输送带纵向撕裂机器视觉在线监控系统研究

发布时间：2017-12-21 02:09

  本文关键词：输送带纵向撕裂机器视觉在线监控系统研究　出处：《太原理工大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：带式输送机是散装物料大量运输的重要方式,具有成本低,长距离,运量大的优势。输送带是带式输送机上的重要组成部分,由于散状物料中有时会有尖锐的杂质,例如煤炭中的矸石、锚杆等,在下落到输送带表面上时可能会砸穿输送带,造成输送带的纵向撕裂。输送带纵向撕裂一旦发生会造成厂矿停机,造成经济损失,严重时还有可能引发火灾造成严重的后果。因此,输送带纵向撕裂的实时检测就是一个亟待解决的问题。输送带纵向撕裂主要有接触式和非接触式两大类检测方法,接触式检测方法大多有灵敏度低的问题,非接触式检测方法中,视觉检测是近年来研究的热门方向。本文根据当前输送带纵向撕裂检测领域的研究现状,为了实现输送带纵向撕裂的实时、可靠检测和检测到撕裂时控制停机,深入研究了基于可见光CCD的纵向撕裂检测以及定位方法,并设计了输送带纵向撕裂的监控系统。本文的主要研究内容如下:根据输送带纵向撕裂的国内外近年的研究现状,提出了基于可见光CCD相机和激光线光源的纵向撕裂目标检测原理。研究了图像预处理方法,角点检测算法,直线检测算法以及圆形检测算法,并根据FAST角点检测算法、改进的概率Hough变换(PPHT)直线检测算法和2-1 Hough变换(21HT)圆形检测算法,研究设计了基于图像特征提取的纵向撕裂检测和定位的原理和方法。基于纵向撕裂检测原理和定位原理,设计了一个小型化的纵向撕裂检测无线传感器节点,用于实现纵向撕裂的检测及定位功能。节点使用NVIDIA Jetson TK1嵌入式GPU平台进行图像处理;节点内的检测软件实现了纵向撕裂检测和定位的原理和方法,使用C++编写,同时基于OpenCV视觉库,保证了处理速度,并使用Qt设计编写了一个用来调试的用户界面;节点使用无线网络,可通过无线网络连接到井下光纤环网,实现检测数据到上位机数据库的实时上传;数据库使用MongoDB数据库,用来保存历史数据。根据设计的纵向撕裂检测无线传感器节点,搭建了纵向撕裂检测系统。将速度传感器、纵向撕裂检测无线传感器节点以及上位机连接起来,实现了从图像采集、处理到结果分析、定位到数据上传的功能;搭建了实验平台对检测系统进行了实时性和准确性的研究测试,测试结果表明本文提出的方法有良好的实时性和准确性,满足输送带纵向撕裂检测的要求。为了实现检测到纵向撕裂时的停机控制,设计了控制方案实验平台。该平台使用西门子S7-300 PLC,通过编写程序控制变频器实现调速功能及启动停机功能。上位机与PLC之间通过OPC服务器进行通讯。使用C#编写了OPC客户端软件连接检测系统,用来实现检测到纵向撕裂的停机操作。本文提出的监控系统,实现了在井下对矿用输送带纵向撕裂检测传感器节点的小型化和网络化,以及输送带纵向撕裂的实时检测、缺陷定位和数据网络传输,实现了检测输送带纵向撕裂与控制停机的自动化,对于提高矿用输送带运行的安全性有重要意义。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH222;TP391.41

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本文编号：1314260