起重机械主梁或起重臂塑性变形机器视觉检测装置及方法

摘要

本发明公开一种起重机械主梁或起重臂塑性变形机器视觉检测装置，包括静力分析模块和高分辨率相机，静力分析模块包括输出端和输入端依次连接的边界提取模块、除噪声模块、图像拼接模块、3D重组模块、边界曲线模块、曲率辨别模块和显示模块；还包括选择工作级别模块和不符处理模块，选择工作级别模块的输出端连接曲率辨别模块的相应输入端，曲率辨别模块的相应输出端连接不符处理模块的输入端，不符处理模块的输出端连接显示模块的相应输入端；高分辨率相机的输出端连接边界提取模块的输入端。本发明还涉及一种上述装置的测试方法。本发明适用范围广且方便快捷，可快、准、成本低廉地发现隐患，对保障作业人员的生命和保障使用单位的财产。

说明书

技术领域

本发明涉及一种起重机械主梁或起重臂塑性变形的测试装置及 其方法，特别是涉及塑性变形机器视觉检测装置及其方法。

背景技术

近几年来，随着国家对起重机械安全工作的重视，起重机械事故 呈高发态势的情形有所好转，但总体仍然较高。据统计，2009年全 国特种设备事故率为0.92起／万台、死亡率为0.76人／万台，形势 十分严峻。而且起重事故呈现出大型化、群体化、恶性化、突发性、 集中性、严重性的特点。起重机械的主要隐患在于塑性变形和裂纹， 而目前的检验方法存在不少问题。

目前主要采用激光测量法和有限元分析法。如公告号为 201322606的“起重机变形激光测量仪”的实用新型设计了一种远距 离非接触的起重机变形高精度测量装置，在地面即可快速完成起重机 拱度测量工作，广泛用于各式单梁及双梁起重机空载、静载、动载状 态时的拱度指标测量。如公开号为101561832的“一种塔式起重机臂 架结构变形和应力的测算方法”，提供一种小车变幅式塔机的基于有 限元法的塔机臂架结构变形和应力的测算方法，以人机交互式的形式 确定塔机钢结构的主要参数，然后计算节点数、有限元节点坐标、有 限单元数、空间方向余弦、计算有限元单元的自重、确定变幅机构重 量和节点等效载荷，将方程组成整体刚度矩阵，采用有限元方法对空 间桁架的单元应力作了精确的求解，考虑了温度变化对桁架变形及应 力的影响，最后达成了计算机辅助设计塔机的目的。

但上述方法都存在如下问题：

a.无法测量局部变形。

b.对臂架式、塔式、架桥机、门座式目前研究较少，国内这方 面的研究几乎是空白，无切实可行的方法。

C.测量步骤繁琐，对测量人员技术要求高，不易实施。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种既能增加适用范围且方便 快捷的起重机械主梁或起重臂塑性变形机器视觉检测装置。

本发明的目的在于还提供一种既能增加适用范围且方便快捷的 起重机械主梁或起重臂塑性变形机器视觉检测方法。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种起重机械主梁或起重臂塑性变形机器视觉检测装置，包括静 力分析模块和高分辨率相机，静力分析模块包括输出端和输入端依次 连接的边界提取模块、除噪声模块、图像拼接模块、3D重组模块、 边界曲线模块、曲率辨别模块和显示模块；还包括选择工作级别模块 和不符处理模块，选择工作级别模块的输出端连接曲率辨别模块的相 应输入端，曲率辨别模块的相应输出端连接不符处理模块的输入端， 不符处理模块的输出端连接显示模块的相应输入端；高分辨率相机的 输出端连接边界提取模块的输入端。

起重机械主梁或起重臂塑性变形机器视觉检测装置，还包括人机 界面，人机界面的双向连接所述选择工作级别模块的输入端。

一种起重机械主梁或起重臂塑性变形机器视觉检测方法，通过以 下步骤实现：

步骤1，高分辨率相机拍摄起重机械主梁或起重臂的不同部位， 所生成的图像传送至边界提取模块；

步骤2，边界提取模块生成边界图像并传送至除噪声模块；

步骤3，除噪声模块对边界图像进行除噪声处理并传送至图像拼 接模块；

步骤4，图像拼接模块将不同部位的除噪图像进行拼接，从而生 成起重机械主梁或起重臂的拼接图像，并将拼接图像传送至3D重组 模块；

步骤5，3D重组模块进行重组生成3D图像并传送至边界曲线模 块；

步骤6，边界曲线模块提取边界曲线并传送至曲率辨别模块；

步骤7，曲率辨别模块读取选择工作级别模块中的标准边界曲线， 由曲率辨别模块将边界曲线与标准边界曲线进行比对判定生成相应 的结论，将符合要求的边界曲线、标准曲线及其结论传送至显示模块； 将不符合要求的边界曲线、标准曲线及其结论传送至不符处理模块，

步骤8，不符处理模块将不符合要求的轮廓线以区别色标记后， 并将边界曲线、标准曲线及其结论传送至显示模块；

步骤9，显示模块输出对应的边界曲线、标准曲线及其结论，测 试结束。

起重机械主梁或起重臂塑性变形机器视觉检测方法，通过人机界 面设定或选取选择工作级别模块中的标准边界曲线，设定或选定的标 准边界曲线传送至上述曲率辨别模块作为判定基准。

采用上述结构后，本发明的起重机械主梁或起重臂塑性变形机器 视觉检测装置具有以下有益效果：（1）全面：通过高分辨率相机获得 一组照片来进行识别，无论是局部的还是整体的，只要能拍照的地方 就能进行检测；（2）无局限性：通过高分辨率相机在远端进行拍照， 从而对臂架式、架桥机等大型起重机械进行检测；（3）简单高效：一 套静力分析模块，一部高分辨率相机即可实现检测，识别过程实现自 动化，输入一组照片，得出形变量。

采用上述方法后，本发明的起重机械主梁或起重臂塑性变形机器 视觉检测方法具有以下有益效果：本发明可以在定期检验和验收中推 广使用，从单梁到架桥机和门座式的大型起重机械，可对门座式、岸 边吊等的主梁或起重臂进行整体和局部的检测，适用范围广而且方便 快捷，可以快、准而且成本低廉地发现隐患，对保障作业人员的生命 和保障使用单位的财产，都有突出的意义。

附图说明

图1为本发明的起重机械主梁或起重臂塑性变形机器视觉检测 装置的结构简图。

图2为本发明的起重机械主梁或起重臂塑性变形机器视觉检测 方法的流程图。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本 发明进行详细阐述。

如图1所示，本发明的起重机械主梁或起重臂塑性变形机器视觉 检测装置，包括静力分析模块和高分辨率相机，静力分析模包括块输 出端和输入端依次连接的边界提取模块、除噪声模块、图像拼接模块、 3D重组模块、边界曲线模块、曲率辨别模块和显示模块；还包括选 择工作级别模块和不符处理模块，选择工作级别模块的输出端连接曲 率辨别模块的相应输入端，曲率辨别模块的相应输出端连接不符处理 模块的输入端，不符处理模块的输出端连接显示模块的相应输入端； 高分辨率相机的输出端连接边界提取模块的输入端。

作为本发明的一个较佳实施例，还包括人机界面，人机界面双向 连接上述选择工作级别模块的输入端。

如图2所示，本发明的起重机械主梁或起重臂塑性变形机器视觉 检测方法，通过以下步骤实现：

步骤1，高分辨率相机拍摄起重机械主梁或起重臂的不同部位， 所生成的图像传送至边界提取模块；

步骤2，边界提取模块生成边界图像并传送至除噪声模块；

步骤3，除噪声模块对边界图像进行除噪声处理并传送至图像拼 接模块；

步骤4，图像拼接模块将不同部位的除噪图像进行拼接，从而生 成起重机械主梁或起重臂的拼接图像，并将拼接图像传送至3D重组 模块；

步骤5，3D重组模块进行重组生成3D图像并传送至边界曲线模 块；

步骤6，边界曲线模块提取边界曲线并传送至曲率辨别模块；

步骤7，曲率辨别模块读取选择工作级别模块中的标准边界曲线， 由曲率辨别模块将边界曲线与标准边界曲线进行比对判定生成相应 的结论，将符合要求的边界曲线、标准曲线及其结论传送至显示模块； 将不符合要求的边界曲线、标准曲线及其结论传送至不符处理模块，

步骤8，不符处理模块将不符合要求的轮廓线以区别色标记（例 如红色或其他颜色）后，并将边界曲线、标准曲线及其结论传送至显 示模块；

步骤9，显示模块输出对应的边界曲线、标准曲线及其结论，测 试结束。

其中，选择工作级别模块中存储有空载标准边界曲线，以及不同 载荷级别下的静载标准边界曲线和动载标准边界曲线。

另外，选择工作级别模块中还设有级别再生成子模块，级别再生 成子模块可根据人机界面设定的参数生成一个新的标准边界曲线，并 存储至相应的工作级别项下，或替换掉原先的标准边界曲线，此工作 级别既可以是原有的工作级别，也可以是另外设定的新工作级别。

选择工作级别模块的工作方式有三种：

1）选择工作级别模块接收高分辨率相机拍摄的图像，根据此图 像来判定与其内存储的数据进行对比，并判定为何种工作级别，并调 出此工作级别项下对应的标准边界曲线，曲率辨别模块并读取此标准 边界曲线，最后显示模块输出边界曲线、标准曲线及其结论。

2）曲率辨别模块分别读取选择工作级别模块中各工作级别项下 对应的标准边界曲线，进行比对判定后选取一个与之相吻合的，或多 个相接近的标准边界曲线。最后，显示模块输出对应的一组符合要求 的边界曲线、标准曲线及其结论，或者输出多组不符合要求的边界曲 线、标准曲线及其结论。

3）通过人机界面设定或选取选择工作级别模块中的标准边界曲 线，设定或选定的标准边界曲线传送至曲率辨别模块作为判定基准， 最后显示模块输出边界曲线、标准曲线及其结论。

下面对本发明的具有应用作进一步说明。

空载测量时，高分辨率相机拍摄起重机械主梁或起重臂的不同部 位，曲率辨别模块读取选择工作级别模块中的空载标准边界曲线，经 过判别后分别处理：对于符合要求的，显示模块输出对应的边界曲线、 空载标准曲线及合格的结论；对于不符合要求的，显示模块输出对应 的以区别色标记的边界曲线、空载标准曲线及不合格的结论。

静载测量时，曲率辨别模块读取选择工作级别模块中的静载标准 边界曲线，经过判别后分别处理：对于符合要求的，显示模块输出对 应的边界曲线、静载标准曲线及合格的结论；对于不符合要求的，显 示模块输出对应的以区别色标记的边界曲线、静载标准曲线及不合格 的结论。

动载测量与上述过程类似，在此不再赘述。

采用本发明的起重机械主梁或起重臂塑性变形机器视觉检测装 置，其具有以下优势：（1）全面：通过高分辨率相机获得一组照片来 进行识别，无论是局部的还是整体的，只要能拍照的地方就能进行检 测；（2）无局限性：通过高分辨率相机在远端进行拍照，从而对臂架 式、架桥机等大型起重机械进行检测；（3）简单高效：一套静力分析 模块，一部高分辨率相机即可实现检测，识别过程实现自动化，输入 一组照片，得出形变量。

采用本发明的起重机械主梁或起重臂塑性变形机器视觉检测方 法，可以在定期检验和验收中推广使用，从单梁到架桥机和门座式的 大型起重机械，可对门座式、岸边吊等的主梁或起重臂进行整体和局 部的检测，适用范围广而且方便快捷，可以快、准而且成本低廉地发 现隐患，对保障作业人员的生命和保障使用单位的财产，都有突出的 意义。

上述实施例和附图并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属 技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱 离本发明的专利范畴。