[发明专利]基于红外光谱成像的胶带纵向撕裂危险源检测方法

说明书

技术领域

本发明属于危险源检测领域，具体是一种基于红外光谱成像的胶带纵向撕裂危险源检测方法。

背景技术

胶带运输是煤矿生产必要的、价格昂贵的大型系统，在其运行过程中常因石块或金属等锐利物体卡在转载口、断带抓捕器等处划破运输胶带造成异物穿透、物料卡压等纵向撕裂，造成煤矿重大的生产安全事故。胶带运行过程中纵向撕裂及其危险源在线监测存在故障模型不确定、时间随机性、因果关系复杂等问题，故随着在线监测理论和机器视觉技术的进步，红外视觉无损检测技术为胶带纵向撕裂及其危险源实时在线检测提供了新的理论支撑。

目前，公知的撕裂检测方法主要有接触式和非接触式。接触式感应检测法以压力突变或形变间接性判断胶带纵向撕裂；非接触式检测方法具有无损检测的特点，但对撕裂后检测有效果，故目前的胶带纵向撕裂危险源检测方法尚有待改进。如果能在撕裂前就可以有效识别危险源，并直观可靠的从背景中提取危险源图像，就能有效的减少发生胶带纵向撕裂的可能性，提高纵向撕裂检测的可靠性和在线监测的稳定性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何提供实现红外视觉无损检测技术为胶带纵向撕裂及其危险源实时在线检测。

本发明所采用的技术方案是：基于红外光谱成像的胶带纵向撕裂危险源检测方法，按照如下步骤进行：

步骤一，在传送带被检测位置的最上方安装红外CCD相机，将2个波数为2000~2800                                                的面阵光源对称固定在被传送带被检测位置的两侧，且分别与竖直方向呈夹角；

步骤二，开通面阵光源，图像处理计算机对煤炭与危险源对光谱吸收能量的差别转化为图像灰度的差别，再根据图像灰度特征实时判断是否有危险源。

作为一种优选方式：步骤一种所述面阵光源的为波数为2400的红外二极管1010面阵光源。

本发明的有益效果是：利用红外波段中危险源与煤炭吸收特性差异随波长变化规律，确定了区分煤炭与多种危险源的最佳波段的范围，建立红外光谱成像检测系统，将危险源红外吸收特性转化为红外图像中危险源图像特征，利用自适应图像增强和二值化图像处理，从背景中提取危险源信息。整个过程所使用的红外光谱成像系统结构简单，计算机输出结果为危险源图像特征，实现了对危险源的在线监测。

附图说明

图1是本发明的示意图；

图2是煤炭吸收红外光谱图；

图3是煤矸石吸收红外光谱图；

其中，1、第一光源，2、第二光源，3、红外CCD相机，4、图像处理计算机，5、煤炭及危险源。

具体实施方式

当一束具有连续波长的红外光通过物质，物质分子中某个基团的振动频率或转动频率和红外光的频率一样时，分子就吸收能量由原来的基态振(转)动能级跃迁到能量较高的振(转)动能级，分子吸收红外辐射后发生振动和转动能级的跃迁，该处波长的光就被物质吸收。

每摩尔物质分子吸收能量后与吸收能量前的能量差为：                                          

                             （1）

其中代表每摩尔物质分子吸收能量后与吸收能量前的能量差，代表每摩尔物质分子吸收能量后的能量，代表每摩尔物质分子吸收能量前的能量。其中为Plank常数欧秒/分,(每摩尔中的分子数)，为连续波长的红外光波长，为真空中的光速。

从(1)式可以看出，煤炭与危险源的微观粒子受光辐射激发时吸收的能量是不同的。

若构造光谱成像检测系统，反射光能量的一部分被CCD接受，转化为信号强度值，辐射光与图像灰度的转换关系满足函数:                           （2）

其中,为CCD光辐射吸收比例系数，为CCD感应系数，为单位探测面，为曝光时间，为像素灰度值，为辐射光能量。

从（2）式可以看出，辐射光信号在成像系统中被转换为像素灰度值。

设 为入射光能量，为反射光能量，为吸收的能量，

又由，则满足，

                          （3）

（3）式表明图像中图像灰度值与煤炭及危险源对一定波长的红外吸收特性有关。

根据成像系统的叠加性和平移不变性，煤炭与危险源对光谱吸收能量的差别转化为图像灰度的差别。则两者的灰度差