權(quán)利要求書： 1.一種皮帶輸送機(jī)多區(qū)域?yàn)⒘蠙z測系統(tǒng)的檢測方法，所述的系統(tǒng)包括：用于采集皮帶表面圖像信息的攝像裝置、用于設(shè)備通訊的交換機(jī)、用于對(duì)圖像進(jìn)行分析處理及存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及提示報(bào)警信息的報(bào)警裝置；所述的攝像裝置用于捕獲圖像并通過工業(yè)以太網(wǎng)將采集的圖像信息傳輸給交換機(jī)；所述交換機(jī)將獲取到的圖像信息輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將報(bào)警信息信號(hào)通過工業(yè)以太網(wǎng)傳輸給報(bào)警裝置；

其特征在于，所述的方法包括如下步驟：步驟1、采集針對(duì)皮帶輸送的圖片，通過調(diào)用攝像裝置的SDK文件對(duì)皮帶表面圖像進(jìn)行獲取；

步驟2、將采集的彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，將三通道的圖像轉(zhuǎn)變?yōu)閱瓮ǖ赖膱D像；

步驟3、在灰度處理后的圖像上對(duì)皮帶表面圖像進(jìn)行濾波去噪處理；

步驟4、在皮帶邊緣檢測中，為了縮小檢測的范圍，先進(jìn)行圖像中ROI即感興趣區(qū)域的選?。貉仄н\(yùn)行方向，在皮帶寬度的中間位置建立標(biāo)準(zhǔn)直線a0，在皮帶跑偏最大邊界位置建立標(biāo)準(zhǔn)直線a1，直線a0和直線a1的斜率為皮帶運(yùn)行方向；

當(dāng)直線a1選取在皮帶運(yùn)行方向右側(cè)時(shí)：線段AB為皮帶空載時(shí)皮帶邊緣位置，線段O1O4為皮帶空載時(shí)皮帶中間位置，線段O2O3為皮帶向右跑偏最大邊界位置，NM為利用Hough直線檢測在圖像中識(shí)別ROI區(qū)域時(shí)識(shí)別檢測到的皮帶邊緣；

當(dāng)直線a1選取在皮帶運(yùn)行方向左側(cè)時(shí)：線段A’B’為皮帶空載時(shí)皮帶邊緣位置，線段O1O4為皮帶空載時(shí)皮帶中間位置，線段O2’O3’為皮帶向左跑偏最大邊界位置，N’M’為利用Hough直線檢測在圖像中識(shí)別ROI區(qū)域時(shí)識(shí)別檢測到的皮帶邊緣；

步驟5、當(dāng)直線a1選取在皮帶運(yùn)行方向右側(cè)時(shí)：分別找出線段O1O4、AB、NM、O2O3的中點(diǎn)：C中(X中,Y中)、Ci(Xi,Yi)、 C限(X限,Y限)；X0和X1為線段NM的端點(diǎn)的橫坐標(biāo)，Y0和Y1為線段NM的端點(diǎn)的縱坐標(biāo)；

當(dāng)直線a1選取在皮帶運(yùn)行方向左側(cè)時(shí)：C中(X中,Y中)、C'i(Xi',Yi')、D限(X限',Y限')分別為線段O1O4、A’B’、N’M’、O2’O3’的中點(diǎn)；X0'和X1'為線段N’M’的端點(diǎn)的橫坐標(biāo)，Y0'和Y1'為線段N’M’的端點(diǎn)的縱坐標(biāo)；

步驟6、根據(jù)C、Ci到C中的距離D1、D2和C’、Ci’到C中的距離D1’、D2’判斷該皮帶跑偏方向；

當(dāng)直線a1選取在皮帶運(yùn)行方向右側(cè)時(shí)：當(dāng)D1>D2時(shí)，皮帶向運(yùn)行方向右側(cè)跑偏；當(dāng)D1D2’時(shí)，皮帶向運(yùn)行方向左側(cè)跑偏；當(dāng)D1’

步驟7、選取ROI區(qū)域，計(jì)算矩形O1O2O3O4皮帶跑偏百分比μ為：計(jì)算矩形O1O2’O3’O4皮帶跑偏百分比μ為：步驟8、對(duì)進(jìn)行濾波處理后的灰度圖片進(jìn)行矩保持法二值化處理，將灰度圖像轉(zhuǎn)變?yōu)楹诎讏D像；

步驟9、在處理后的黑白圖像中繪制參考剖線圖，即選取點(diǎn)C限、D限連接形成檢測直線，得到該檢測直線所有點(diǎn)的像素值，像素值為0代表皮帶表面無物料，像素值為1代表皮帶表面存在物料；

在物料位置判斷過程中，參考剖線圖左右兩端形成的大面積無物料區(qū)域的寬度為d1、d2；

當(dāng)物料分布偏離皮帶中心線，發(fā)生灑料危險(xiǎn)時(shí)，兩端無物料區(qū)域的寬度直接反映出物料在皮帶表面的分布區(qū)域；對(duì)寬度d1、d2分別設(shè)定報(bào)警值W1、W2，當(dāng)d1

所述步驟3具體為：圖像上使用3×3濾波窗口的中值濾波對(duì)皮帶表面圖像進(jìn)行濾波去噪處理。

說明書： 一種皮帶輸送機(jī)多區(qū)域?yàn)⒘蠙z測系統(tǒng)及方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及皮帶輸送設(shè)備檢測裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種皮帶輸送機(jī)多區(qū)域?yàn)⒘蠙z測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)[0002] 皮帶輸送機(jī)在傳送物料過程中，因?yàn)檩斔偷奈锪戏植嫉闹匦钠x皮帶的中心線，堆積的物料中心發(fā)生一定的偏移，導(dǎo)致皮帶整體的承載重量分布不均，兩側(cè)的張力不同，而

發(fā)生皮帶跑偏的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致傳輸過程中的皮帶機(jī)灑料問題。灑出的物料進(jìn)入到輸送機(jī)

內(nèi)部會(huì)引起整體機(jī)器發(fā)生故障，影響皮帶機(jī)的維修難度和工作效率?，F(xiàn)有皮帶故障檢測，大

多對(duì)于皮帶跑偏進(jìn)行檢測和分析，卻忽略了物料分布對(duì)于皮帶灑料的影響。有必要設(shè)計(jì)一

個(gè)系統(tǒng)對(duì)皮帶表面物料分布進(jìn)行檢測，對(duì)灑料現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)判，減少皮帶輸送機(jī)運(yùn)輸事故的

發(fā)生率，提高皮帶的運(yùn)輸效率。

發(fā)明內(nèi)容[0003] 為了解決背景技術(shù)中所述問題，本發(fā)明提供一種皮帶輸送機(jī)多區(qū)域?yàn)⒘蠙z測系統(tǒng)及方法，在檢測皮帶跑偏程度的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步根據(jù)物料分布情況分析皮帶的危險(xiǎn)程度，大

幅度提高了皮帶跑偏以及灑料檢測的準(zhǔn)確性，具有實(shí)際意義。

[0004] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：[0005] 一種皮帶輸送機(jī)多區(qū)域?yàn)⒘蠙z測系統(tǒng)，包括：用于采集皮帶表面圖像信息的攝像裝置、用于設(shè)備通訊的交換機(jī)、用于對(duì)圖像進(jìn)行分析處理及存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及提示報(bào)

警信息的報(bào)警裝置；所述的攝像裝置用于捕獲圖像并通過工業(yè)以太網(wǎng)將采集的圖像信息傳

輸給交換機(jī)；所述交換機(jī)將獲取到的圖像信息輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將報(bào)警信息

信號(hào)通過工業(yè)以太網(wǎng)傳輸給報(bào)警裝置。

[0006] 一種皮帶輸送機(jī)多區(qū)域?yàn)⒘蠙z測系統(tǒng)的方法，包括如下步驟：[0007] 步驟1、采集針對(duì)皮帶輸送的圖片，通過調(diào)用攝像裝置的SDK文件對(duì)皮帶表面圖像進(jìn)行獲??；

[0008] 步驟2、將采集的彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，將三通道的圖像轉(zhuǎn)變?yōu)閱瓮ǖ赖膱D像；

[0009] 步驟3、灰度處理后的圖像上對(duì)皮帶表面圖像進(jìn)行濾波去噪處理；[0010] 圖像上使用3×3濾波窗口的中值濾波對(duì)皮帶表面圖像進(jìn)行濾波去噪處理；將圖像中某點(diǎn)的灰度值用鄰域中值替代，則根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算：

[0011] g(x,y)＝Mid[a,b,c......][0012] 其中：a,b,c,…表示圖像中某點(diǎn)(x,y)以及鄰域點(diǎn)的灰度值；[0013] 步驟4、在皮帶邊緣檢測中，為了縮小檢測的范圍，先進(jìn)行圖像中ROI即感興趣區(qū)域的選?。貉仄н\(yùn)行方向，在皮帶寬度理想中間和皮帶跑偏最大邊界分別各建立一條標(biāo)準(zhǔn)

直線a0、a1，其斜率為皮帶運(yùn)行方向，線段AB和O1O4分別為皮帶空載時(shí)皮帶邊緣和中間的位

置，線段O2O3為皮帶跑偏最大邊界位置，NM為利用Hough直線檢測在圖像識(shí)別ROI區(qū)域識(shí)別

檢測到的皮帶邊緣；

[0014] 步驟5、找出線段O1O4、AB、NM、O2O3的中點(diǎn)：C中(X中,Y中)、Ci(Xi,Yi)、 C限(X限,Y限)，

[0015] 步驟6、跟據(jù)C、Ci到C中的距離D1、D2，判斷該皮帶跑偏方向；[0016] 當(dāng)直線a1選取在皮帶方向右側(cè)時(shí)：當(dāng)D1>D2時(shí)，皮帶向運(yùn)行方向右側(cè)跑偏；當(dāng)D1D2時(shí)，皮帶向運(yùn)行方

向左側(cè)跑偏；當(dāng)D1[0017] 步驟7、選取ROI區(qū)域，計(jì)算矩形O1O2O3O4皮帶跑偏百分比μ為：[0018][0019] 步驟8、對(duì)進(jìn)行濾波處理后的灰度圖片進(jìn)行矩保持法二值化處理，將灰度圖像轉(zhuǎn)變?yōu)楹诎讏D像；

[0020] 步驟9、在處理后的圖像中繪制剖線圖，即在皮帶左右邊緣上分別選取點(diǎn)C限、D限連接形成檢測直線，得到該直線所有點(diǎn)的像素值，像素值為0代表皮帶表面無物料，像素值

為1代表皮帶表面存在物料；

[0021] 在物料位置判斷過程中，參考剖線圖左右兩端形成的大面積無物料區(qū)域的寬度d1、d2，對(duì)于皮帶表面其他較小的無物料區(qū)域認(rèn)為是干擾而忽略；

[0022] 在正常情況下，皮帶左右大面積無物料區(qū)域?qū)挾萪1、d2，都在合理范圍內(nèi)且差值相對(duì)較??；

[0023] 當(dāng)物料分布偏離中心線，發(fā)生灑料危險(xiǎn)時(shí)，一側(cè)無物料區(qū)域?qū)挾冗h(yuǎn)遠(yuǎn)大于另一側(cè)無物料區(qū)域?qū)挾?；兩端無物料區(qū)域的長度直接反映出物料在皮帶表面的分布區(qū)域；對(duì)目標(biāo)

直線上的寬度d1、d2分別設(shè)定報(bào)警值W1、W2，當(dāng)d1險(xiǎn)。

[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：[0025] 本發(fā)明針對(duì)皮帶輸送機(jī)在實(shí)際工作中很容易因?yàn)榘惭b環(huán)境以及運(yùn)輸重量出現(xiàn)皮帶機(jī)灑料的問題。該系統(tǒng)使用皮帶多區(qū)域?yàn)⒘蠙z測方法：通過圖像采集皮帶運(yùn)輸實(shí)時(shí)圖像，

經(jīng)灰度處理及圖像濾波處理后利用Hough直線檢測識(shí)別皮帶邊緣。然后對(duì)皮帶圖像進(jìn)一步

二值化處理，獲得物料在皮帶上的圖像狀態(tài)特征，從而判斷皮帶上物料是否可能灑料。本發(fā)

明系統(tǒng)可以減少皮帶事故的發(fā)生率，提高皮帶的運(yùn)輸效率。

附圖說明[0026] 圖1為本發(fā)明的皮帶輸送機(jī)多區(qū)域?yàn)⒘蠙z測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置示意圖；[0027] 圖2為發(fā)明的皮帶輸送機(jī)多區(qū)域?yàn)⒘蠙z測系統(tǒng)的方法流程圖；[0028] 圖3為本發(fā)明的皮帶輸送機(jī)多區(qū)域?yàn)⒘蠙z測系統(tǒng)的方法的圖像處理示意圖。具體實(shí)施方式[0029] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。[0030] 如圖1所示，一種皮帶輸送機(jī)多區(qū)域?yàn)⒘蠙z測系統(tǒng)，包括：用于采集皮帶表面圖像信息的攝像裝置4、用于設(shè)備通訊的交換機(jī)3、用于對(duì)圖像進(jìn)行分析處理及存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)系

統(tǒng)2以及提示報(bào)警信息的報(bào)警裝置1；所述的攝像裝置4用于捕獲圖像并通過工業(yè)以太網(wǎng)將

采集的圖像信息傳輸給交換機(jī)3；所述交換機(jī)3將獲取到的圖像信息輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2；計(jì)

算機(jī)系統(tǒng)2將報(bào)警信息信號(hào)通過工業(yè)以太網(wǎng)傳輸給報(bào)警裝置1。

[0031] 如圖2所示，一種皮帶輸送機(jī)多區(qū)域?yàn)⒘蠙z測系統(tǒng)的方法，包括如下步驟：[0032] 步驟1、采集針對(duì)皮帶輸送的圖片，通過調(diào)用攝像裝置的SDK文件對(duì)皮帶表面圖像進(jìn)行獲取；

[0033] 步驟2、將采集的彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，將三通道的圖像轉(zhuǎn)變?yōu)閱瓮ǖ赖膱D像；

[0034] 步驟3、灰度處理后的圖像上對(duì)皮帶表面圖像進(jìn)行濾波去噪處理；[0035] 圖像上使用3×3濾波窗口的中值濾波對(duì)皮帶表面圖像進(jìn)行濾波去噪處理；將圖像中某點(diǎn)的灰度值用鄰域中值替代，則根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算：

[0036] g(x,y)＝Mid[a,b,c......][0037] 其中：a,b,c,…表示圖像中某點(diǎn)(x,y)以及鄰域點(diǎn)的灰度值；[0038] 步驟4、如圖3所示，在皮帶邊緣檢測中，為了縮小檢測的范圍，先進(jìn)行圖像中ROI(感興趣區(qū)域)的選取。如圖3所示中的ROI區(qū)域O1O2O3O4。沿皮帶運(yùn)行方向，在皮帶寬度理想

中間和皮帶跑偏最大邊界分別各建立一條標(biāo)準(zhǔn)直線，其斜率為皮帶運(yùn)行方向，如圖3所示的

直線a0、a1(a1’)。線段AB和O1O4分別為皮帶空載時(shí)皮帶邊緣和中間的位置，線段O2O3為皮

帶跑偏最大邊界位置，NM為利用Hough直線檢測在圖像識(shí)別ROI區(qū)域識(shí)別檢測到的皮帶邊

緣；

[0039] 步驟5、找出線段O1O4、AB、NM、O2O3的中點(diǎn)：C中(X中,Y中)、Ci(Xi,Yi)、C限(X限,Y限)；

[0040] 步驟6、跟據(jù)C、Ci到C中的距離D1、D2，可以判斷該皮帶跑偏方向；[0041] 當(dāng)直線a1選取在皮帶方向右側(cè)時(shí)：當(dāng)D1>D2時(shí)，皮帶向運(yùn)行方向右側(cè)跑偏；當(dāng)D1D2時(shí)，皮帶向運(yùn)行方

向左側(cè)跑偏；當(dāng)D1[0042] 步驟7、計(jì)算矩形O1O2O3O4皮帶跑偏百分比μ可以表示為：[0043][0044] 以下是步驟4?7的直線a1選取在皮帶方向右側(cè)時(shí)(圖3中標(biāo)識(shí)為a1)和直線a1選取在皮帶方向左側(cè)時(shí)(圖3中標(biāo)識(shí)為a1’)的具體實(shí)施例：

[0045] 當(dāng)直線a1選取在皮帶方向右側(cè)時(shí)：線段AB和O1O4分別為皮帶空載時(shí)皮帶邊緣和中間的位置，線段O2O3為皮帶跑偏最大邊界位置，NM為利用Hough直線檢測在圖像識(shí)別ROI區(qū)

域識(shí)別檢測到的皮帶邊緣。其中，C中(X中,Y中)、Ci(Xi,Yi)、 C限(X限,Y限)分

別為線段O1O4、AB、NM、O2O3的中點(diǎn)。跟據(jù)C、Ci到C中的距離D1、D2，可以判斷該皮帶跑偏方

向。當(dāng)D1>D2時(shí)，皮帶向運(yùn)行方向右側(cè)跑偏，選取右側(cè)ROI區(qū)域進(jìn)行最后計(jì)算；當(dāng)D1帶向運(yùn)行方向左側(cè)跑偏，選取左側(cè)ROI區(qū)域進(jìn)行最后計(jì)算。其中右側(cè)ROI區(qū)域矩形O1O2O3O4

皮帶跑偏百分比μ可以表示為：

[0046][0047] 當(dāng)直線a1選取在皮帶方向左側(cè)時(shí)：(圖3中標(biāo)識(shí)為a1’)線段A’B’和O1O4分別為皮帶空載時(shí)皮帶邊緣和中間的位置，線段O2’O3’為皮帶跑偏最大邊界位置，N’M’為利用Hough直

線檢測在圖像識(shí)別ROI區(qū)域識(shí)別檢測到的皮帶邊緣。其中，C中(X中,Y中)、C'i(Xi',Yi')、

D限(X限',Y限')分別為線段O1O4、A’B’、N’M’、O2’O3’的中點(diǎn)。跟據(jù)C’、

Ci’到C中的距離D1’、D2’，可以判斷該皮帶跑偏方向。當(dāng)D1’>D2’時(shí)，皮帶向運(yùn)行方向左側(cè)跑

偏，選取左側(cè)ROI區(qū)域進(jìn)行最后計(jì)算；當(dāng)D1’區(qū)域進(jìn)行最后計(jì)算。其中左側(cè)ROI區(qū)域矩形O1O2’O3’O4皮帶跑偏百分比μ’可以表示為：

[0048][0049] 步驟8、對(duì)進(jìn)行濾波處理后的灰度圖片進(jìn)行矩保持法二值化處理，將灰度圖像轉(zhuǎn)變?yōu)楹诎讏D像，一幅圖像的k階矩mk,，可以通過以下公式計(jì)算：

[0050][0051] 在二值化處理后，對(duì)圖片進(jìn)行閉操作，計(jì)算公式為：Close(I)＝ED(I)。[0052] 步驟9、在處理后的圖像中繪制剖線圖，即在皮帶左右邊緣上分別選取點(diǎn)C限、D限連接形成檢測直線，如圖3所示，得到該直線所有點(diǎn)的像素值，像素值為0代表皮帶表面無物

料(圖中白色空白部分)，像素值為1代表皮帶表面存在物料(圖中陰影部分)。在物料位置判

斷過程中，主要參考剖線圖左右兩端形成的大面積無物料區(qū)域(圖中白色空白部分)的寬度

d1、d2，對(duì)于皮帶表面其他較小的無物料區(qū)域可以認(rèn)為是干擾而忽略。在正常情況下，皮帶

左右大面積無物料區(qū)域?qū)挾榷荚诤侠矸秶鷥?nèi)且差值相對(duì)較?。划?dāng)物料分布偏離中心線，發(fā)

生灑料危險(xiǎn)時(shí)，一側(cè)無物料區(qū)域?qū)挾冗h(yuǎn)遠(yuǎn)大于另一側(cè)無物料區(qū)域?qū)挾?。因此，說明兩端無物

料區(qū)域的長度可直接反映出物料在皮帶表面的分布區(qū)域。當(dāng)物料分布偏離中心線，發(fā)生灑

料危險(xiǎn)時(shí)，一側(cè)無物料區(qū)域?qū)挾冗h(yuǎn)遠(yuǎn)大于另一側(cè)無物料區(qū)域?qū)挾?；兩端無物料區(qū)域的長度

直接反映出物料在皮帶表面的分布區(qū)域；對(duì)目標(biāo)直線上的寬度d1、d2分別設(shè)定報(bào)警值W1、

W2，當(dāng)d1[0053] 以上實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施,給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程,但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于上述的實(shí)施例。上述實(shí)施例中所用方法如無特

別說明均為常規(guī)方法。