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带式运输机具有成本低,通用性强,运输距离长,连续性好,运力大和易于集成等特点,被广泛应用于矿山、物流、冶金等国民经济的各行各业。尤其是在煤矿,胶带运输机是关乎正常生产任务和井下生命安全的关键机电设备。但由于其较大的工作负荷和运输距离长的特点而带来的保护困难,输送机胶带(皮带)常因堆叠、卡压、摩擦、钢丝绳抽芯等原因而产生撕裂。因胶带运输机的运行特性,胶带撕裂的特征大部分为纵向撕裂。而一旦纵向撕裂发生,在胶带快速运行的状态下如停车不及时,撕裂情况可能会快速延伸扩张。由于输送机的胶带成本占比较高,更换撕裂皮带也会带来不菲的维修费用,加上皮带机故障对生产的影响,纵向撕裂带来的直接和间接经济损失严重。故胶带输送机胶带的纵向撕裂检测具有重要的意义。现有的撕裂检测技术多少存在成本高、准确率低、误报、环境要求高和可靠性不好等问题,故现在缺乏能应用于生产实际的成熟技术。本文借鉴机器视觉技术,采用图像检测的方法对纵向撕裂进行检测,开发了测试软件,并且搭建了硬件系统。该方法具有实时、无损、成本低和准确率高等优点,能够有效的完成撕裂检测的任务。
本课题完成的主要工作有:
1、分析了胶带撕裂的主要原因,在对现有的撕裂检测技术优缺点对比的基础上选择了以视觉检测技术为基础的检测方法;
2、搭建实验平台,以真实撕裂图片为研究对象,用MATLAB为工具对比了图像的预处理、图像增强、图像分割等图像处理技术中的各种常用算法的效果,验证了其在撕裂检测应用中的有效性,并选择出最优的图像处理流程组合,最后提出图像识别和撕裂判断的思路和方法,完成了算法的研究;
3、选用工业CCD灰度相机采集图像,IEEE1394标准接口和光纤实现图像信号的远距离传输,并用高性能1394图像采集卡采集图像信号,PLC电控系统实现控制和报警,完成了系统硬件平台的搭建和选型;
4、运用OPC技术和DataSocket技术解决了上位机软件与控制报警PLC的通讯问题;
5、以LabVIEW作为上位机,利用LabVIEW中的IMAQ vision图像处理Ⅵ库编写了机器视觉测试平台软件,软件能够采集图像,包含图像滤波、边缘检测和形态学检测等常用的图像处理功能,并实现了阈值报警和实时性检测等功能;
6、进行了一次现场实验,提出了系统在实际应用中的问题和改进方向。
本课题的研究以实验论证和新方法探索相结合的方式开展,过程中所有的实验和测试均用真实采集到的撕裂胶带图片作为研究对象,处理算法和结果数据真实可靠,具有较强的参考价值。在图像增强领域,作者经过探索和思考,提出了利用形态学去背景干扰以突出有效特征的算法;在图像识别部分将形态学细化处理方法引入以识别裂纹骨架特征;以及思考提出了对图像增强要求较低的套模法裂纹识别方法等;文章在包括之上所指出的方法在内的多处地方都体现出创新性。在每一项对比实验的开展、验证实验的设计和现场实验的实施,以及问题的提出、解决等课题进行的每一个过程中,也都凝聚着作者思考的结晶。本系统实现基础好,可实现胶带运输机胶带的在线无损检测,在实验过程中体现出优秀而稳定的性能,达到了预期的目标,该方法在胶带纵向撕裂检测中独具优势。