[发明专利]一种皮带机跑偏检测系统

说明书

本发明公开了一种皮带机跑偏检测系统，属于皮带机系统异常检测领域。本发明包括跑偏位置的获取、跑偏位置的图像获取、跑偏位置图像的分析与处理；其中跑偏位置的获取使用麦克风阵列拾取皮带机系统声音信号，进行预处理步骤后获取稳定的电信号，然后通过鉴频器对异常声音进行鉴频识别，并通过基于时延差的麦克风阵列声源定位算法检测出现异常频率声音的位置。本发明通过皮带跑偏时在跑偏位置发生异常声响，来进行精确定位，提高了识别准确率高，识别速度。

技术领域

本发明涉及皮带机系统异常检测领域，尤其涉及一种基于声音阵列和图像处理的皮带机跑偏检测系统。

背景技术

皮带运输机是运用皮带运输物料的机械，在冶金、矿山等行业广泛应用。皮带运输机运行时皮带跑偏是最常见的故障，跑偏的根本原因是皮带宽度方向的合力不为零或皮带宽度垂直方向的拉力不均匀，造成这种现象的原因主要有以下几种：(1)因皮带运行时间太长导致内部组织结构不均匀；(2)长期不清理导致皮带表层结垢严重；(3)滚筒不平造成皮带跑偏；(4)皮带上运输物料分布不均匀。皮带跑偏会引起系统故障停机影响生产作业效率，也会造成设备主要部件的非正常损坏，更容易引发安全事故。现有的基于图像处理的皮带机跑偏检测系统虽然可以检测出皮带跑偏，但由于无法准确获得跑偏位置而导致在检测过程中存在识别速率慢和识别精度差的问题；严重影响了皮带机跑偏检测系统的可靠性。

发明内容

本发明提供了一种皮带机跑偏检测系统，旨在通过皮带跑偏时在跑偏位置发生异常声响，来进行精确定位，提高了识别准确率高，识别速度。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：一种皮带机跑偏检测系统，其特征在于，包括跑偏位置的获取、跑偏位置的图像获取、跑偏位置图像的分析与处理；其中跑偏位置的获取使用麦克风阵列拾取皮带机系统声音信号，进行预处理步骤后获取稳定的电信号，然后通过鉴频器对异常声音进行鉴频识别，并通过基于时延差的麦克风阵列声源定位算法检测出现异常频率声音的位置。

进一步的技术方案在于，所述跑偏位置的图像获取采用工业摄像机，所述工业摄像机安装在相机支架上，所述工业摄像机置于皮带上方，所述工业摄像机固定在相机底座的电机驱动轴上；所述相机底座固定在相机支架上；所述工业摄像机以及麦克风阵列、电机与上位机系统连接。

进一步的技术方案在于，所述跑偏位置图像的分析与处理过程中，对照片进行预处理步骤后采用灰度平均法分割图像，对分割后的图像进行边缘特征提取，结合传送皮带的跑偏角和偏移量特征以及支持向量机来判断皮带是否跑偏和跑偏的严重程度。

进一步的技术方案在于，还包括预警处理和人工复核处理；上位机系统根据跑偏位置图像的分析与处理后，对故障诊断结果选择报警方案进行预警处理，同时并将跑偏位置图像发送至监控主机，供监控人员进行人工复核处理。

进一步的技术方案在于，所述预处理为对声音信号进行滤波、放大处理。

进一步的技术方案在于，所述基于时延差的麦克风阵列声源定位算法为根据异常声源到达不同麦克风的时间差，转换为对应的声程差，通过声源定位算法计算得到异常声源的位置；其中对时间延迟的估计采用广义互相关算法。

进一步的技术方案在于，上位机系统收到异常声源位置信息后，通过控制电机来调控工业摄像机的拍摄角度，对异常位置进行照片拍摄，并将照片发送至上位机系统，进行后续跑偏位置图像的分析与处理。

进一步的技术方案在于，上位机系统获得摄像机传回的图像后，对图像进行预处理；随后对经过预处理的图像采用灰度平均法进行图像分割，将传送皮带与背景分割开，图像分割后进行边缘特征提取，利用传送皮带的跑偏角和偏移量特征结合支持向量机来判断皮带是否跑偏以及跑偏的严重程度。

进一步的技术方案在于，所述预处理包括图像格式转化，图像裁切、旋转，以及图像对比度、亮度调整。