机器视觉的带式输送机监控系统中输送带积水检测研究

【摘要】：带式输送机是现代化生产中的连续运输设备,具有运量大、运距远、能耗小、运费少、效率高等优点,广泛应用于港口、煤炭、矿山等领域。由于带式输送机的输送带上表面的横截面为弧形,在露天环境下下雨或洒水除尘等情况时,带式输送机的输送带上表面极易产生积水,输送带上表面积水如不清理,带式输送机开机运输物料时将会造成运输物料的洒落,增加运输物料水分,如果运输煤炭则会降低其发热量。因此需在开机运输物料前对输送带上表面积水进行清理。目前,带式输送机监控系统没有积水自动检测与清理功能,清理积水的方法是不管上表面有无积水开机时开启积水清理装置,带式输送机空载运行一圈后再运输物料;或者人工检测积水,当发现输送带上表面有积水时,开启积水清理装置,清理积水后再运输物料。上述方法影响带式输送机的使用寿命,消耗电能,增加工作量。本文提出了一种基于机器视觉的带式输送机监控系统中输送带积水检测方案,采用以太网工业面阵相机采集输送带上表面图像,通过以太网传输给带式输送机监控系统,其上位机对输送带上表面图像进行处理,利用积水检测算法实现对输送带上表面的积水检测并计算积水面积,当积水面积超过设定值时控制积水清理装置清理积水,实现了输送带积水的实时检测和控制积水清理装置清理积水功能;研究了图像预处理算法,给出了输送带上表面图像的预处理算法,提高了图像质量;提出了一种基于自适应阈值的输送带上表面积水检测及积水面积计算算法,通过定义感兴趣区域取得输送带上表面的分割图像,计算输送带上表面图像像素均值作为自适应阈值,利用积水的亮度特征通过自适应阈值分割图像中的积水区域,再根据积水区域的轮廓计算积水面积;采用UDP/IP协议和GigE Vision协议编写了工业面阵相机与上位机的通信软件,实现了工业面阵相机与上位机的通信;采用OpenCV图像算法库和C++编写了上位机积水检测软件;搭建了输送带积水检测实验平台,并进行了实验,实验结果表明该积水检测方案和算法实现了带式输送机中输送带积水的实时检测、计算积水面积和控制积水清理装置清理积水功能,提高了带式输送机的使用寿命,节能降耗,减少工作量。本文所研究的积水检测技术可用于基于以太网的带式输送机监控系统,具有实时性好,准确性高等优点,在港口、煤炭、矿山等领域具有广泛应用前景。