專利名稱：一種輸送帶縱向撕裂視覺(jué)檢測(cè)與預(yù)警的系統(tǒng)及應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種輸送帶縱向撕裂視覺(jué)檢測(cè)與預(yù)警的系統(tǒng)及應(yīng)用方法，屬于煤礦設(shè)備在線測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。是一種利用紅外視覺(jué)傳感器系統(tǒng)與基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)結(jié)合的方式進(jìn)行檢測(cè)，精確對(duì)輸送帶正在進(jìn)行的縱向撕裂故障與隱含的危險(xiǎn)源判斷，從兩個(gè)層面對(duì)輸送帶進(jìn)行檢測(cè)與預(yù)警，保證輸送帶安全作業(yè)的系統(tǒng)及應(yīng)用方法的技術(shù)方案。
背景技術(shù)：
在煤礦企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，輸送帶縱向撕裂是帶式輸送機(jī)三大災(zāi)害之一，輸送帶作為輸送機(jī)的重要組成部分，其費(fèi)用約占整個(gè)輸送機(jī)成本40%。然而，由于輸送帶長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)及各種意外因素，輸送帶事故時(shí)有發(fā)生，其中縱向撕裂事故輸送帶事故的70%以上，如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)輸縱向撕裂事故并停住輸送帶，就會(huì)使輸送帶持續(xù)損壞，價(jià)值數(shù)萬(wàn)元甚至上百萬(wàn)元的輸送帶在幾分鐘內(nèi)就會(huì)全部毀壞，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)毀壞機(jī)架、減速器、電動(dòng)機(jī)等相關(guān)設(shè)備，甚至人員傷亡。縱向撕裂事故中，危險(xiǎn)源又是其產(chǎn)生的主要原因，因此能及時(shí)發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)源(金屬、矸石等)可以有效避免縱撕事故的發(fā)生。目前國(guó)內(nèi)外輸送帶縱向撕裂檢測(cè)方法很多，有輸送機(jī)異常電流檢測(cè)法，導(dǎo)電體嵌入皮帶檢測(cè)法，托輥受力異常檢測(cè)法，無(wú)線發(fā)射傳感檢測(cè)法。但這些檢測(cè)方法存在以下問(wèn)題檢測(cè)方法不成熟，實(shí)時(shí)性差，中間環(huán)節(jié)多，造價(jià)高；采用機(jī)械裝置動(dòng)作可靠性低，誤動(dòng)作次數(shù)太多，無(wú)法正常組織生產(chǎn)。對(duì)于危險(xiǎn)源的檢測(cè)幾乎沒(méi)有，目前對(duì)于危險(xiǎn)源的處理比較常用的為除鐵器，但是除鐵器無(wú)法將體型較大的鐵塊以及矸石等非磁性危險(xiǎn)源吸除出來(lái)。因此亟待找到一種兼顧危險(xiǎn)源識(shí)別與輸送帶縱向撕裂故障診斷的檢測(cè)手段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一種輸送帶縱向撕裂視覺(jué)檢測(cè)與預(yù)警的系統(tǒng)及應(yīng)用方法的目的在于為了有效識(shí)別出運(yùn)輸煤料中隱藏的危險(xiǎn)源`以及正在發(fā)生的縱向撕裂故障，從而公開(kāi)一種輸送帶縱向撕裂視覺(jué)檢測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)。本發(fā)明一種輸送帶縱向撕裂視覺(jué)檢測(cè)與預(yù)警的系統(tǒng)，其特征在于是一種用紅外視覺(jué)傳感器系統(tǒng)同步采集輸送帶下部用以檢測(cè)縱向撕裂的紅外圖像以及輸送帶上部用以檢測(cè)危險(xiǎn)源的紅外圖像，將采集到的紅外圖像傳輸?shù)交贏RM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)下，用實(shí)現(xiàn)安裝好的紅外圖像處理軟件對(duì)紅外圖像進(jìn)行處理，一旦判定處理后的紅外圖像存在危險(xiǎn)源或發(fā)生縱向撕裂，立即發(fā)出警報(bào)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括第一紅外視覺(jué)傳感器A、第二紅外視覺(jué)傳感器B、第三紅外視覺(jué)傳感器C、第四紅外視覺(jué)傳感器D、上防爆護(hù)罩I、下防爆護(hù)罩
2、上防爆云臺(tái)3、下防爆云臺(tái)4、防爆控制箱5、基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6、CAN總線7和支架8，第一紅外視覺(jué)傳感器A、第二紅外視覺(jué)傳感器B、第三紅外視覺(jué)傳感器C、第四紅外視覺(jué)傳感器D為相同傳感器，第一紅外視覺(jué)傳感器A位于上防爆護(hù)罩I內(nèi)通過(guò)CAN總線7與基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6連接，ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6由S3C2440、6個(gè)USBHOST、SDRAM 64MB、NAND FLASH Memory 64MB、LCD 顯示屏 8 英寸液晶屏分辨率 640X480、時(shí)鐘及復(fù)位電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和ADC組成，上防爆護(hù)罩I安裝在上防爆云臺(tái)3上，構(gòu)成紅外視覺(jué)傳感器組件α，紅外視覺(jué)傳感器組件α安裝于距離輸送帶上方lm-1. 5m支架8上，由第二紅外視覺(jué)傳感器B、第三紅外視覺(jué)傳感器C和第四紅外視覺(jué)傳感器D按照I X 3矩陣并排安裝，構(gòu)成紅外視覺(jué)傳感器陣列Y，紅外視覺(jué)傳感器陣列Y位于下防爆護(hù)罩2內(nèi)通過(guò)CAN總線7與基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6連接，下防爆護(hù)罩2安裝在的下防爆云臺(tái)4上，構(gòu)成陣列組件β，陣列組件β安裝于位于煤倉(cāng)落料口處下輸送帶的下方沿輸送帶運(yùn)行方向略靠后的輸送帶大架上，基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6操作系統(tǒng)為L(zhǎng)inux，內(nèi)裝有紅外圖像處理軟件，安裝在防爆控制箱5中，防爆控制箱5安裝在巷道壁上，防爆殼體按照國(guó)家煤礦安全標(biāo)準(zhǔn)GB3836. 2-2000設(shè)計(jì)，電氣部分采用符合《煤礦安全規(guī)程》要求的本安型國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3836. 4-2000設(shè)計(jì)，
供電系統(tǒng)基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)+5VDC 四個(gè)紅外視覺(jué)傳感器+12VDC 測(cè)溫范圍-40°C -120°C 工作溫度-40°C -60°C 檢測(cè)準(zhǔn)確率98%
像素320 X 240 測(cè)量精度±2°C 成像幀頻30幀/s 輸送帶寬度0. 6-2. 4m 檢測(cè)輸送帶運(yùn)行速度< 6m/so防爆標(biāo)準(zhǔn)GB3836.2-2000 GB3836. 4-2000。上述一種輸送帶縱向撕裂視覺(jué)檢測(cè)與預(yù)警的系統(tǒng)的應(yīng)用方法，其特征在于，第一紅外視覺(jué)傳感器A采集輸送帶上部的危險(xiǎn)源紅外圖像，成像幀頻為30幀/S，采集到的圖像傳送到基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6，由事先安裝好的紅外圖像處理軟件對(duì)紅外圖像進(jìn)行處理，進(jìn)行危險(xiǎn)源判定①，利用`煤類物質(zhì)與非煤類物質(zhì)紅外波長(zhǎng)的不同，采集到紅外圖像不同的原理，通過(guò)紅外圖像處理軟件進(jìn)行圖像識(shí)別，并輸出判定值，O值表示未發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)源，I值表示發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)源，；紅外視覺(jué)傳感器陣列Y采集輸送帶下部的縱向撕裂紅外圖像，進(jìn)行縱撕事故判定②，將成像幀頻均降為10幀/S，第二紅外視覺(jué)傳感器B、第三紅外視覺(jué)傳感器C、第四紅外視覺(jué)傳感器D分別將采集到的紅外圖像傳送到基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6，由事先安裝好的紅外圖像處理軟件計(jì)算該幀紅外圖像每個(gè)像素點(diǎn)的溫度情況，并將計(jì)算結(jié)果保存在基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6的緩存中，第二紅外視覺(jué)傳感器B、第三紅外視覺(jué)傳感器C、第四紅外視覺(jué)傳感器D異步工作，依次對(duì)運(yùn)行中的輸送帶進(jìn)行紅外圖像采集，分別將每幀采集到的紅外圖像與上一幀對(duì)應(yīng)紅外傳感器采集的紅外圖像的像素點(diǎn)溫度進(jìn)行對(duì)比，取N1、N2、N3表示三臺(tái)紅外圖像傳感器的紅外圖像變化系數(shù)，初值設(shè)為0，當(dāng)同一像素點(diǎn)溫度變化大于2°C，對(duì)應(yīng)紅外圖像傳感器的紅外圖像變化系數(shù)累加1，若連續(xù)5幀紅外圖像變化系數(shù)沒(méi)有改變，對(duì)應(yīng)變化系數(shù)重置為0，當(dāng)NI、N2、N3中有2個(gè)變化系數(shù)大于等于10，縱撕判定②輸出值為1，否則輸出值為0，對(duì)危險(xiǎn)源判定①和縱撕事故判定②的輸出結(jié)果進(jìn)行或運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果為O不做任何處理，運(yùn)算結(jié)果為1，基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6發(fā)出警報(bào)，IXD顯示屏顯示引起判定輸出結(jié)果變?yōu)镮的圖像，顯示的危險(xiǎn)源判定的紅外圖像為識(shí)別到有非煤類物質(zhì)的那幀圖像；顯示的縱撕判定的紅外圖像為第二個(gè)變化系數(shù)變?yōu)?0時(shí)的紅外圖像，設(shè)置縱撕事故判定②的優(yōu)先級(jí)高于危險(xiǎn)源判定①的優(yōu)先級(jí)，若①②輸出結(jié)果同時(shí)為1，顯示縱撕事故判定②對(duì)應(yīng)的紅外圖像。一種輸送帶縱向撕裂視覺(jué)檢測(cè)與預(yù)警的系統(tǒng)及應(yīng)用方法的優(yōu)點(diǎn)在于
I、可以在弱光條件或無(wú)光條件下正常獲取圖像信息，避免了傳統(tǒng)視覺(jué)檢測(cè)使用普通工業(yè)相機(jī)必須加以輔助背光源的缺陷，克服了傳統(tǒng)視覺(jué)檢測(cè)儀器安裝復(fù)雜，耗能嚴(yán)重，無(wú)法應(yīng)用于復(fù)雜工作環(huán)境，檢測(cè)效果不理想的缺點(diǎn)。2、將預(yù)防檢測(cè)與故障檢測(cè)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，減少引起縱向撕裂事故產(chǎn)生的因素，可以在事故產(chǎn)生的初期檢測(cè)出故障發(fā)生，立即報(bào)警，最大限度降低輸送帶損害度，從根本上降低了事故發(fā)生可能性與事故發(fā)生后帶來(lái)的危害性，全方位保障輸送帶安全運(yùn)輸。3、通過(guò)IXD顯示屏將故障源紅外圖像與縱向撕裂紅外圖像顯示出來(lái)，直觀顯示了危險(xiǎn)源的屬性、存在位置、大小，縱向撕裂產(chǎn)生的位置，撕裂程度，便于工作人員對(duì)危險(xiǎn)源與撕裂處進(jìn)行相應(yīng)處理，降低了工作成本，有效提高了工作效率。4、紅外視覺(jué)傳感器陣列的應(yīng)用解決了溫度噪聲對(duì)縱撕故障判斷的障礙，提高了紅外視覺(jué)用于縱撕故障診斷的準(zhǔn)確性與可靠性。5、基一種輸送帶縱向撕裂視覺(jué)檢測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)緊湊，靈巧，適合于輸送帶在復(fù)雜環(huán)境下工 作，而且響應(yīng)時(shí)間迅速，適用于在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以為一種準(zhǔn)確率高、易操作、對(duì)生產(chǎn)影響小、費(fèi)用低的輸送帶縱向撕裂檢測(cè)行之有效的方法。


通過(guò)下述結(jié)合附圖I的詳細(xì)描述，本發(fā)明的目的、其他特征以及優(yōu)點(diǎn)將更加清晰。其中
圖I是一種輸送帶縱向撕裂視覺(jué)檢測(cè)與預(yù)警的系統(tǒng)的安裝示意圖。圖2是一種輸送帶縱向撕裂視覺(jué)檢測(cè)與預(yù)警的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。A、第一紅外視覺(jué)傳感器B、第二紅外視覺(jué)傳感器 C、第三紅外視覺(jué)傳感器 D、第四紅外視覺(jué)傳感器
a、紅外傳感器組件0、陣列組件
Y、紅外傳感器陣列
I、上防爆護(hù)罩2、下防爆護(hù)罩
3、上防爆云臺(tái)4、下防爆云臺(tái)
5、防爆控制箱6、基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)
CAN總線7支架8
輸送帶9落料口 10
輸送帶大架11
圖示箭頭為輸送帶運(yùn)行方向
實(shí)施方式I :
此時(shí)存在危險(xiǎn)源，輸送帶未發(fā)生縱向撕裂事故，所述第一紅外視覺(jué)傳感器A、第二紅外視覺(jué)傳感器B、第三紅外視覺(jué)傳感器C、第四紅外視覺(jué)傳感器D、上防爆護(hù)罩I、下防爆護(hù)罩2、上防爆云臺(tái)3、下防爆云臺(tái)4、防爆控制箱5、基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6、CAN總線7和支架8，第一紅外視覺(jué)傳感器A、第二紅外視覺(jué)傳感器B、第三紅外視覺(jué)傳感器C、第四紅外視覺(jué)傳感器D為相同傳感器，第一紅外視覺(jué)傳感器A位于上防爆護(hù)罩I內(nèi)通過(guò)CAN總線7與基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6連接，ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6由S3C2440、6個(gè)USBHOST、SDRAM 64MB、NAND FLASH Memory 64MB、LCD 顯示屏 8 英寸液晶屏分辨率 640X480、時(shí)鐘及復(fù)位電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和ADC組成，上防爆護(hù)罩I安裝在上防爆云臺(tái)3上，構(gòu)成紅外視覺(jué)傳感器組件α，紅外視覺(jué)傳感器組件α安裝于距離輸送帶上方lm-1. 5m支架8上，由第二紅外視覺(jué)傳感器B、第三紅外視覺(jué)傳感器C和第四紅外視覺(jué)傳感器D按照I X 3矩陣并排安裝，構(gòu)成紅外視覺(jué)傳感器陣列Y，紅外視覺(jué)傳感器陣列Y位于下防爆護(hù)罩2內(nèi)通過(guò)CAN總線7與基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6連接，下防爆護(hù)罩2安裝在的下防爆云臺(tái)4上，構(gòu)成陣列組件β，陣列組件β安裝于位于煤倉(cāng)落料口處下輸送帶的下方沿輸送帶運(yùn)行方向略靠后的輸送帶大架上，基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6操作系統(tǒng)為L(zhǎng)inux，內(nèi)裝有紅外圖像處理軟件，安裝在防爆控制箱5中，防爆控制箱5安裝在巷道壁上，防爆殼體按照國(guó)家煤礦安全標(biāo)準(zhǔn)GB3836. 2-2000設(shè)計(jì)，電氣部分采用符合《煤礦安全規(guī)程》要求的本安型國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3836. 4-2000設(shè)計(jì)，
供電系統(tǒng)基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)+5VDC 四個(gè)紅外視覺(jué)傳感器+12VDC 測(cè)溫范圍-40°C -120°C 工作溫度-40°C -60°C 檢測(cè)準(zhǔn)確率98%
像素320 X 240 測(cè)量精度±2°C 成像幀頻30幀/s 輸送帶寬度0. 6-2. 4m 檢測(cè)輸送帶運(yùn)行速度< 6m/so`
防爆標(biāo)準(zhǔn)GB3836. 2-2000 GB3836. 4-2000
第一紅外視覺(jué)傳感器A采集輸送帶上部的危險(xiǎn)源紅外圖像，成像幀頻為30幀/s，采集到的圖像傳送到基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6，由事先安裝好的紅外圖像處理軟件對(duì)紅外圖像進(jìn)行處理，進(jìn)行危險(xiǎn)源判定①，輸出值為I值，表示發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)源，；紅外視覺(jué)傳感器陣列Y采集輸送帶下部的縱向撕裂紅外圖像，進(jìn)行縱撕事故判定②，將成像幀頻均降為10幀/s，第二紅外視覺(jué)傳感器B、第三紅外視覺(jué)傳感器C、第四紅外視覺(jué)傳感器D分別將采集到的紅外圖像傳送到基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6，由事先安裝好的紅外圖像處理軟件計(jì)算該幀紅外圖像每個(gè)像素點(diǎn)的溫度情況，并將計(jì)算結(jié)果保存在基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6的緩存中，三個(gè)紅外視覺(jué)傳感器陣列異步工作，依次對(duì)運(yùn)行中的輸送帶進(jìn)行紅外圖像采集，分別將每幀采集到的紅外圖像與上一幀對(duì)應(yīng)紅外傳感器采集的紅外圖像的像素點(diǎn)溫度進(jìn)行對(duì)比，取N1、N2、N3表示三臺(tái)紅外圖像傳感器的紅外圖像變化系數(shù)，初值設(shè)為0，N1、N2、N3的變化系數(shù)均小于10，輸出值為O。對(duì)危險(xiǎn)源判定①和縱撕事故判定②的輸出結(jié)果進(jìn)行或運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果為1，基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6發(fā)出警報(bào)，IXD顯示屏顯示危險(xiǎn)源紅外圖像。
實(shí)施方式2
此時(shí)不存在危險(xiǎn)源，輸送帶發(fā)生縱向撕裂事故，所述一種輸送帶縱向撕裂視覺(jué)檢測(cè)與預(yù)警的系統(tǒng)包括第一紅外視覺(jué)傳感器A、第二紅外視覺(jué)傳感器B、第三紅外視覺(jué)傳感器C、第四紅外視覺(jué)傳感器D、上防爆護(hù)罩I、下防爆護(hù)罩2、上防爆云臺(tái)3、下防爆云臺(tái)4、防爆控制箱5、基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6、CAN總線7和支架8，第一紅外視覺(jué)傳感器A、第二紅外視覺(jué)傳感器B、第三紅外視覺(jué)傳感器C、第四紅外視覺(jué)傳感器D為相同傳感器，第一紅外視覺(jué)傳感器A位于上防爆護(hù)罩I內(nèi)通過(guò)CAN總線7與基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6連接，ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6由S3C2440、6個(gè)USB HOST、SDRAM 64MB、NAND FLASHMemory 64MB、IXD顯示屏8英寸液晶屏分辨率640 X 480、時(shí)鐘及復(fù)位電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和ADC組成，上防爆護(hù)罩I安裝在上防爆云臺(tái)3上，構(gòu)成紅外視覺(jué)傳感器組件α，紅外視覺(jué)傳感器組件α安裝于距離輸送帶上方lm-1. 5m支架8上，由第二紅外視覺(jué)傳感器B、第三紅外視覺(jué)傳感器C和第四紅外視覺(jué)傳感器D按照I X 3矩陣并排安裝，構(gòu)成紅外視覺(jué)傳感器陣列Y，紅外視覺(jué)傳感器陣列Y位于下防爆護(hù)罩2內(nèi)通過(guò)CAN總線7與基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6連接，下防爆護(hù)罩2安裝在的下防爆云臺(tái)4上，構(gòu)成陣列組件β，陣列組件β安裝于位于煤倉(cāng)落料口處下輸送帶的下方沿輸送帶運(yùn)行方向略靠后的輸送帶大架上，基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6操作系統(tǒng)為L(zhǎng)inux，內(nèi)裝有紅外圖像處理軟件，安裝在防爆控制箱5中，防爆控制箱5安裝在巷道壁上，防爆殼體按照國(guó)家煤礦安全標(biāo)準(zhǔn)GB3836. 2-2000設(shè)計(jì)，電氣部分采用符合《煤礦安全規(guī)程》要求的本安型國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3836. 4-2000設(shè)計(jì)，
供電系統(tǒng)基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)+5VDC 四個(gè)紅外視覺(jué)傳感器+12VDC 測(cè)溫范圍-40°C -120°C 工作溫度-40°C -60°C 檢測(cè)準(zhǔn)確率98%
像素320 X 240 測(cè)量精度±2°C 成像幀頻30幀/s 輸送帶寬度0. 6-2. 4m 檢測(cè)輸送帶運(yùn)行速度≤6m/so
防爆標(biāo)準(zhǔn)GB3836. 2-2000 GB3836. 4-2000
第一紅外視覺(jué)傳感器A采集輸送帶上部的危險(xiǎn)源紅外圖像，成像幀頻為30幀/s，采集到的圖像傳送到基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6，由事先安裝好的紅外圖像處理軟件對(duì)紅外圖像進(jìn)行處理，進(jìn)行危險(xiǎn)源判定①，輸出判定值為O值，表示未發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)源；紅外視覺(jué)傳感器陣列Y采集輸送帶下部的縱向撕裂紅外圖像，進(jìn)行縱撕事故判定②，將成像幀頻均降為10幀/s，第二紅外視 覺(jué)傳感器B、第三紅外視覺(jué)傳感器C、第四紅外視覺(jué)傳感器D分別將采集到的紅外圖像傳送到基于ARM架構(gòu)6的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)，由事先安裝好的紅外圖像處理軟件計(jì)算該幀紅外圖像每個(gè)像素點(diǎn)的溫度情況，并將計(jì)算結(jié)果保存在基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6的緩存中，三個(gè)紅外視覺(jué)傳感器陣列異步工作，依次對(duì)運(yùn)行中的輸送帶進(jìn)行紅外圖像采集，分別將每幀采集到的紅外圖像與上一幀對(duì)應(yīng)紅外傳感器采集的紅外圖像的像素點(diǎn)溫度進(jìn)行對(duì)比，取N1、N2、N3表示三臺(tái)紅外圖像傳感器的紅外圖像變化系數(shù)，初值設(shè)為O，運(yùn)行后N1、N2有變化系數(shù)大于等于10，縱撕判定②輸出值為I。對(duì)危險(xiǎn)源判定①和縱撕事故判定②的輸出結(jié)果進(jìn)行或運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果為1，基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6發(fā)出警報(bào)，IXD顯示屏顯示N2第11幀的紅外圖像。實(shí)施方式3
此時(shí)存在危險(xiǎn)源，輸送帶發(fā)生縱向撕裂事故，所述一種輸送帶縱向撕裂視覺(jué)檢測(cè)與預(yù)警的系統(tǒng)包括第一紅外視覺(jué)傳感器A、第二紅外視覺(jué)傳感器B、第三紅外視覺(jué)傳感器C、第四紅外視覺(jué)傳感器D、上防爆護(hù)罩I、下防爆護(hù)罩2、上防爆云臺(tái)3、下防爆云臺(tái)4、防爆控制箱
5、基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6、CAN總線7和支架8，第一紅外視覺(jué)傳感器A、第二紅外視覺(jué)傳感器B、第三紅外視覺(jué)傳感器C、第四紅外視覺(jué)傳感器D為相同傳感器，第一紅外視覺(jué)傳感器A位于上防爆護(hù)罩I內(nèi)通過(guò)CAN總線7與基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6連接，ARM 架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái) 6 由 S3C2440、6 個(gè) USB HOST、SDRAM 64MB.NAND FLASH Memory64MB、IXD顯示屏8英寸液晶屏分辨率640 X 480、時(shí)鐘及復(fù)位電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和ADC組成，上防爆護(hù)罩I安裝在上防爆云臺(tái)3上，構(gòu)成紅外視覺(jué)傳感器組件a，紅外視覺(jué)傳感器組件a安裝于距離輸送帶上方lm-1. 5m支架8上，由第二紅外視覺(jué)傳感器B、第三紅外視覺(jué)傳感器C和第四紅外視覺(jué)傳感器D按照1X3矩陣并排安裝，構(gòu)成紅外視覺(jué)傳感器陣列Y，紅外視覺(jué)傳感器陣列Y位于下防爆護(hù)罩2內(nèi)通過(guò)CAN總線7與基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6連接，下防爆護(hù)罩2安裝在的下防爆云臺(tái)4上，構(gòu)成陣列組件P，陣列組件P安裝于位于煤倉(cāng)落料口處下輸送帶的下方沿輸送帶運(yùn)行方向略靠后的輸送帶大架上，基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6操作系統(tǒng)為L(zhǎng)inux，內(nèi)裝有紅外圖像處理軟件，安裝在防爆控制箱5中，防爆控制箱5安裝在巷道壁上，防爆殼體按照國(guó)家煤礦安全標(biāo)準(zhǔn)GB3836. 2-2000設(shè)計(jì)，電氣部分采用符合《煤礦安全規(guī)程》要求的本安型國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3836. 4-2000設(shè)計(jì)，
供電系統(tǒng)基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)+5VDC 四個(gè)紅外視覺(jué)傳感器+12VDC` 工作溫度-40°C -60°C 檢測(cè)準(zhǔn)確率98%
像素320 X 240 測(cè)量精度±2°C 成像幀頻30幀/s 輸送帶寬度0. 6-2. 4m 檢測(cè)輸送帶運(yùn)行速度< 6m/so防爆標(biāo)準(zhǔn)GB3836.2-2000 GB3836. 4-2000
第一紅外視覺(jué)傳感器A采集輸送帶上部的危險(xiǎn)源紅外圖像，成像幀頻為30幀/s，采集到的圖像傳送到基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6，由事先安裝好的紅外圖像處理軟件對(duì)紅外圖像進(jìn)行處理，進(jìn)行危險(xiǎn)源判定①，輸出值為I值，表示發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)源，；紅外視覺(jué)傳感器陣列Y采集輸送帶下部的縱向撕裂紅外圖像，進(jìn)行縱撕事故判定②，將成像幀頻均降為10幀/s，第二紅外視覺(jué)傳感器B、第三紅外視覺(jué)傳感器C、第四紅外視覺(jué)傳感器D分別將采集到的紅外圖像傳送到基于ARM架構(gòu)6的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)，由事先安裝好的紅外圖像處理軟件計(jì)算該幀紅外圖像每個(gè)像素點(diǎn)的溫度情況，并將計(jì)算結(jié)果保存在基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6的緩存中，三個(gè)紅外視覺(jué)傳感器陣列異步工作，依次對(duì)運(yùn)行中的輸送帶進(jìn)行紅外圖像采集，分別將每幀采集到的紅外圖像與上一幀對(duì)應(yīng)紅外傳感器采集的紅外圖像的像素點(diǎn)溫度進(jìn)行對(duì)比，取N1、N2、N3表示三臺(tái)紅外圖像傳感器的紅外圖像變化系數(shù)，初值設(shè)為O，運(yùn)行后N1、N2有變化系數(shù)大于等于10，縱撕判定②輸出值為I。對(duì)危險(xiǎn)源判定①和縱撕事故判定②的輸出結(jié)果進(jìn)行或運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果為1，基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)6發(fā)出警報(bào)，縱撕事故判定②的優(yōu)先級(jí)高于危險(xiǎn)源判定①的優(yōu)先級(jí)，若①②輸出結(jié)果同時(shí)為1，IXD顯示屏顯示N2第11幀的紅外圖像。`
權(quán)利要求
1.一種輸送帶縱向撕裂視覺(jué)檢測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于是一種用紅外視覺(jué)傳感器系統(tǒng)同步采集輸送帶下部用以檢測(cè)縱向撕裂的紅外圖像以及輸送帶上部用以檢測(cè)危險(xiǎn)源的紅外圖像，將采集到的紅外圖像傳輸?shù)交贏RM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)下，用實(shí)現(xiàn)安裝好的紅外圖像處理軟件對(duì)紅外圖像進(jìn)行處理，一旦判定處理后的紅外圖像存在危險(xiǎn)源或發(fā)生縱向撕裂，立即發(fā)出警報(bào)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:第一紅外視覺(jué)傳感器(A)、第二紅外視覺(jué)傳感器(B)、第三紅外視覺(jué)傳感器(C)、第四紅外視覺(jué)傳感器(D)、上防爆護(hù)罩(I)、下防爆護(hù)罩(2)、上防爆云臺(tái)(3)、下防爆云臺(tái)(4)、防爆控制箱(5)、基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)(6)、CAN總線(7)和支架(8)，第一紅外視覺(jué)傳感器(A)、第二紅外視覺(jué)傳感器(B)、第三紅外視覺(jué)傳感器(C)、第四紅外視覺(jué)傳感器(D)為相同傳感器，第一紅外視覺(jué)傳感器(A)位于防爆護(hù)罩(I)內(nèi)通過(guò)CAN總線(7)與基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)(6)連接，ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)(6)由 S3C2440、6 個(gè) USB HOST、SDRAM 64MB、NAND FLASH Memory 64MB、LCD顯示屏8英寸液晶屏分辨率640 X 480、時(shí)鐘及復(fù)位電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和ADC組成，上防爆護(hù)罩(I)安裝在上防爆云臺(tái)(3)上，構(gòu)成紅外視覺(jué)傳感器組件(α )，紅外視覺(jué)傳感器組件(α )安裝于距離輸送帶上方lm-1.5m支架(8)上，由第二紅外視覺(jué)傳感器(B)、第三紅外視覺(jué)傳感器(C)和第四紅外視覺(jué)傳感器(D)按照1X3矩陣并排安裝，構(gòu)成紅外視覺(jué)傳感器陣列(Y )，紅外視覺(jué)傳感器陣列(Y )位于下防爆護(hù)罩⑵內(nèi)通過(guò)CAN總線(7)與基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)(6)連接，下防爆護(hù)罩(2)安裝在的下防爆云臺(tái)(4)上，構(gòu)成陣列組件(β )，陣列組件(β )安裝于位于煤倉(cāng)落料口處下輸送帶的下方沿輸送帶運(yùn)行方向略靠后的輸送帶大架上，基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)(6)操作系統(tǒng)為L(zhǎng)inux，內(nèi)裝有紅外圖像處理軟件，安裝在防爆控制箱(5)中，防爆控制箱(5)安裝在巷道壁上，防爆殼體按照國(guó)家煤礦安全標(biāo)準(zhǔn)GB3836.2-2000設(shè)計(jì)，電氣部分采用符合《煤礦安全規(guī)程》要求的本安型國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB3836.4-2000 設(shè)計(jì)， 供電系統(tǒng):基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái):+5VDC 四個(gè)紅外視覺(jué)傳感器:+12VDC 測(cè)溫范圍:-40 °C -120°C 工作溫度:-40°C -60°C 檢測(cè)準(zhǔn)確率:98% 像素:320 X 240 測(cè)量精度:±2°C 成像幀頻:30幀/s 輸送帶寬度:0.6-2.4m 檢測(cè)輸送帶運(yùn)行速度:< 6m/s 防爆標(biāo)準(zhǔn):GB3836.2-2000 GB3836.4-2000。
2.權(quán)利要求1所述一種輸送帶縱向撕裂視覺(jué)檢測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用方法，其特征在于，第一紅外視覺(jué)傳感器(A)采集輸送帶上部的危險(xiǎn)源紅外圖像，成像幀頻為30幀/s，采集到的圖像傳送到基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)(6)，由事先安裝好的紅外圖像處理軟件對(duì)紅外圖像進(jìn)行處理，進(jìn)行危險(xiǎn)源判定①，利用煤類物質(zhì)與非煤類物質(zhì)紅外波長(zhǎng)的不同，采集到紅外圖像不同的原理，通過(guò)紅外圖像處理軟件進(jìn)行圖像識(shí)別，并輸出判定值，O值表示未發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)源，I值表示發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)源，；紅外視覺(jué)傳感器陣列(Y)采集輸送帶下部的縱向撕裂紅外圖像，進(jìn)行縱撕事故判定②，將成像幀頻均降為10幀/S，第二紅外視覺(jué)傳感器(B)、第三紅外視覺(jué)傳感器(C)、第四紅外視覺(jué)傳感器(D)分別將采集到的紅外圖像傳送到基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)(6)，由事先安裝好的紅外圖像處理軟件計(jì)算該幀紅外圖像每個(gè)像素點(diǎn)的溫度情況，并將計(jì)算結(jié)果保存在基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)(6)的緩存中，第二紅外視覺(jué)傳感器(B)、第三紅外視覺(jué)傳感器(C)、第四紅外視覺(jué)傳感器(D)異步工作，依次對(duì)運(yùn)行中的輸送帶進(jìn)行紅外圖像采集，分別將每幀采集到的紅外圖像與上一幀對(duì)應(yīng)紅外傳感器采集的紅外圖像的像素點(diǎn)溫度進(jìn)行對(duì)比，取NI、N2、N3表示三臺(tái)紅外圖像傳感器的紅外圖像變化系數(shù)，初值設(shè)為0，當(dāng)同一像素點(diǎn)溫度變化大于2°C，對(duì)應(yīng)紅外圖像傳感器的紅外圖像變化系數(shù)累加1，若連續(xù)5幀紅外圖像變化系數(shù)沒(méi)有改變，對(duì)應(yīng)變化系數(shù)重置為0，當(dāng)N1、N2、N3中有2個(gè)變化系數(shù)大于等于10，縱撕判定②輸出值為I，否則輸出值為0，對(duì)危險(xiǎn)源判定①和縱撕事故判定②的輸出結(jié)果進(jìn)行或運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果為O不做任何處理，運(yùn)算結(jié)果為1，基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)(6)發(fā)出警報(bào)，LCD顯示屏顯示引起判定輸出結(jié)果變?yōu)镮的 圖像，顯示的危險(xiǎn)源判定的紅外圖像為識(shí)別到有非煤類物質(zhì)的那幀圖像；顯示的縱撕判定的紅外圖像為第二個(gè)變化系數(shù)變?yōu)?0時(shí)的紅外圖像，設(shè)置縱撕事故判定②的優(yōu)先級(jí)高于危險(xiǎn)源判定①的優(yōu)先級(jí)，若①②輸出結(jié)果同時(shí)為I，顯示縱撕事故判定②對(duì)應(yīng)的紅外圖像 。
全文摘要
一種輸送帶縱向撕裂視覺(jué)檢測(cè)與預(yù)警的系統(tǒng)及應(yīng)用方法，屬于煤礦設(shè)備在線測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。其特征在于是一種利用紅外視覺(jué)傳感器系統(tǒng)與基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)結(jié)合的方式進(jìn)行檢測(cè)，精確對(duì)輸送帶正在進(jìn)行的縱向撕裂故障與隱含的危險(xiǎn)源判斷，從兩個(gè)層面對(duì)輸送帶進(jìn)行檢測(cè)與預(yù)警，保證輸送帶安全作業(yè)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)在無(wú)光條件下正常獲取圖像信息，避免了傳統(tǒng)視覺(jué)檢測(cè)使用普通工業(yè)相機(jī)必須加以輔助背光源的缺陷，克服了傳統(tǒng)視覺(jué)檢測(cè)儀器安裝復(fù)雜，耗能嚴(yán)重，無(wú)法應(yīng)用于復(fù)雜工作環(huán)境，檢測(cè)效果不理想的缺點(diǎn)，最大限度降低輸送帶損害度，從根本上降低了事故發(fā)生可能性與事故發(fā)生后帶來(lái)的危害性，全方位保障輸送帶安全運(yùn)輸，降低了工作成本，有效提高了工作效率。
文檔編號(hào)B65G43/02GK103213823SQ201310089279
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月20日
發(fā)明者喬鐵柱, 趙弼龍, 陳昕, 靳寶全, 王峰 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)