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申请/专利权人：大连理工大学

摘要：本发明涉及索道钢丝绳实时检测领域，尤其涉及一种基于FPGA的索道钢丝绳实时检测装置及方法，其中基于FPGA的索道钢丝绳实时检测装置包括：线激光发射模块、图像获取模块和控制模块。本发明的有益效果是：采用光电激光三角测量技术，实现了对钢丝绳的非接触性、高实时性的位置探测和磨耗检测。这不仅避免了传统方法中对被测物件的损伤，还能够在实时运行状态下进行准确测量，为保障索道安全提供了可靠的数据支持；其次，结合FPGA图像处理技术，实现了高速的运算速度和智能化的数据处理。

主权项：1.一种基于FPGA的索道钢丝绳实时检测方法，其特征在于，所述检测方法采用的检测装置包括：线激光发射模块，其用于向所述索道的钢丝绳发射线激光，以在所述钢丝绳上形成激光斑点；图像获取模块，其用于获取所述钢丝绳的图像以及所述钢丝绳上所述激光斑点的图像；控制模块，其包括FPGA图像处理器，所述线激光发射模块和所述图像获取模块均与所述控制模块信号连接，所述控制模块能够处理所述图像，以获取所述钢丝绳的坐标；所述线激光发射模块、所述图像获取模块和所述钢丝绳的检测目标部分别布设在直角三角形的三个顶点上，所述FPGA图像处理器与所述图像获取模块信号连接，所述FPGA图像处理器能够将所述图像获取模块中获取图像坐标系下的所述激光斑点的中心坐标、上端坐标和下端坐标，所述控制模块能够将图像坐标系下的所述激光斑点的中心坐标、上端坐标和下端坐标转换为索道坐标系中的所述激光斑点的中心坐标、上端坐标和下端坐标；所述检测方法包括以下步骤：S1，向索道上的钢丝绳持续垂直发射线激光；S2，获取钢丝绳图像与钢丝绳上的激光光斑图像；设定索道的运行速度为每秒6米，图像获取模块的输出帧率为60fps，则索道每前进10厘米，图像获取模块采集一帧图像；S3，根据钢丝绳图像与钢丝绳上的激光光斑图像，确定图像坐标系中的激光光斑的中心坐标、上端坐标和下端坐标；S4，根据图像坐标系中的激光光斑的中心坐标、上端坐标和下端坐标，确定索道坐标系中的激光光斑的中心坐标、上端坐标和下端坐标；步骤S3包括以下步骤：S301，存储图像获取模块获取的连续三帧图像中的第一帧图像和第三帧图像；S302，将所述第一帧图像和所述第三帧图像，从彩色RGB图像转换为灰度图像；S303，对两个所述灰度图像进行两帧差法处理，以提取所述灰度图像中的激光斑点区域；S304，对激光斑点区域的图像进行噪声去除；S305，对激光斑点区域的图像进行二值化处理；S306，将激光斑点区域的图像作为二值图像进行数字形态学运算；S307，从激光斑点区域的图像中提取所述激光斑点的上端坐标和下端坐标，通过灰度重心法提取所述激光斑点的中心坐标；步骤S4包括以下步骤：S41，获取图像坐标系与相机坐标系的数学关系，以及相机坐标系与索道坐标系的数学关系；S42，根据图像坐标系与相机坐标系的数学关系，将图像坐标系中的所述激光光斑的中心坐标、上端坐标和下端坐标，转换为相机坐标系中的所述激光光斑的中心坐标、上端坐标和下端坐标；S43，根据相机坐标系与索道坐标系的数学关系，将相机坐标系中的激光光斑的中心坐标、上端坐标和下端坐标，转换为索道坐标系中的激光光斑的中心坐标、上端坐标和下端坐标；步骤S41包括以下步骤：S411，设置图像获取模块和标定平面，所述图像获取模块采集所述标定平面上的目标图像；S412，根据步骤S411中采集的图像确定所述图像获取模块的参数；S413，根据所述图像获取模块的光心坐标、所述标定平面上的目标坐标和步骤S412确定的参数，获取所述光心与所述目标的空间直线方程；S414，向所述标定平面发射线激光，以在所述标定平面上形成激光条纹，所述图像获取模块采集所述标定平面上激光条纹的图像；S415，根据S414采集的图像确定激光条纹的中心坐标；S416，根据S415确定的中心坐标，确定激光平面参数方程；S417，根据S413获取的所述空间直线方程、S416获取的所述激光平面参数方程和深度信息，确定图像坐标系与相机坐标系的数学关系；钢丝绳的磨耗多发生在钢丝绳的顶端和底部，对于钢丝绳磨耗的实时评估，根据得到的上下端真实坐标，索道钢丝绳运行时，通过对其上下端进行实时监测，实现对索道钢丝绳磨耗的全段覆盖式检测。

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