[发明专利]一种钢丝绳横向空间振动测量的方法

说明书

本发明公开了一种钢丝绳横向空间振动测量的方法，通过两部相互垂直的高速摄像机采集钢丝绳振动图像后经计算机钢丝绳振动检测程序在图像上选定相同的区域，对选定区域进行二值化处理得到该区域图像的01矩阵，通过计算得出钢丝绳形心在宽度方向上像素坐标值，根据图像与背景的比例尺和在宽度方向上的像素坐标，求出选定区域内钢丝绳形心在背景屏平面内的实际位移，在一个时间段内选定多个不同区域中的钢丝绳形心振动轨迹，通过连接选定的不同区域的同一时刻钢丝绳形心空间位置的坐标，得到t时刻钢丝绳空间振动形态，本发明以非接触的测量方式，静止的测量终端，可调的大检测量程，满足所有以钢丝绳为传动方式的系统的钢丝绳横向空间振动检测。

技术领域

本发明涉及一种钢丝绳横向空间振动测量的方法，特别是基于高速摄像机图像采集及计算机图像处理原理测定钢丝绳横向空间振动的方法。

背景技术

矿井提升机作为矿山运输的关键设备，承担着煤炭和矿石的提升、人员的升降、材料和设备的运送任务，是联系井下与地面的重要设备。钢丝绳作为提升系统的主要传动方式，其横向振动直接影响到提升过程的稳定性和钢丝绳的疲劳寿命，当钢丝绳横向振动位移过大时可能会与周围物体发生接触性干涉，严重威胁到提升过程的安全性。

现有技术中对钢丝绳的横向振动的检测大多是在某一平面内的振动的测量，即钢丝绳上某一截面上的质心在垂直于钢丝绳轴向平面内的振动测量，目前还没有一种钢丝绳横向振动测量方法是针对钢丝绳空间振动形态设计的，钢丝绳的空间振动形态不仅真实反映钢丝绳的振动特性，而且还可以反映出钢丝绳横向振动沿钢丝绳传播的历程，这对钢丝绳横向振动特性的研究来说意义重大。现有技术中对钢丝绳的横向振动的检测大多是接触式测量，即将传感器安装在钢丝绳上，如此测量会带来附加干扰，申请号为201410577225.3的中国专利公开看一种轴向移动绳横向振动测系统的方法，该方法采用了将激光式位移传感器安装在移动绳的上方，并与移动绳同步运行，具体实施难度大且运行过程中激光位移传感器自身是否振动难以保证，从而无法保证测量的准确性，还有申请号为201510562399.7的中国专利，以光幕式激光位移传感器测量钢丝绳的横向振动，但光幕式激光位移传感器若要检测钢丝绳较大位移(如提升机卷筒附近钢丝绳平行于卷筒轴线方向的位移)，不得不增加激光传感器的数量，因此测量成本将大幅提升，目前研究学者已经提出了多种数值计算方法来求解钢丝绳的振动问题，但并没有提出可以用于验证这些数值计算算法求解钢丝绳振动问题正确性的方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于高速摄像机图像采集及计算机图像处理原理测定钢丝绳横向空间振动的方法，采用本技术方案，减少了振动测量的准备工作，降低了成本，且方便、准确地测出钢丝绳的空间振动轨迹以及空间振动形态，进而得出一段时间内钢丝绳在空间内振动形态变化规律。

为了达到上述技术目的，本发明所采用的技术方案如下：一种钢丝绳横向空间振动测量的方法，具体包括以下步骤：

(a)、设置图像采集系统，图像采集系统由相互垂直设置的两部高速摄像机和与两部高速摄像机相对应设置的两部背景屏组成，钢丝绳竖直设置在两部高速摄像机与两部背景屏之间且与两部背景屏平行；

(b)、在两部背景屏上各设定出两部高速摄像机拍摄区域的实际高度和实际宽度；

(c)、通过计算机钢丝绳横向振动检测程序加载两部高速摄像机同步同频率拍摄出的两组图像，将其中一组图像宽度设为X轴、高度设为Z轴，并在图像上选定区域M，将另一组图像的宽度设为Y轴，图像高度设为Z轴，在图像上选定出一个区域K，选取的区域M和区域K在图像高度Z轴上位置相同；

(d)、以区域M的高度m像素和宽度n像素定义一个m×n的矩阵A，在计算机中开辟一个m×n矩阵A内存，通过自适应阈值分割算法设定全局阈值将区域M进行二值化处理，并得到区域M图像的01矩阵A，同理以区域K的高度q像素和宽度p像素定义一个q×p的矩阵B，通过自适应阈值分割算法设定全局阈值，将区域K进行二值化处理，并得到区域K图像的01矩阵B；