(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210511888.X (22)申请日 2022.05.11 (71)申请人 中国矿业大 学 地址 221116 江苏省徐州市铜山区大 学路1 号 (72)发明人 曹国华　李沛瑶　朱真才　郭学军　 黄强　刘志凯　曹建猛　卢杨　 徐杰　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 专利代理师 徐尔东 (51)Int.Cl. B66B 7/10(2006.01) B66B 15/06(2006.01) B66B 19/06(2006.01)B66B 5/00(2006.01) F15B 15/28(2006.01) G06T 5/00(2006.01) G06T 5/20(2006.01) G06T 5/30(2006.01) G06V 10/44(2022.01) (54)发明名称 基于机器视觉的张力平衡装置位移检测方 法 (57)摘要 本发明公开了一种基于机器视觉的张力平 衡装置位移检测方法， 在提升装置运行的过程 中， 通过滚筒轴上的磁钢和霍尔传感器来判断钢 丝绳张力平衡装置是否到位； PLC检测出到位信 号后， 视觉传感器识别张力平衡装置上的标识 物， 将采集到的图像信息传输到计算机， 对其进 行分析处理。 本发明基于机器视觉技术， 并结合 PLC控制技术， 系统整体结构简单， 抗干扰能力 强， 图像采集通过无接触的方式进行， 不影响整 个提升系统的整体 工作。 权利要求书3页 说明书8页 附图3页 CN 114955790 A 2022.08.30 CN 114955790 A 1.基于机器视觉的张力平衡装置位移检测方法， 其特 征在于： 具体包括以下步骤： 步骤1、 矿井提升装置正常工作时， 缠绕在滚筒(1)上的钢丝绳(4)牵引提升容器(5)做 升降移动； 钢丝绳(4)和提升容器(5)之间通过张力平衡装置(8)连接固定； 滚筒(1)包括滚筒侧壁(2)和滚筒轴(3)， 滚筒轴(3)与滚筒侧壁(2)转动连接； 滚筒侧壁 (2)固定若干霍尔传感器(9)； 滚筒轴(3)上固定若干磁钢(10)； 磁钢(10)随滚筒轴(3)转动 而做圆周运动， 经 过霍尔传感器(9)并被霍尔传感器(9)感应识别； 步骤2、 当提升容器(5)达到卸载位置， 滚筒轴(3)停止转动， 没有磁钢(10)经过霍尔传 感器(9)， 在预设的时间内， 与霍尔传感器(9)相连的PLC(11)无法接收到霍尔传感器(9)的 输入信号， 此时张力平衡装置(8)到位停止； 步骤3、 张力平衡装置(8)包括液压缸(12)和套设在液压缸(12)内的活塞杆(13)； 液压 缸(12)的顶部固定相对静止标识物(14)， 活塞杆(13)的顶部固定相对移动标识物(15)； 当 张力平衡装置(8)到位停止后， 通过设置视觉传感器(16)持续采集张力平衡装置(8)的图像 信息， 位置信息由数据传输 机构(17)传输 至计算机(18)； 步骤4、 计算机(18)将视觉传感器(16)采集的图像画面每帧叠加， 并进行图像画面处 理； 步骤5、 计算机(18)根据处理后的图像画面， 利用相对静止标识物(14)和相对移动标识 物(15)判断张力平衡装置的液压缸活塞杆(13)移动的位置信息； 步骤6、 重复步骤2至步骤5， 得出在预设时间内运行过程中张力平衡装置每个液压缸的 活塞杆(13)的位移信息 。 2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的张力平衡装置位移检测方法， 其特征在于： 提 升容器(5)包括主罐(6)和副罐(7)， 主罐(6)和副罐(7)各自通过张力平衡装置(8)连接在同 一根钢丝绳(4)上； 视觉传感器(16)设置 两个， 分别对准主罐(6)和副罐(7)所对应的张力平衡装置(8)。 3.根据权利要求2所述的基于机器视觉的张力平衡装置位移检测方法， 其特征在于： 磁 钢(10)的布设方式为： 在滚筒轴(3)上以圆心角角度θ为间隔均匀布置， 布置的磁钢数量 4.根据权利要求2所述的基于机器视觉的张力平衡装置位移检测方法， 其特征在于： 磁 钢(10)的另一种布设方式为： 在 滚筒轴(3)上平行布置p圈磁钢， 每圈磁钢以圆心角角度 θ为 间隔均匀布置， 且相邻两圈磁钢之间错 开角度β； 其中θ ＝p. β； 布置的磁钢 总数 每 一圈磁钢匹配安装若干霍尔传感器(9)。 5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的张力平衡装置位移检测方法， 其特征在于： 步 骤4的图像画面处 理方法为： 步骤4‑1、 将采集的图像进行 灰度处理， 变成灰度图像f(x,y)； 步骤4‑2、 对灰度图像进行降噪处理， 消除或者抑制噪声对图像的影响， 实现图像的平 滑， 得到图像g(x,y),则： g(x,y)＝T[f(x,y)]， T为滤波算子； 步骤4‑3、 对去噪图像g(x,y)进行增强处理， 增强图像的对比度， 使图像更加清晰， 从而 得到增强图像h(x,y)。权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114955790 A 26.根据权利要求5所述的基于机器视觉的张力平衡装置位移检测方法， 其特征在于： 步 骤4‑2中的降噪处 理为滤波处 理， 滤波算子T表示如下： 其中， 图像的尺寸为M ×N， 则图像可表示为二维函数f(x,y)， x＝0,1,2, …,M‑1， y＝0, 1,2,…,N‑1； ω(u,v)为滤波系数或者掩膜； 滤波处理中的滤波器选用均值滤波或者高斯滤波或者中值滤波或者双边滤波； 其中均 值滤波和高斯滤波为线性滤波， 中值滤波和双边滤波为非线性滤； 若滤波器为均值滤波， 此时滤波系数为： 其中， Mh表示滤波系数的高度， Mw表示滤波系数的宽度； 若所述的滤波器为高斯滤波， 则： 其中， σ2为方差， k 为非负整数； 若所述的滤波器为中值滤波， 则有： g(x,y)＝mid(f(x ‑k,y‑l)) (k,l∈E) 其中， E表示滤波掩膜， k， l表示掩膜中心点到掩膜其它像素点 位置的相对坐标值； 若所述的滤波器为双边滤波， 则有： 其中， 滤波系数ω是距离掩膜系数d和灰度值掩膜系数r的乘积， 距离掩膜系数d和灰度 值掩膜系数r的意 义分别如下： 其中， σd和σr为高斯函数的标准差， 此时： 7.根据权利要求5所述的基于机器视觉的张力平衡装置位移检测方法， 其特征在于： 步 骤4‑3中的增强处 理采用膨胀或者腐蚀运 算形式， 计算方法为： 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114955790 A 3