绳由初始端向尾端直线运动完成走线开车一次，此次执行的钢丝绳损伤的视觉识别；然后再由尾端向初始端反向直线运动完成走线开车一次，此次执行钢丝绳损伤的直径检测。

这样完成分先后次序完成了两次检测工序，即可实现钢丝绳异步检测。

下面对本实用新型实施例提供的钢丝绳表面损伤识别及直径测量异步检测系统的具体结构以及具体技术效果做一下详细说明：

优选的，作为一种可实施方案；上述检测系统还包括工控机，所述工控机用于实现钢丝绳机器视觉识别损伤装置和钢丝绳机器视觉测量直径装置进行先后次序的控制；

所述工控机与所述钢丝绳机器视觉识别损伤装置电连接。所述工控机还与所述钢丝绳机器视觉测量直径装置电连接。所述钢丝绳机器视觉识别损伤装置与所述钢丝绳机器视觉测量直径装置电连接。

需要说明的是，所述工控机具体用于当检测到钢丝绳第一次开车正向走线时，先控制所述钢丝绳机器视觉识别损伤装置上的照明光源发生装置启动执行照明，同时控制所述机箱内部的图像采集装置执行图像采集；所述工控机具体用于当检测到钢丝绳第二次开车反向走线时，控制所述钢丝绳机器视觉测量直径装置上的平行光源发生装置启动执行平行光束照射，同时控制所述机箱内部的图像采集装置执行钢丝绳的阴影图像采集。

需要说明的是，工控机主要完成对钢丝绳机器视觉识别损伤装置和钢丝绳机器视觉测量直径装置，这两个装置的协调次序控制。

即先由图像采集装置对钢丝绳进行视觉识别，同时钢丝绳由初始端向尾端直线运动完成正向走线开车一次，此次执行的钢丝绳损伤的视觉识别；然后再由尾端向初始端反向直线运动完成反向走线开车一次，此次执行钢丝绳损伤的直径检测。这样完成分先后次序完成了两次检测工序，即可实现钢丝绳异步检测。

优选的，作为一种可实施方案；所述钢丝绳机器视觉识别损伤装置其还包括图像识别处理装置；

所述图像识别处理装置用于接收启动信号，对当前位置处的钢丝绳进行图像采集，得到当前位置的图像，并将当前位置的钢丝绳图像采集样本经过与损伤样本数据库进行图像匹配和图像分辨后，判断当前位置处的钢丝绳损伤是否存在钢丝绳损伤，并进一步判断当前位置处的钢丝绳损伤具体的损伤类型。

优选的，作为一种可实施方案；所述钢丝绳机器视觉识别损伤装置其还包括损伤样本数据库；所述损伤样本数据库具体储存了若干种损伤样本。

需要说明的是，钢丝绳机器视觉识别损伤装置其提供了两种视觉处理方式，一方面可以直接输出图像信息(即照片或是视频)，供工作人员通过肉眼视觉识别方式进行识别；另一方面可以通过图像识别处理装置通过工控机等软件方式进行自动识别。即当图像识别处理装置将目标位置的钢丝绳图像采集样本经过与损伤样本数据库进行图像匹配和图像分辨后，若当前目标位置处的钢丝绳损伤与损伤样本数据库中某一种钢丝绳损伤的图像匹配成功(例如图像灰度直方图的匹配)，即可判断当前目标位置处的钢丝绳损伤就是这一种类别的钢丝绳损伤，继而钢丝绳损伤具体的损伤类型。同时，该完全机器视觉识别的方式更好，更先进、效率更高、同时钢丝绳损伤的检出率更高。

优选的，作为一种可实施方案；所述图像采集装置具体为一个；所述图像采集装置用于采集钢丝绳一个维度的表面损伤和一个维度的直径变化。

优选的，作为一种可实施方案；所述图像采集装置具体为两个；所述图像采集装置用于采集钢丝绳两个维度的表面损伤和两个维度的直径变化。

优选的，作为一种可实施方案；所述图像采集装置具体为三个，且三个所述图像采集装置结构中任意两个相邻图像采集装置之间的镜头拍摄夹角为120度；三个所述图像采集装置用于采集钢丝绳三个维度的表面损伤和三个维度的直径变化。

需要说明的是，本实用新型提供的钢丝绳表面损伤识别及直径测量异步检测系统，其具有多种变种结构形式，例如：以下几种变种结构装置，其核心是该图像采集装置，其在一个机箱内既可以实现视觉识别也可以实现直径测量；该图像采集装置在钢丝绳第一次正向运动实施视觉识别时其对钢丝绳的图像进行视觉采集，在钢丝绳第二次反向运动实施直径测量时其对钢丝绳的阴影图像进行采集和直径测量。

(1)实施例一，参见图1，一个机箱+一个图像采集装置的镜头(摄像头或照相机)+平行光源发生装置+照明光源发生装置，检测钢丝绳一个维度的表面损伤及直径变化(即异步检测法，损伤检测和直径测量分两步完成)；该实施例一与其他后续实施例的主要构造相同，实现原理相同，后续实施例二、实施例三等是实施例一的变种结构，对于相同之处，不再一一赘述。

(2)实施例二，参见图2，一个机箱+一个图像采集装置的镜头(摄像头或照相机)+平行光源发生装置+照明光源发生装置+一个平面镜(垂直分布)，检测钢丝绳两个维度表面的损伤及直径变化(即异步检测法，损伤检测和直径测量分两步完成)；

(3)实施例三，参见图3，一个机箱+一个图像采集装置的镜头(摄像头或照相机)+平行光源发生装置+照明光源发生装置+两个平面镜(夹角呈120°分布)检测钢丝绳三个维度的表面损伤及直径变化(即异步检测法，损伤检测和直径测量分两步完成)；

(4)实施例四，参见图4，一个机箱+两个图像采集装置的镜头(摄像头或照相机)+平行光源发生装置+照明光源发生装置，检测钢丝绳两个维度的表面损伤及直径变化(即异步检测法，损伤检测和直径测量分两步完成)；

(5)实施例五，参见图5，一个机箱+三个图像采集装置的镜头(摄像头或照相机)+平行光源发生装置+照明光源发生装置，检测钢丝绳三个维度的表面损伤及直径变化(即异步检测法，损伤检测和直径测量分两步完成)；图5中，由于采用三个维度的视角损伤检测，所以设计了三个平行光源发生装置；同时图5中，由于采用了三个角度的直径测量，所以应在每个图像采集装置的镜头方向上设置一个对应的平行光源发生装置；

上述各个附图中主要示意了机箱1、图像采集装置2、照明光源发生装置3、平行光源发生装置4、平面镜5和钢丝绳A的结构。在上述图1-图5中，箭头方向简要代表和示意了照明光束的照射方向。如图所示，其中，平行光源发生装置4发出的照明光束是平行的；照明光源发生装置3则发出的照明光束是散射的。

优选的，作为一种可实施方案；所述图像采集装置具体为摄像设备或是照相设备。

所述图像采集装置可以对钢丝绳A的图像以及钢丝绳A的阴影直径进行图像采集；该图像采集装置能够进行图像采集，还能够实现阴影图像采集(甚至是阴影宽度测量)；(关于图像采集装置的上述逻辑程序部分属于公知技术，对此本实用新型实施例不再一一赘述)；

优选的，作为一种可实施方案；所述平行光源发生装置具体为LED照明装置。需要说明的是，平行光源发生装置的数量应当与图像采集装置2(即镜头)数量是一一对应的关系；如图1、图2、图3中采用了一个镜头，则选择一组平行光源发生装置；如图4所示，采用了两个镜头，则选择两组平行光源发生装置(且一组镜头水平，另一组镜头垂直之间夹角为90度)；如图5所示，采用了三个镜头，则选择三组平行光源发生装置(且平行光源发生装置与镜头一一对应，三组镜头夹角为120度，且三组平行光源发生装置之间夹角为120度)。

优选的，作为一种可实施方案；还包括行程计量装置；所述行程计量装置与所述工控机电连接；所述行程计量装置用于检测当前钢丝绳的长度位置。

综上所述，本实用新型实施例提供的钢丝绳表面损伤识别及直径测量异步检测系统，上述钢丝绳机器视觉识别损伤装置和钢丝绳机器视觉测量直径装置其采用的都是同一个机箱，钢丝绳机器视觉识别损伤装置和钢丝绳机器视觉测量直径装置这两个装置都设置在同一机箱内，且都采用同一种图像采集装置进行操作，具体分别先后进行钢丝绳图像采集和钢丝绳阴影图像采集的操作。即分先后次序完成了两次检测工序，即可实现钢丝绳异步检测。

本实用新型实施例提供的钢丝绳表面损伤识别及直径测量异步检测系统，采用机器替代传统技术中的人工目视检测、人工卡尺检测的检测方式，其克服了传统人工检测效率低、检测质量差、检出率低的技术缺陷，其保证了高质量的钢丝绳检测要求。

综上，本实用新型实施例提供的钢丝绳表面损伤识别及直径测量异步检测系统，具体诸多方面的技术优势，因此其必将带来良好的市场前景和经济效益。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。