一种基于机器视觉监测传送带横向偏移的方法与流程

本发明涉及一种基于机器视觉监测传送带横向偏移的方法，属于传送带监测方法。

背景技术：

1、传送皮带作为一种重要的转运机械，在工业生产中得到广泛的应用。在传送皮带运行过程中会发生各种不可避免的故障，其中皮带横向偏移，也就是皮带跑偏是最为常见的故障，故障的发生会对生产单位造成不可估计的经济损失以及安全隐患，进而影响安全生产。

2、目前国内外对皮带横向偏移的监测方法有两种，硬件监测、软件监测。硬件监测中有超声波监测方法，其成本较高；设置跑偏传感器的监测方法，其可靠性偏低，存在较高的失灵概率。软件监测方法，通过工业相机对皮带进行图像采集，一种是对图像中的目标进行监测，通过目标大小判断，需要使用算法对目标进行训练，时间成本较高；另一种是对图像进行感兴趣区提取并进行图像分割处理，通过算法分析皮带位置判断是否横向偏移。

3、因此，需要一种图像处理方法，能够低成本、低失灵率、快速的处理图像识别皮带边缘，监测皮带位置。起到及时预警的作用，提高传送皮带的运行可靠性，提前预测，降低事故发生率。

技术实现思路

1、本发明目的是提供一种基于机器视觉监测传送带横向偏移的方法，通过对图像进行预处理，处理结果采用随机抽样一致算法，计算出传送皮带的左右边线，将传送皮带的左右边线包括的区域显示在源图像中，计算出竖直中分线的坐标信息，与工业相机视角的竖直中分线进行比较，连续超过设定的阈值，则表示传送皮带发生横向偏移；提高了检测精度，对运行的皮带横向偏移进行程度进行反馈，可以提高皮带安全运行的可靠性，降低维护成本，有效地解决了背景技术中存在的上述问题。

2、本发明的技术方案是：一种基于机器视觉监测传送带横向偏移的方法，包含以下步骤：

3、（1）工业相机连续拍摄传送皮带，传送皮带边缘选取四个点，左侧两个，右侧两个，作为透视处理的依据，同时左侧两点之间的连线，作为左边线的初始值，右侧两点之间的连线，作为右边线的初始值；另选出左侧两个托辊的位置点，和右侧对应位置的两个托辊的位置点作为四个固定参考点；

4、（2）工业相机以固定角度拍摄传送皮带，将图像进行透视处理；

5、（3）将图像进行灰度处理，并进行索贝尔算子边缘检测、噪点处理、非竖直线处理和霍夫直线检测，将图像中的所有直线检测出来；

6、（4）将检测出来的直线按照直线斜率区分左侧直线组和右侧直线组，再按照偏离中心的距离，过滤掉处于靠近中心这种不良直线段；直线上的所有点代入随机抽样一致算法，算法将输入样本分成两个大的子集，既内点和外点，外点属于离散程度大的误差点，内点属于集中点，算法从输入样本集合的内点的随机子集中学习模型，算法输出由内点拟合的直线方程，分别代入左侧直线组和右侧直线组，代入方程，求解出左边线和右边线的端点坐标信息，分别延长左边线和右边线的长度到四个固定参考点所围成的四边形边界上；

7、（5）将左边线和右边线显示在源图像中，计算四个固定参考点围成四边形的竖直中分线，该竖直中分线将四个固定参考点围成的四边形分成左右面积相等的两个区域，两个区域的面积分别命名为左侧固定面积ls和右侧固定面积rs；再分别计算步骤（4）中的左边线、右边线的端点与竖直中分线所围成的四边形，左边线与竖直中分线围成的区域面积lls，右边线与竖直中分线围成的区域面积rls；计算面积占比，皮带在左侧的面积占比lp=lls/ls，皮带在右侧的面积占比rp=rls/rs，若皮带居中，则lp=rp，若偏左，则lp<rp，反之偏右，若皮带在偏左的情况下，lp逐渐增大至100%，则表示皮带跑偏到极限位置，立即停机处理。

8、所述工业相机以固定角度拍摄传送皮带之前，先对工业相机进行成像的畸形矫正。

9、所述步骤（1）中，在透视结果图中，左边线的初始值和右边线的初始值平行。

10、所述工业相机成像的畸形矫正，应用黑白棋盘纸，使用工业相机对黑白棋盘纸进行多角度拍摄，取多张进行矫正参数计算，将矫正系数带入到矫正函数中处理，获得矫正后的图像。

11、所述步骤（2）中，透视处理时计算两个透视参数，一个是透视使用的参数，另一个是反透视参数，用于还原图像。

12、所述步骤（3）中，索贝尔算子边缘检测选择横向或纵向的边缘进行提取。

13、所述步骤（3）中，霍夫直线检测过程中对检测出的非竖直线段进行过滤，保留竖直线段，并按照线段在屏幕中的位置，区分左侧线段集和右侧线段集。

14、对左侧线段集和右侧线段集分别处理，将线段所有点使用随机抽样一致算法拟合出边线。

15、本发明的有益效果是：通过对图像进行预处理，处理结果采用随机抽样一致算法，计算出传送皮带的左右边线，将传送皮带的左右边线包括的区域显示在源图像中，计算出竖直中分线的坐标信息，与工业相机视角的竖直中分线进行比较，连续超过设定的阈值，则表示传送皮带发生横向偏移；提高了检测精度，对运行的传送皮带横向偏移进行程度进行反馈，可以提高传送皮带安全运行的可靠性，降低维护成本。

1.一种基于机器视觉监测传送带横向偏移的方法，其特征在于包含以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉监测传送带横向偏移的方法，其特征在于：工业相机以固定角度拍摄传送皮带之前，先对工业相机进行成像的畸形矫正。

3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉监测传送带横向偏移的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，在透视结果图中，左边线的初始值和右边线的初始值平行。

4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉监测传送带横向偏移的方法，其特征在于：所述工业相机成像的畸形矫正，应用黑白棋盘纸，使用工业相机对黑白棋盘纸进行多角度拍摄，去多张进行矫正参数计算，将矫正系数带入到矫正函数中处理，获得矫正后的图像。

5.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉监测传送带横向偏移的方法，其特征在于：所述步骤（2）中，透视处理时计算两个透视参数，一个是透视使用的参数，另一个是反透视参数，用于还原图像。

6.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉监测传送带横向偏移的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，索贝尔算子边缘检测选择横向或纵向的边缘进行提取。

7.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉监测传送带横向偏移的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，霍夫直线检测过程中对检测出的非竖直线段进行过滤，保留竖直线段，并按照线段在屏幕中的位置，区分左侧线段集和右侧线段集。

8.根据权利要求7所述的一种基于机器视觉监测传送带横向偏移的方法，其特征在于：对左侧线段集和右侧线段集分别处理，将线段所有点使用随机抽样一致算法拟合出边线。