一種機械振動臺緊固件監(jiān)控系統(tǒng)及其監(jiān)控方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種機械振動臺緊固件監(jiān)控方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、將緊固件進行標記；S2、采集靜止狀態(tài)下緊固件的視頻圖像，提取視頻圖像中的一幀圖像作為初始狀態(tài)圖像；S3、采集工作狀態(tài)下緊固件的視頻圖像，提取視頻圖像中的一幀圖像作為當前狀態(tài)圖像；S4、將當前狀態(tài)圖像與初始狀態(tài)圖像進行比較，計算兩幀圖像中緊固件上同一標記之間的距離d，S5、將距離d與設定值s進行比對，若d<s，則判定當前振動臺上的緊固件松動。本發(fā)明還公開了一種機械振動臺緊固件監(jiān)控系統(tǒng)。本發(fā)明的監(jiān)控系統(tǒng)簡單實用、成本較低，在緊固件發(fā)生松動之初及時發(fā)現(xiàn)、及時報警，且完全滿足在高頻、大振幅和不規(guī)律振動條件下對緊固件松動的判別。
【專利說明】一種機械振動臺緊固件監(jiān)控系統(tǒng)及其監(jiān)控方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及監(jiān)控系統(tǒng)，尤其涉及一種機械振動臺緊固件監(jiān)控系統(tǒng)及其監(jiān)控方法。

【背景技術】
[0002]機械式振動臺是一種偏心輪機構,其偏心輪在電機的帶動下轉動，與其相接觸的滾輪沿著偏心輪的邊緣滾動，與滾輪連接的滑柱會在導向機構的作用下做豎直往復運動。被固定裝置必須用緊固件固定在機械式振動臺上，機械式振動臺在不同的振動頻率和不同的振幅，甚至不規(guī)律振動情況下振動，在該種振動條件下，緊固件極易發(fā)生松動，造成事故。
[0003]目前，防止緊固件松動的方法具體分為三類:
[0004]I)對緊固件如螺栓或螺母進行改造。申請?zhí)枮镃N201320870580的中國專利提供了一種防松防盜螺母，包括本體，彈性螺紋套，所述本體上端設有旋擰結構，所述本體內設有一個空腔，所述彈性螺紋套置于所述空腔內，所述彈性螺紋套的一端與所述本體固定連接，所述彈性螺紋套的另一端與所述本體間隙配合；
[0005]申請?zhí)枮镃N201280034871的中國專利提供一種防松螺栓，由外周具有螺紋的軸部和設置在軸部的一端的頭部構成，頭部由以下部件構成:呈六邊形橫截面形狀的主體部；筒狀的裙部，與主體部相連設置，并從主體部向其半徑方向外側遠離并且描繪采用了懸垂曲面的凹面地形成為擴開狀，裙部的外表面的下側端面與主體部的軸線平行，并且具有裙部的內表面在底部周緣保留平坦部的同時掏空成倒懸垂曲面狀的構造。
[0006]這類基于對螺栓或螺母的改造均需要對螺栓或螺母進行掏空，生成空腔，均不能在高頻、大振幅和不規(guī)律振動條件下用作機械式振動臺的緊固件。
[0007]2)對緊固件如螺栓或螺母的松動進行人工巡檢。采用扳手逐一對緊固件進行檢測，若緊固件數(shù)量多，則需要耗費大量的人力和物力，并且檢測人員必須到緊固件的附近位置進行檢測，在不易到達的位置更加費時費力，還可能出現(xiàn)危險狀況。這種檢測方法效率較低，不能實時監(jiān)控，還存在危險因素，因此，不適用機械式振動臺高頻、大振幅和不規(guī)律振動條件下的緊固件松動檢測。
[0008]3)對緊固件如螺栓或螺母的松動進行監(jiān)控。申請?zhí)枮镃N201220247642的中國專利提供了一種螺栓或螺母松動監(jiān)控裝置，包括采集螺栓或螺母松動信號的采集模塊、連接采集模塊對采集模塊采集的信號進行處理并根據(jù)采集的信號對螺栓或螺母是否松動進行判斷的主控模塊和根據(jù)主控模塊判斷結果進行報警的目標模塊，其特征在于所述裝置還包括設置在監(jiān)控部位螺栓或螺母上的傳感模塊，所述傳感模塊包括形變傳感器，所述形變傳感器通過頂針與螺栓或螺母接觸，所述形變傳感器通過信號線與采集模塊連接；當螺栓或螺母松動時，螺栓或螺母使頂針向形變傳感器移動，所述形變傳感器將螺栓或螺母松動的形變量通過信號線發(fā)送給采集模塊。
[0009]這類基于螺栓或螺母上附加傳感模塊的方法均需要對螺栓或螺母附加形變傳感器，將螺栓或螺母松動的形變量通過信號線發(fā)送給采集模塊。形變傳感器代價高昂，形變傳感器安裝過程復雜，甚至無法安裝。信號線在機械式振動臺高頻和大振幅條件下極易折斷，因此這類方法同樣不能用于機械式振動臺高頻、大振幅和不規(guī)律振動條件下的緊固件松動監(jiān)控。


【發(fā)明內容】

[0010]本發(fā)明所要解決的技術問題在于如何克服現(xiàn)有的防止緊固件松動方法不能適用在高頻、大振幅和不規(guī)律振動條件下的缺陷。
[0011]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種機械振動臺緊固件監(jiān)控方法，所述方法利用機械振動臺緊固件監(jiān)控系統(tǒng)對機械振動臺上的緊固件的松動情況進行監(jiān)控，包括以下步驟:
[0012]S1、將固定在機械振動臺上的緊固件進行標記，或將標記后的緊固件固定在機械振動臺上；
[0013]S2、采集靜止狀態(tài)下緊固件的視頻圖像，提取視頻圖像中的一幀圖像作為初始狀態(tài)圖像；
[0014]S3、采集工作狀態(tài)下緊固件的視頻圖像，提取視頻圖像中的一幀圖像作為當前狀態(tài)圖像；
[0015]S4、將當前狀態(tài)圖像與初始狀態(tài)圖像進行比較，計算兩幀圖像中緊固件上同一標記之間的距離d，
[0016]S5、將步驟S4計算得到的距離d與設定值s進行比對，
[0017]若d〈s，則判定當前振動臺上的緊固件未松動，并返回步驟S3，
[0018]若d > S，則判定當前振動臺上的緊固件松動。
[0019]其中，所述攝像機是普通的攝像機，如CMOS攝像機或CCD攝像機，不需要有特殊功能，只需要能簡單地攝像即可。
[0020]進一步地，所述步驟S3中在提取視頻圖像之前還包括，運用成像拖影消除算法對所述視頻圖像進行拖影消除，從而得到清晰的視頻圖像。
[0021]進一步地，所述步驟S5還包括在判定緊固件松動之后，存儲所采集的視頻圖像和相應的比對結果的數(shù)據(jù)。
[0022]進一步地，若判定當前振動臺上的緊固件松動，則執(zhí)行以下步驟:
[0023]發(fā)出報警信號并開始計時，若計時值大于設定的時間閾值，則控制機械振動臺停止工作。
[0024]進一步地，在所述步驟SI和S2之間還包括對監(jiān)控系統(tǒng)進行初始化處理，在步驟S2中，
[0025]若未提取到初始狀態(tài)圖像，則判定初始化處理未成功，并再次進行初始化處理，
[0026]若提取到初始狀態(tài)圖像，則判定初始化處理成功，并執(zhí)行下一步驟。
[0027]具體地，在步驟S2和S3中，所述一幀圖像具體為提取當前視頻圖像中的任一幀圖像或在當前視頻圖像中的η幀圖像中每隔m幀圖像提取一幀圖像，其中η > m。
[0028]相應地，本發(fā)明還提供了一種機械振動臺緊固件監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括攝像機、處理器，
[0029]所述攝像機，用于采集視頻圖像，所述視頻圖像由多幅幀圖像組成；
[0030]所述處理器，包括提取單元、計算單元和比對單元，所述提取單元用于從視頻圖像中提取一幀圖像，所述計算單元用于計算當前狀態(tài)圖像和初始狀態(tài)圖像中緊固件上同一標記之間的距離，所述比對單元用于將計算得到的距離與設定值進行比對，判斷機械振動臺上的緊固件是否松動。
[0031]進一步地，所述處理器還包括拖影消除單元，所述拖影消除單元對所述視頻圖像中進行拖影消除。
[0032]進一步地，所述監(jiān)控系統(tǒng)還包括初始化模塊、預警裝置和控制器，
[0033]所述初始化模塊，用于對監(jiān)控系統(tǒng)進行初始化處理；
[0034]所述預警裝置包括預報單元和判斷單元，所述預報單元用于報警并計時，所述判斷單元用于判斷計時值是否大于時間閾值；
[0035]所述控制器，用于控制機械振動臺停止工作。
[0036]進一步地，所述處理器還包括存儲單元和輸出單元，所述存儲單元用于存儲采集的視頻圖像和相應的比對結果的數(shù)據(jù)，所述輸出單元用于輸出存儲單元存儲的數(shù)據(jù)，以便進行歷史數(shù)據(jù)查詢追溯。
[0037]本發(fā)明的機械振動臺緊固件監(jiān)控系統(tǒng)及其監(jiān)控方法，具有如下有益效果:
[0038]1、本發(fā)明是基于機器視覺的機械振動臺緊固件監(jiān)控系統(tǒng)及其監(jiān)控方法，監(jiān)控系統(tǒng)不與機械式振動臺發(fā)生接觸，不改造機械式振動臺原配緊固件的任何金屬物，僅是在機械式振動臺原配緊固件上進行標記，方法簡單實用。
[0039]2、與其他對攝像機的嚴格要求和復雜度要求相比，本發(fā)明攝像機為普通攝像機，成本較低且完全滿足在高頻、大振幅和不規(guī)律振動條件下對緊固件松動的判別。
[0040]3、用成像拖影消除算法對視頻圖像中進行拖影消除，從而提取清晰的視頻圖像，更加清楚地顯示出緊固件上的標記在高頻、大振幅和不規(guī)律振動條件下的真實成像，更有利于判斷緊固件的松動情況。
[0041]4、通過對緊固件上的標記的圖像進行監(jiān)測，在緊固件發(fā)生松動之初，就及時發(fā)現(xiàn)，及時報警，通知相關操作人員，在超出時限沒有處理時，自動停止機械式振動臺的工作，具有自動識別的優(yōu)點，該方法能夠徹底解決機械振動臺高頻、大振幅和不規(guī)律條件下緊固件松脫事故。
[0042]5、利用本發(fā)明的處理器對于用相同的緊固件固定相同的被固定裝置的狀況，可以減少操作時間，另外，還可以非常方便地進行歷史數(shù)據(jù)查詢。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它附圖。
[0044]圖1是本發(fā)明機械振動臺緊固件監(jiān)控方法的流程圖。
[0045]圖2是本發(fā)明機械振動臺緊固件監(jiān)控系統(tǒng)框圖。
[0046]圖3是螺栓尾端平面上的標記；
[0047]圖4是螺母平面上的互成120°的三個標記；
[0048]圖5是當螺栓從上往下穿入螺母時，本發(fā)明的機械振動臺緊固件監(jiān)控系統(tǒng)的布置示意圖，其中虛線表示被遮擋的部分；
[0049]圖6是當螺栓從下往上穿入螺母時，本發(fā)明的機械振動臺緊固件監(jiān)控系統(tǒng)的布置示意圖，其中虛線表示被遮擋的部分。
[0050]圖中:1-螺栓,2_螺母,3_攝像機,4_被固定裝置,5_標記。

【具體實施方式】
[0051]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0052]實施例一:
[0053]本發(fā)明提供了一種機械振動臺緊固件監(jiān)控方法，所述方法利用機械振動臺緊固件監(jiān)控系統(tǒng)對機械振動臺上的緊固件的松動情況進行監(jiān)控，包括以下步驟:
[0054]S1、如圖3和圖5所示，當螺栓I從上往下插入螺母2時，在直徑為24mm的螺栓I尾端平面上靠近邊緣的位置處標記一個圓點并將螺栓I和螺母2固定在機械振動臺上，振動臺的工作頻率為2000赫茲，振動臺的振動過程中的位移量為5mm ；
[0055]S2、初始化模塊對監(jiān)控系統(tǒng)進行初始化處理；
[0056]S3、將 CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Transistor,互補金屬氧化物半導體)攝像機3設置在其視角范圍能覆蓋螺栓I上的圓點的位置處，采集機械振動臺在靜止狀態(tài)時螺栓I的視頻圖像，并取任一幀圖像作為初始狀態(tài)圖像，CMOS攝像機3的電子快門為l/25s,
[0057]若未拍攝到初始狀態(tài)圖像，則判定初始化處理未成功，并返回步驟S2，
[0058]若拍攝到初始狀態(tài)圖像，則判定初始化處理成功，并執(zhí)行下一步驟；
[0059]S4、利用CMOS攝像機3采集機械振動臺在工作狀態(tài)時螺栓I的視頻圖像；
[0060]S5、利用A/D轉換器將CMOS攝像機3采集的視頻圖像信號轉化為數(shù)字信號，并將所述數(shù)字信號傳送給處理器；
[0061]S6、利用處理器中的拖影消除單元對所述數(shù)字信號圖像進行拖影消除，利用提取單元提取當前視頻圖像中的任一幀圖像，作為當前狀態(tài)圖像，然后將當前狀態(tài)圖像與初始狀態(tài)圖像進行比較，計算單元計算兩幀圖像中螺栓I上同一標記之間的距離，
[0062]若距離小于設定值7mm,則判定當前振動臺上的緊固件未松動，并返回步驟S4,
[0063]若距離大于或等于設定值7mm，則判定當前振動臺上的緊固件松動，并執(zhí)行下一步驟；
[0064]S7、預警裝置中的預報單元報警并計時，預警裝置中的判斷單元判斷計時值是否大于時間閾值5min,若所述計時值小于5min,則返回步驟S6,若所述計時值大于或等于5min,則執(zhí)行下一步驟；
[0065]S8、控制器控制機械振動臺停止工作。
[0066]其中，如圖5所示，被固定裝置4用螺栓I和螺母2進行固定。
[0067]本實施例中所用的成像拖影消除算法包括四個步驟:
[0068]假設螺栓I和螺母2為黑色，螺栓I上的圓點為紅色，非此類顏色時，需要在軟件的設定界面中給定，在實踐中只要這兩種顏色是可以明顯區(qū)分的即可。
[0069]S1、圖像拖尾區(qū)域定位,用于提取在機械振動臺高速高頻振動的情況下,CMOS攝像機所獲取的圓點圖像中產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象的區(qū)域。其算法為:
[0070]假設圖像中每個像素點的坐標為(Xi，Yi)，
[0071 ] 建立三維數(shù)組M (X，y, z)，
[0072]在圖像中進行遍歷搜索，將滿足條件RMO且G〈40且B〈40的(R、G、B分別表示紅、綠、藍)的像素點標記為M(Xi，Yi, I)，否則標記為M(Xi，Yi, O)，得到拖尾現(xiàn)象的區(qū)域數(shù)組M =
{M(x, y, z) IM(Xi, Yi, I)}；
[0073]S2、拖尾現(xiàn)象的區(qū)域疊加，其算法為:
[0074]選定疊加圖像的張數(shù)n(n = 10或更多)，由圖像拖尾區(qū)域定位算法所生成的拖尾現(xiàn)象的區(qū)域數(shù)組分別記為M1, M2,……，M1Q
[0075]計算Mi的并集，記為M,即

【權利要求】
1.一種機械振動臺緊固件監(jiān)控方法，其特征在于，所述方法利用機械振動臺緊固件監(jiān)控系統(tǒng)對機械振動臺上的緊固件的松動情況進行監(jiān)控，包括以下步驟: 51、將固定在機械振動臺上的緊固件進行標記，或將標記后的緊固件固定在機械振動臺上； 52、采集靜止狀態(tài)下緊固件的視頻圖像，提取視頻圖像中的一幀圖像作為初始狀態(tài)圖像； 53、采集工作狀態(tài)下緊固件的視頻圖像，提取視頻圖像中的一幀圖像作為當前狀態(tài)圖像； 54、將當前狀態(tài)圖像與初始狀態(tài)圖像進行比較，計算兩幀圖像中緊固件上同一標記之間的距離d， 55、將步驟S4計算得到的距離d與設定值s進行比對， 若d〈s，則判定當前振動臺上的緊固件未松動，并返回步驟S3， 若d ^ S，則判定當前振動臺上的緊固件松動。
2.根據(jù)權利要求1所述的機械振動臺緊固件監(jiān)控方法，其特征在于，所述步驟S3中在提取視頻圖像之前還包括，運用成像拖影消除算法對所述視頻圖像進行拖影消除，從而得到清晰的視頻圖像。
3.根據(jù)權利要求2所述的機械振動臺緊固件監(jiān)控方法，其特征在于，所述步驟S5還包括在判定緊固件松動之后，存儲所采集的視頻圖像和相應的比對結果的數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的機械振動臺緊固件監(jiān)控方法，其特征在于，若判定當前振動臺上的緊固件松動，則執(zhí)行以下步驟: 發(fā)出報警信號并開始計時，若計時值大于設定的時間閾值，則控制機械振動臺停止工作。
5.根據(jù)權利要求4所述的機械振動臺緊固件監(jiān)控方法，其特征在于，在所述步驟SI和S2之間還包括對監(jiān)控系統(tǒng)進行初始化處理，在步驟S2中， 若未提取到初始狀態(tài)圖像，則判定初始化處理未成功，并再次進行初始化處理， 若提取到初始狀態(tài)圖像，則判定初始化處理成功，并執(zhí)行下一步驟。
6.根據(jù)權利要求5所述的機械振動臺緊固件監(jiān)控方法，其特征在于，在步驟S2和S3中，所述一幀圖像具體為提取當前視頻圖像中的任一幀圖像或在當前視頻圖像中的η幀圖像中每隔m幀圖像提取一幀圖像，其中n >m。
7.一種機械振動臺緊固件監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括攝像機、處理器， 所述攝像機，用于采集視頻圖像，所述視頻圖像由多幅幀圖像組成； 所述處理器，包括提取單元、計算單元和比對單元，所述提取單元用于從視頻圖像中提取一幀圖像，所述計算單元用于計算當前狀態(tài)圖像和初始狀態(tài)圖像中緊固件上同一標記之間的距離，所述比對單元用于將計算得到的距離與設定值進行比對，判斷機械振動臺上的緊固件是否松動。
8.根據(jù)權利要求7所述的機械振動臺緊固件監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器還包括拖影消除單元，所述拖影消除單元對所述視頻圖像中進行拖影消除。
9.根據(jù)權利要求8所述的機械振動臺緊固件監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控系統(tǒng)還包括初始化模塊、預警裝置和控制器， 所述初始化模塊，用于對監(jiān)控系統(tǒng)進行初始化處理； 所述預警裝置包括預報單元和判斷單元，所述預報單元用于報警并計時，所述判斷單元用于判斷計時值是否大于時間閾值； 所述控制器，用于控制機械振動臺停止工作。
10.根據(jù)權利要求9所述的機械振動臺緊固件監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器還包括存儲單元和輸出單元，所述存儲單元用于存儲采集的視頻圖像和相應的比對結果的數(shù)據(jù)，所述輸出單元用于輸出存儲單元存儲的數(shù)據(jù)。
【文檔編號】G01M13/00GK104180983SQ201410443271
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年9月2日 優(yōu)先權日:2014年9月2日
【發(fā)明者】陳如冰, 宮寧生 申請人:蘇州市計量測試研究所, 南京明德軟件有限公司