0 introduction
Porter conduisant à toutes sortes de dispositif mécanique ne fonctionne pas et l'échec du mode le plus commun de défaillance et de la raison . Selon un grand nombre de statistiques montrent que près de 80% des défaillances mécaniques sont dues à l'usure de l'équipement et une lubrification insuffisante en cours d'exécution causé. Systèmes de lubrification et hydrauliques dans la même huile que le sang de la personne, contient une foule d'informations sur l'état de l'équipement, en suspension des particules abrasives qui peuvent refléter le degré maximum d'usure interne des systèmes mécaniques, capables de fournir de précieux à l'échec de l'équipement et Condition Based Maintenance base, pour éliminer les risques de sécurité, prévenir l'apparition de lieux d'un accident grave de la sécurité de la production. Par conséquent essentiel pour détecter les grains abrasifs d'huile .
Selon le principe de détection de grains abrasifs théorie optique, champ électrique et magnétique peut être mis en uvre dans différentes méthodes de détection, mais présente de nombreux inconvénients des méthodes traditionnelles, comme la spectrométrie de mesure que les grains abrasifs moins de 10 um, et l'équipement est généralement plus coûteux, le nombre de particules méthode utilisée pendant un certain temps à calibrer, l'étalonnage des coûts plus élevés, un matériau non magnétique SAFA invalide, l'utilisation d'ingénierie plus spectroscopie de fer, car les testeurs jugés trop compter visuellement, est déterminé susceptible de causer la fatigue visuelle en raison du jugement subjectif et erreur; Bien que la méthode de ligne d'inducteur peut être utilisé, mais seulement détecter généralement une taille supérieure à 100 pm des grains de grandes . Cependant, le frottement mécanique peut caractériser sévère taille de grain de défaillance d'usure est généralement faible, seulement environ 10 um . Ces dernières années, comme décrit dans le document , bien que beaucoup d'autres grains abrasifs ont proposé la méthode de détection basée sur le principe de l'autre, mais à cause de l'utilisation des ordinateurs ou IPC et divers autres capteurs, non seulement coûteux, mais aussi encombrant, ne peut être obtenu le nombre et la taille des particules abrasives, ne peuvent pas être la morphologie abrasive et donc ne peut pas déterminer le type et les produits utilisés pour les tests de laboratoire, tels que la détection du ventilateur, à distance, peu de gens, sur le terrain pauvre industriel, vous ne pouvez pas faire surveillance en temps réel en ligne, et ne peut donc pas l'accès en temps opportun au nombre et la taille des particules abrasives générées tendances, il est difficile de faire une évaluation rapide et précise des conditions.
Pour résoudre le problème ci-dessus méthode de détection, nous proposons une méthode de la méthode de surveillance de ligne optique abrasif fluide. Le procédé utilise un intégré, le traitement d'image et des données de la technologie de transmission sans fil à Contex-A9 comme IMX6Q de base en tant que plate-forme matérielle, sur la base de OpenCV de bibliothèque visuelle, SIM800C télécharger à distance des données avec le module sans fil, pour terminer la surveillance de la conduite de fluide abrasif, de sorte que pour compenser les inconvénients des méthodes de détection de fluides abrasifs traditionnels dans le domaine des environnements industriels complexes en raison du manque de plage de détection de la taille et le temps de détection lag causé, selon la tendance de permettre la flambée abrasive d'alerte en temps opportun.
1, le système se compose d'un échantillon d'huile et un trajet de lumière, l'acquisition d'image et de traitement et de transmission de données de trois sous-systèmes.
L'image de surveillance du circuit d'huile trajet de lumière de grains abrasifs et de l'échantillon d'huile ramifié à partir du système d'huile primaire est responsable de la façon dont l'alimentation en huile du dispositif de capture d'image pour capturer tout présent. Sous le contrôle de la puce de contrôle, le passage d'huile principal de l'huile avant de se jeter dans le carter principal sophistiqué de système de filtre à travers l'élément de dérivation et une pompe péristaltique. Une irradiation de rétro-éclairage, la morphologie des particules abrasives sur une surface CMOS suivant du sous-système.
Sous-système d'acquisition et de traitement d'image, en utilisant coeur de processeur ARM, une pompe péristaltique est en outre commandé par un relais de commande de programme, contrôlant ainsi le prélèvement de l'échantillon d'huile, des particules abrasives contre-jour après irradiation lentille de formation d'image à grossissement macro aux imagerie CMOS en ligne de données via USB2.0 image acquise au sous-système d'acquisition et de traitement de l'image, par un programme de traitement d'image acquise, la quantité d'huile caractéristique obtenue dans de nombreux grains abrasifs.
Un sous-système de transmission de données, le module sans fil par l'intermédiaire de la communication série avec le bras, le bras recueille des particules abrasives possèdent quantité transmise d'une manière sans fil à l'unité supérieure, reçu du côté de l'ordinateur hôte, l'appareil d'affichage d'état de fonctionnement et de la totalisation reflète l'huile, changement d'huile est nécessaire d'émettre un rappel, alarme arrêt et la révision quand.
2 composants matériels du système
schéma de principe du matériel représenté sur la figure 2, principalement par la puce principale de commande, appareil industriel et de la lentille, et un module de relais de communication sans fil et d'autres composants.
2.1 un schéma de principe de circuit du matériel de traitement d'image
Processeur d'images d'acquisition par le processeur hôte, un circuit d'interface de communication, le circuit de mémoire et le circuit de débogage qui schéma de principe représenté sur la figure 3. Dans lequel le circuit pour le fonctionnement de données DDR3, le circuit eMMC pour stocker des données, un circuit d'interface de communication et le port USB du processeur principal pour établir une connexion avec un appareil externe et un module sans fil, un processeur principal pour la communication avec un dispositif externe; un circuit pour le débogage de logiciel affichage brûlure et la phase de mise en service. sélection de puce I.MX6Q de Freescale comme le processeur principal de la puce de processeur d'acquisition d'images, sur la puce riche en ressources, à haute fréquence, afin de répondre aux exigences de traitement d'image incorporé.
2.2 schéma fonctionnel de circuit de communication de données du matériel
schéma bloc de transmission de données sans fil représenté sur la figure 4. Dans lequel le module de communication sans fil sélectionne le groupe de quad GPRS SIM800C SIMCOM entreprises industrielles pour la transmission de données à distance, cette petite taille de la puce, de faible puissance, la transmission sans fil de données peuvent être réalisés avec précision. courant de crête instantanée de la puce jusqu'à 2 A, le module de communication sans fil afin d'assurer un fonctionnement stable, la tension d'entrée doit être stable à 4,0 V. Circuit d'alimentation LDO 5 qui est représenté sur la Fig.
3 conception du logiciel système
logiciel système par le programme de traitement d'image, programme de communication GPRS PC et composants d'affichage.
programme de détection fluide abrasif intégré est basé sur l'environnement OpenCV, exploitation bibliothèque de vision pour le système d'exploitation embarqué ARM Linux, et, finalement, l'acquisition automatique d'images fluide abrasif, le traitement et les opérations de quantité de fonction de transfert sans fil. Après l'initialisation, le système détermine si oui ou non instantanément activé pompe péristaltique et la source de lumière rétro-éclairage, lorsqu'il est déterminé à continuer d'attendre d'être N, le relais d'ouverture qui ouvre la pompe péristaltique et la source de lumière rétro-éclairage lorsque la réponse est Y, de telle sorte que la collecte de l'huile du passage d'huile principal sous la forme de mise en ligne de échantillon, après un retard de temps pour se fermer lorsque le réservoir d'huile est rempli avec des relais d'huile, caméra industrielle et transmise vers le côté huile de capture d'image ARM, ce traitement est achevé image de trame abrasive, la dernière transmission de données sous forme sans fil premier bit machine. L'organigramme du programme représenté sur la Fig.
3.1 OpenCV bibliothèque de vision par ordinateur
OpenCV est promu par Intel et les algorithmes impliqués dans le développement d'une maturité et fiable, multi-plateforme qui peut fonctionner sur les systèmes d'exploitation Windows / Linux / Mac bibliothèque de vision ordinateur terminal . En installant le compilateur croisé correspondant de paquet source, les bibliothèques dépendant de la configuration et des compilateurs, pour obtenir le greffage bibliothèque visuelle. Considérons le système de stabilité opérationnelle, nous choisissons la OpenCV2.4.8 version.
3.2 Acquisition et traitement d'image abrasive
Les débris échantillon de fluide avec une projection sous l'effet de l'éclairage sur le CMOS, l'utilisation de V4L2 vidéo sur le conducteur de Linux, pour réaliser l'acquisition d'images de particules d'huile.
Après acquisition d'image est terminée, la plate-forme de matériel embarqué coeur ARM image de particules pré-traitement, la segmentation de fond et calcul fonctionnalité montant. Caractéristiques du programme de celui-ci mode de réalisation représenté sur la Fig.
Filtrage d'images 3.2.1
algorithme de filtrage moyen est une opération simple et rapide, mais peut entraîner un flou d'image, le bruit ne peut être réduit que filtrer efficacement le bruit. filtrage gaussien pour éliminer le bruit gaussien, mais fait toujours l'image floue, dans la mesure du possible champ de vue au moment de la prise de vue d'un brillant et une luminosité uniforme, ce qui peut effectivement réduire la génération de bruit gaussien. filtrage médian de l'image sélectionnée en fonction de la situation réelle des particules abrasives de fluide, l'idée de base est d'utiliser la plage de valeurs dans un certain voisinage d'un pixel pour remplacer la valeur d'origine, non seulement peut éliminer isolé du bruit, peut maximiser la rétention de détail de bord .
3.2.2 binarisation
Pour séparer avec précision les particules abrasives du fluide dans l'arrière-plan, le besoin de l'image prétraitée est binarisée avant l'extraction de contours de fond séparé et la cible. La pratique habituelle consiste à sélectionner un seuil T fixe, l'objet cible avec des grains abrasifs de fluide plus petite que la valeur de gradation du fluide de fond, il peut être plus grand que le pixel la valeur d'échelle de gris 255 est fixé à T, T est plus petit que le gris de pixel La valeur est définie sur 0. Cependant, la nécessité d'une valeur de seuil de détermination subjective, l'objet cible facilement dans le mauvais contexte.
Sur l'algorithme de seuil OTSU (Otsu) peut être seuil déterminé automatiquement. L'idée de base est basée sur les caractéristiques de gradation de l'image, l'image en fonction de la distance entre les critères de classe maximum en deux parties et l'arrière-plan . Cette utilisation de papier algorithme OTSU.
3.2.3 Opérations morphologiques débruitage
Après que l'image est binarisée, les particules abrasives ont un léger défaut de bord, les grains internes être même un léger écart, par l'ouverture de l'opération de morphologie d'image binaire, non seulement pour réaliser l'élimination du niveau de bruit d'un seul pixel, comprenant en outre peut être séparé en un certain point de grains abrasifs fins, figure effectuer fermeture morphologique binaire, de petits trous peuvent être éliminés parce que le résultat de binarisation de grains abrasifs à l'intérieur. Deux types d'opérations morphologiques possibles sans modifier la forme et la surface des grains abrasifs, pour atteindre processus de lissage de l'image binarisée. Les résultats des calculs comme le montre la fig. 8 et 9.
La communication sans fil 3.3
ARM données d'image traitées par abrasif module de transmission sans fil vers les languettes supérieure et la machine à dessin complet avertissement de défaillance. Utilisation du protocole TCP / IP et les commandes AT, pour obtenir une transmission de données fiables.
logiciel PC 3.4
fin PC en utilisant l'interface de préparation QT pour obtenir un traitement statistique de la plate-forme intégrée pour télécharger des données.
4 expériences
À la fin des systèmes de débogage matériels embarqués et le débogage du programme client Windows, le code de programme cross-compiler, générer un fichier exécutable qui fonctionne sur ARM Linux, le fichier exécutable à graver sur ARM, plate-forme embarquée détection de l'image des particules abrasives.
Expérience 5 mégapixels une image de 2592 x 1944, l'image couleur de format de particules de cuivre d'huile, par comparaison et trouver l'image quantité caractéristique après le traitement, conforme à la fin de l'effet du traitement de côté ARM PC. Dans lequel les résultats de traitement représentés sur la fig. 10, fig. Avant le temps d'exécution du logiciel d'optimisation comme le montre le tableau 1. Caractérisé en partie par une quantité indiquée dans le tableau 2.
Les grains abrasifs de petite image plusieurs fois testé des grains abrasifs plus de 5 um de taille peut être réalisé fonction de comptage de la plus grande taille des grains abrasifs de 20 um pour obtenir la quantité de caractéristique statistique et la fonction de contour, une gamme répondant aux exigences du domaine industriel.
5. Conclusion
Selon les structures de programme de logiciel de circuits de matériel ci-dessus et la programmation, obtenues par des expériences, le système peut être réalisée en fonction des méthodes de détection optique abrasif fluide peuvent être stabilisés rapidement et obtenir avec précision la quantité d'huile dans les caractéristiques de base des particules abrasives, comme base pour l'avenir ces caractéristiques fournissent une base pour obtenir la quantité de classification des préparations abrasif à base sur l'apprentissage de la machine.
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Informations sur l'auteur:
Hu Jin-min, Shi Hongsheng, Kang Kai, mer profonde Yan
(Université Jiaotong de Beijing, l'initiative de réseau énergétique du pays avec le centre R & D, Beijing 100044, Chine)
