一种链篦机台车侧板裂缝的安全预警方法技术

本发明专利技术涉及烧结球团机械设备故障检测技术领域，为一种链篦机台车侧板裂缝的安全预警方法，所述方法包括：通过摄像机对实时采集到的链篦机台车侧板运行的视频数据，使用DeepLabv3+处理视频数据中各帧图像，识别链篦机台车侧板边界与台车侧板裂缝，将台车侧板边界数据与台车侧板裂缝参数数据以集合形式保存，对台车侧板裂缝提取骨架图与连通域判断，依据台车侧板裂缝参数数据与台车侧板边界数据相对关系进行分析运算，判断当前链篦机台车侧板的损坏情况，判断侧板裂缝是否影响工业安全生产，并进行安全预警。相比人工侧板裂缝安全检测，检测效率及准确率更高，同时提高实际安全生产，节约了人力成本，保障企业的经济效益。益。益。

【技术实现步骤摘要】
一种链篦机台车侧板裂缝的安全预警方法


[0001]本专利技术涉及烧结球团机械设备故障检测
，具体涉及一种链篦机台车侧板裂缝的安全预警方法。

技术介绍

[0002]链篦机
‑
回转窑球团工艺是目前钢铁企业在工业生产中常用的球团生产方法，链篦机是其中最关键的设备。由于链篦机台车经常在高温高压与常温常压交变的环境下工作，因此链篦机台车侧板容易产生裂缝，裂缝达到一定大小时，侧板会破碎甚至掉落，导致烧结球团掉落等生产严重事故，影响实际生产安全，易造成重大经济损失。
[0003]目前，链篦机台车侧板裂缝的检测主要还是依靠人工观测，存在费时、费力、工作环境恶劣、易出错等问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种链篦机台车侧板裂缝的安全预警方法，解决了以上所述的链篦机台车侧板裂缝的检测效率低且容错率低的技术问题。
[0005]本专利技术为解决上述技术问题提供了一种链篦机台车侧板裂缝的安全预警方法，包括：
[0006]首先采集烧结厂运行链篦机台车侧板的视频数据，对视频数据中帧图像进行台车侧板裂缝与侧板边界检测识别；
[0007]然后对台车侧板裂缝处理得到台车侧板裂缝骨架图像，通过分析处理侧板边界和裂缝骨架图像数据，构建侧板裂缝安全预警算法，确定台车侧板裂缝的安全状态，维护生产安全。
[0008]可选的，所述采集烧结厂运行链篦机台车侧板的视频数据具体包括：摄像机装置、支架、视频图像处理服务器、光纤、补光装置和显示终端；
[0009]摄像机装置安装于链篦机台车侧板正前方，用于采集链篦机台车侧板的视频图像；视频图像处理服务器用于执行及处理整个过程中产生的数据；补光装置用于在所述摄像机装置采集图像时进行补光；显示终端用于显示报警信息与触发报警时的检测效果图和侧板编号。
[0010]可选的，在链篦机台车侧板旁边安置裂缝检测摄像机将实时获取侧板现场视频图像，侧板现场视频图像经交换机传输到视频图像处理服务器中进行算法处理，得到每张图像的裂缝的骨架提取图，当裂缝处于安全预警的阈值时，进行报警提示，当触发安全预警时，侧板号牌记录摄像机实时记录对应侧板编号，视频图像处理服务器将检测图像、报警提示及侧板号牌记录摄像机实时记录的侧板编号通过显示终端传输给现场工程师，以指导工业生产。
[0011]可选的，利用语义分割模型DeepLabv3+训练之前收集到的台车侧板裂缝图片数据集，通过调用训练好的模型对帧图像进行侧板裂缝与侧板边界进行检测；
[0012]利用基于HSV颜色空间分割法将识别出裂缝的掩膜区域与背景分离重组，采用高斯滤波的方法消去图像噪声，利用FloodFill漫水填充算法对图像空洞区域进行填充，进而获得侧板裂缝的骨架图像。
[0013]可选的，获取台车侧板的边界数据，保存为可选的，获取台车侧板的边界数据，保存为其中为侧板边界识别框左上角坐标，其中为侧板边界识别框右下角坐标；其中i为帧图像中的第i个侧板检测框；侧板裂缝骨架图的数据保存为其中k为帧图像中的第k个侧板裂缝，其中一组为裂缝的像素坐标点，1,2
……
n为一条裂缝在帧图像中的像素点坐标；是否是同一条裂缝则通过判断裂缝骨架是否有不连通区域，若存在不连通区域，即为多条裂缝。
[0014]可选的，通过同一帧图像中的裂缝骨架数据与侧板边界数据进行比较，满足式(1)，则第k条裂缝属于第i个侧板之中；
[0015][0016]满足公式(1)，则数据构建新的数据集，如：新的数据集中包含某一帧图像中的某一侧板边界数据，以及该侧板边界中的裂缝数据，k表示该侧板边界中的裂缝数量，i表示这一帧图像中第i个侧板边界，以将每一帧图像中的侧板边界中的裂缝分到不同的数据集中。
[0017]可选的，获取帧图像中同一侧板边界与其裂缝数据，遍历裂缝数据中裂缝每一位置与该侧板边界的水平距离和垂直距离，找到不同两点所对应的距离最小值L1与L2，设置安全预警的安全阈值sl 如公式(2)所示，根据工业生产实际情况进行调整修改此安全阈值。
[0018][0019]比较L1+L2是否小于安全阈值sl：
[0020]若L1+L2小于安全阈值sl，进行安全预警，将台车侧板裂缝帧图像及其编号显示在检测人员的界面上，及时进行处理；
[0021]若L1+L2大于安全阈值sl，则认为该裂缝暂时还处于安全状态，无需实时处理，保存该裂缝图像，待链篦机定期维修时处理。
[0022]可选的，找到不同两点所对应的距离最小值L1与L2，具体包括：
[0023]首先通过公式(3)先取出最小值T1：
[0024][0025]T1对应的像素点坐标为P点即为该裂缝离左边界最近的点；
[0026]之后通过公式(4)取出最小值T2：
[0027][0028]T2对应的像素点坐标为若Q点坐标与P点坐标相同或者两点距离小于1.2sl，去除Q点对应的值重新取Q 点，直至取出，Q点为该裂缝离右边界最近的点；
[0029]通过公式(5)取出最小值T3：
[0030][0031]T3对应的像素点坐标为若R点坐标与P点坐标相同，比较T3与T1的大小，保留二者中较小的，假设为T1，保留T1，重新取点R，将集合中的R对应的删除，依据公式重新取 T3，直至取出，R点即为该裂缝离上边界最近的点；
[0032]通过公式(6)取出最小值T4：
[0033][0034]T4对应的像素点坐标为若S点坐标与R点坐标相同，去除S点对应的值重新取S点，若S点坐标与P点坐标相同，比较T4与T1的大小，保留二者中较小的，假设为T1，保留T1，重新取点S，将集合中的S对应的删除，依据公式重新取T3，直至取出，S点即为该裂缝离下边界最近的点；
[0035]从T1，T2，T3，T4中，取出最小的两个值，假设为T1和T2，其对应的点为和计算二者间的距离计算二者间的距离
[0036]若l≤1.2sl，则说明P、Q过于接近，保留T1和T2中较小的值，假设T1较小，保留T1与其所对应的点P，去除较大的值T2，并按照之前的方式重新取T2与其所对应的Q点，重新取出的Q点不能与 R或S的坐标相同，若相同，需比较所对应值的大小，保留较小的值，去除较大值，并重新取较大值对应的点，重复上述步骤；
[0037]若l＞1.2sl，将T1，T2，T3，T4中较小的两个值保存为L1与 L2；其中sl的系数1.2根据实际情况进行修改调整。
[0038]可选的，台车侧板多条裂缝的安全状态算法，具体包括：
[0039]多条裂缝，分为两种：一种多条裂缝，每条裂缝之间相隔较远；二是多条裂缝，但存在两条或两条以上的裂缝之间距离相近；
[0040]判断裂缝之间的距离是否相近，依据帧图像中多条裂缝的像素点坐标集合：
[0041][0042]对帧图像中同一侧板边界内不同裂缝的像素点位置坐标两两进行计算其距离，若同一侧板边界内两条裂缝最小距离满足如下式(7)，则认为该侧板内的这两条裂缝相隔较近，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种链篦机台车侧板裂缝的安全预警方法，其特征在于，包括：首先采集烧结厂运行链篦机台车侧板的视频数据，对视频数据中帧图像进行台车侧板裂缝与侧板边界检测识别；然后对台车侧板裂缝处理得到台车侧板裂缝骨架图像，通过分析处理侧板边界和裂缝骨架图像数据，构建侧板裂缝安全预警算法，确定台车侧板裂缝的安全状态，维护生产安全。2.根据权利要求1所述的链篦机台车侧板裂缝的安全预警方法，其特征在于，所述采集烧结厂运行链篦机台车侧板的视频数据具体包括：摄像机装置、支架、视频图像处理服务器、光纤、补光装置和显示终端；摄像机装置安装于链篦机台车侧板正前方，用于采集链篦机台车侧板的视频图像；视频图像处理服务器用于执行及处理整个过程中产生的数据；补光装置用于在所述摄像机装置采集图像时进行补光；显示终端用于显示报警信息与触发报警时的检测效果图和侧板编号。3.根据权利要求2所述的链篦机台车侧板裂缝的安全预警方法，其特征在于，在链篦机台车侧板旁边安置裂缝检测摄像机将实时获取侧板现场视频图像，侧板现场视频图像经交换机传输到视频图像处理服务器中进行算法处理，得到每张图像的裂缝的骨架提取图，当裂缝处于安全预警的阈值时，进行报警提示，当触发安全预警时，侧板号牌记录摄像机实时记录对应侧板编号，视频图像处理服务器将检测图像、报警提示及侧板号牌记录摄像机实时记录的侧板编号通过显示终端传输给现场工程师，以指导工业生产。4.根据权利要求1或2所述的链篦机台车侧板裂缝的安全预警方法，其特征在于，利用语义分割模型DeepLabv3+训练之前收集到的台车侧板裂缝图片数据集，通过调用训练好的模型对帧图像进行侧板裂缝与侧板边界进行检测；利用基于HSV颜色空间分割法将识别出裂缝的掩膜区域与背景分离重组，采用高斯滤波的方法消去图像噪声，利用FloodFill漫水填充算法对图像空洞区域进行填充，进而获得侧板裂缝的骨架图像。5.根据权利要求1所述的链篦机台车侧板裂缝的安全预警方法，其特征在于，获取台车侧板的边界数据，保存为侧板的边界数据，保存为其中为侧板边界识别框左上角坐标，其中为侧板边界识别框右下角坐标；其中i为帧图像中的第i个侧板检测框；侧板裂缝骨架图的数据保存为其中k为帧图像中的第k个侧板裂缝，其中一组为裂缝的像素坐标点，1,2
……
n为一条裂缝在帧图像中的像素点坐标；是否是同一条裂缝则通过判断裂缝骨架是否有不连通区域，若存在不连通区域，即为多
条裂缝。6.根据权利要求5所述的链篦机台车侧板裂缝的安全预警方法，其特征在于，通过同一帧图像中的裂缝骨架数据与侧板边界数据进行比较，满足式(1)，则第k条裂缝属于第i个侧板之中；满足公式(1)，则数据构建新的数据集，如：新的数据集中包含某一帧图像中的某一侧板边界数据，以及该侧板边界中的裂缝数据，k表示该侧板边界中的裂缝数量，i表示这一帧图像中第i个侧板边界，以将每一帧图像中的侧板边界中的裂缝分到不同的数据集中。7.根据权利要求1或6所述的链篦机台车侧板裂缝的安全预警方法，其特征在于，获取帧图像中同一侧板边界与其裂缝数据，遍历裂缝数据中裂缝每一位置与该侧板边界的水平距离和垂直距离，找到不同两点所对应的距离最小值L1与L2，设置安全预警的安全阈值sl如公式(2)所示，根据工业生产实际情况进行调整修改此安全阈值；比较L1+L2是否小于安全阈值sl：若L1+L2小于安全阈值sl，进行安全预警，将台车侧板裂缝帧图像及其编号显示在检测人员的界面上，及时进行处理；若L1+L2大于安全阈...

【专利技术属性】
技术研发人员：王月明，陈甜甜，陈蕊，张建东，石春芳，吴永刚，张继凯，
申请(专利权)人：内蒙古科技大学，
类型：发明
国别省市：