[发明专利]一种基于机器视觉的钢丝绳表面缺陷在线检测方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉的钢丝绳表面缺陷在线检测方法及装置，通过在钢丝绳周围均匀布设三个工业相机，从三个角度对移动的钢丝绳表面图像进行连续采样；由上位机对图像进行处理，得到各段钢丝绳表面三个角度的图像上两条边缘直线段之间的距离，利用标定参数将其转化成实际距离，以此判断各段钢丝绳表面三个角度上是否出现直径变化缺陷；再对图像进行断丝模板匹配，获取结果矩阵，根据各段钢丝绳表面三个角度的图像对应的结果矩阵最大值判断各段钢丝绳表面是否出现表面断丝缺陷。使用本发明代替传统的人工检测方法，效率高，能避免出现缺陷死角。

技术领域

本发明涉及钢丝绳安全检测领域，尤其涉及一种基于机器视觉的钢丝绳表面缺陷检测方法及装置。

技术背景

有着“生命之线”之称的钢丝绳，是指用多股或多根细钢丝捻制而成的挠性绳索，在冶金、矿山、机械、化工、航空航天等各个领域都是不可缺少的材料或部件。由于各种原因导致钢丝绳表面磨损、划伤、锈蚀等现象，使钢丝绳在工作过程中存在着隐患，甚至发生断裂事故。

钢丝绳表面缺陷类型主要是直径变化和断丝的出现。钢丝绳直径的变化，一般体现在变形上，绳径局部增大或绳径局部减小。传统直径检测法为人工目视检测，即通过两名或以上的技术人员肉眼观察。钢丝绳断丝即绳索中有个别钢丝在绳股中断开、支出或露在绳股表面的现象，一般是检测员通过手握棉纱检测法来检测。这些缺陷检测方法需要技术人员去执行，效率低且可能出现人工疏忽。目前发明的钢丝绳表面检测装置效率较低，如专利号 (CN201610474838.3)提供了一种钢丝绳表面损伤识别及直径测量检测系统，钢丝绳先由初始端向尾端直线运动执行钢丝绳损伤的视觉识别，然后再由尾端向初始端反向运动执行钢丝绳损伤的直径检测，不能同时完成直径检测和断丝识别，需要钢丝绳往复运动一次，属于异步检测，同时该装置不能限制钢丝绳的振动、摆荡，识别结果不稳定，易受到干扰。目前使用较多的钢丝绳电磁监测装置，包含钢丝绳励磁装置和磁场检测两部分装置，相对成本较高。

以上反映出目前的检测方法与装置存在着问题，因此在复杂多样的工作环境下，高效自动化地使用机器视觉来检测钢丝绳的表面状态具有重要的实际意义。

发明内容

本发明所解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种基于机器视觉钢丝绳表面缺陷在线检测方法及装置，其目的在于检测钢丝绳表面是否存在缺陷，该方法通过工业相机进行图像采集，计算机程序进行分析处理，实现绳索表面缺陷的实时快速检测。

本发明所提供的技术方案为：

一种基于机器视觉的钢丝绳表面缺陷在线检测方法，通过均匀布设在钢丝绳周围的三个工业相机，扫描记录匀速移动的钢丝绳表面，传输给上位机，再由上位机分析和监测钢丝绳的表面状态，具体包括以下步骤：

步骤1：标定工业相机单位像素所代表的实际距离，获得距离标定参数；

步骤2：钢丝绳匀速移动，三个工业相机按照相同的时间间隔，连续从三个角度采集钢丝绳表面图像；三个工业相机同一时间采集的三张图像为同一段钢丝绳三个角度的图像；

步骤3：对三个工业相机获取的每一张图像分别进行预处理；

步骤4：对预处理后的每一张图像分别进行阈值分割和边缘检测，并将图像中的钢丝绳边缘拟合成边缘直线段，提取每张图像中的两条边缘直线段的中点坐标，求取中点坐标间的距离，即该张图像中的两条边缘直线段之间的距离；利用步骤1获取的距离标定参数，将每一张图像中的两条边缘直线段之间的距离转换为该张图像对应的钢丝绳两条边缘的实际距离 (即钢丝绳实际直径)；

步骤5：根据同一段钢丝绳对应的三张图像对应的钢丝绳两条边缘的实际距离d₁、d₂和 d₃，判断该段钢丝绳表面是否存在直径变化缺陷：