本發(fā)明屬于冷軋管機監(jiān)測，特別是涉及一種監(jiān)控設(shè)備及監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、冷軋管材因其組織晶粒細密、機械性能優(yōu)越、物理性能穩(wěn)定等優(yōu)越的特性在許多領(lǐng)域起著重要的作用，而冷軋管機軋制管材可以將那些管壁厚度差距較大的原始管坯軋制成精確度和光潔度都很高的冷軋管材；每一道次都有著較大的形變量，并且減少了許多的中間工序，減少各種人力物力的消耗，較大地提高了效率。當前新型高速冷軋管機使用了直流電機來實現(xiàn)回轉(zhuǎn)送進驅(qū)動功能，這使得回轉(zhuǎn)送進的控制更加的精準，并且可以保持長時間工作無需停機，獲得了較好的效果。此種冷軋管機有著如下幾個特點：伺服電機多點驅(qū)動實現(xiàn)了工作流程的自動化；雙扇形塊保證了冷軋管機不受慣性的嚴重影響；閉式機架結(jié)構(gòu)和側(cè)向換輥的操作提高了質(zhì)量和工作效率；電子凸輪曲線和hmi調(diào)節(jié)實現(xiàn)了高可調(diào)精度；管坯頭尾、管縫和芯棒斷裂檢測實現(xiàn)了全自動化作業(yè)。上述優(yōu)勢使得此冷軋管機的軋制效率是普通的2.5-3倍，并且成品精度高，頭尾公差性好，適合精密管材和超長管材的軋制。

2、但是，現(xiàn)階段有部分冷軋管機效率非常低，機械故障率也比較高，甚至有效工作系數(shù)處于0.5左右，生產(chǎn)成本居高不下。雖然近些年的軋機有著相對較高的效率，但在軋制過程中，整體的故障率依舊很高，對軋機的維修工作量也十分巨大，提高了成本。當冷軋管機出現(xiàn)趨向故障狀況時，技術(shù)人員也并不能及時得知并采取措施，等到故障停機就會產(chǎn)生更大的設(shè)備損失，降低了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種監(jiān)控設(shè)備及監(jiān)控系統(tǒng)，通過在冷軋管機出料臺的一側(cè)設(shè)置攝像機和多線激光掃描裝置，對生產(chǎn)的管道進行圖像實時采集，利用管道處理算法判斷管道上投射的激光線是否發(fā)生形變來判斷冷軋管機是否出現(xiàn)故障，解決了現(xiàn)有的冷軋管機故障狀況發(fā)現(xiàn)不及時，導(dǎo)致生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量低的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

3、本發(fā)明為一種監(jiān)控設(shè)備，包括監(jiān)控主機、位于冷軋管機出料臺一側(cè)的相機和位于相機一側(cè)的多線激光掃描裝置；

4、所述監(jiān)控主機包括esp32控制器、聲光報警裝置、外接接口、電源控制件和無線通訊模塊；所述esp32控制器分別與聲光報警裝置、外接接口、電源控制件和無線通訊模塊電連接；所述監(jiān)控主機通過無線通訊模塊與監(jiān)控平臺通訊連接；

5、所述相機固定安裝在三角架上；所述相機通過數(shù)據(jù)線與監(jiān)控主機的外接接口連接；所述相機用于設(shè)置拍攝參數(shù)并將采集的圖像傳輸至監(jiān)控主機；

6、所述多線激光掃描裝置由多組激光器組合而成；所述激光器固定在激光器固定調(diào)節(jié)裝置；所述激光器固定調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)節(jié)激光器之間的間距和方向，并將激光線水平投射在冷軋管機上生產(chǎn)的管道上；

7、所述esp32控制器接收相機采集的圖像，基于設(shè)定管道處理算法處理后，輸出控制信號；所述管道處理算法對拍攝圖像中的激光線進行提取并計算多條激光線的曲率變化判斷管道表面是否出現(xiàn)異常，若計算產(chǎn)生故障時，則通知聲光報警裝置發(fā)出警報并將異常信息發(fā)送至監(jiān)控平臺。

8、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述監(jiān)控平臺用于對監(jiān)控主機發(fā)送的異常數(shù)據(jù)信息進行業(yè)務(wù)邏輯處理，通過http協(xié)議與前端服務(wù)器進行交互，將數(shù)據(jù)渲染到監(jiān)控平臺進行可視化展示。

9、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述聲光報警裝置包括指示燈和報警器；所述指示燈和報警器均與esp32控制器電連接；所述電源控制件與冷軋管機電連接/斷開時，所述指示燈點亮/熄滅；所述報警器用于接收esp32控制器指令。

10、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述管道處理算法具體包括如下步驟：

11、步驟s1、獲取圖像：獲取拍攝的管道圖像中的激光線圖像；

12、步驟s2、圖像濾波：對激光線圖像進行中值濾波處理、均值濾波處理和邊界處理；

13、步驟s3、中心線提取：對光帶逐行進行計算，并把每一行計算出的光帶灰度重心坐標作為其中心坐標，獲取該列的灰度重心；

14、步驟s4、中心線濾波：對提取的中心線進行處理；

15、步驟s5、計算曲率半徑：獲取中心線上定點處的坐標，通過曲率半徑公式，計算出該點的曲率半徑；

16、步驟s6、報警指令生成：對超過預(yù)設(shè)的曲率半徑進行報警處理，并由esp32控制器下發(fā)斷點指示。

17、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟s2中，中值濾波處理、均值濾波處理和邊界處理方式如下：

18、所述中值濾波處理時，對需要濾波處理的區(qū)域進行窗口大小設(shè)置，將當前像素點與周圍窗口中所用像素進行排序，獲取中位數(shù)；將中位數(shù)賦值給當前像素點，并獲得處理后的圖像；

19、所述均值濾波處理，對需要濾波處理的區(qū)域進行窗口大小設(shè)置，將當前像素點與周圍窗口中所用像素進行排序，獲取平均數(shù)；將平均數(shù)賦值給當前像素點，并獲得處理后的圖像；

20、所述邊界處理，用邊緣算子提取出反應(yīng)灰度變化的邊緣點集，在邊緣點集中剔除超出閾值的邊界點和填補邊界間的斷點，并將這些邊緣連接成完整的激光線弧度的邊界線。

21、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟s4中，中心線提取采用塞爾曲線進行繪制，具體流程如下：

22、步驟s41：集合新添加一個坐標點；

23、步驟s42：判斷集合坐標點總數(shù)是否超過四個；

24、若否，則返回步驟s41；

25、若是，則執(zhí)行步驟s43；

26、步驟s43：取后四個坐標點計算出三個控制點；

27、步驟s44：根據(jù)三個控制點計算出兩個控制點；

28、步驟s45：根據(jù)偏移的線性關(guān)系，求最終的控制點；

29、步驟s46：根據(jù)兩個控制點和最后的坐標繪制激光線彎曲弧度曲線。

30、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟s5中，提取中心線坐標之后，將其擬合為一元二次方程：

31、；

32、并求得參數(shù)a,b,c；

33、獲取曲線上拐點處的坐標值，并通過曲率半徑公式：

34、。

35、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟s6中，根據(jù)激光線投射到管道后的曲率半徑來進行比較，判斷是否超過預(yù)設(shè)的曲率半徑的閾值；若曲率半徑超過閾值或低于閾值，則發(fā)出警報并中斷市電與冷軋管機連接；若曲率半徑處于正常值，則繼續(xù)冷軋管機的管道生產(chǎn)。

36、本發(fā)明為一種監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)，包括權(quán)利要求1-8任一項所述的監(jiān)控裝置以及監(jiān)控平臺；所述監(jiān)控系統(tǒng)的工作流程如下：

37、步驟j1?設(shè)置相機參數(shù)：設(shè)置鏡頭光圈大小、曝光時間、采集周期、采集幀率、視頻保存起始點和時長；

38、步驟j2?激光器固定調(diào)節(jié)：用固件架固定多個激光器，調(diào)節(jié)激光器的距離、線間距、激光線亮度以及角度；

39、步驟j3?相機和激光器安裝：根據(jù)所選相機和測試環(huán)境計算相機架設(shè)距離和位置，將激光器固件架安裝在合適的位置，相機正對冷軋管機的出料臺，激光線和相機水平設(shè)置；

40、步驟j4?圖片高速采集：根據(jù)冷軋管機的出料速度計算高速相機的采集幀率，在冷軋管機的出料時，進入采集狀態(tài)；

41、步驟j5?啟用管道檢測：在采集狀態(tài)下，啟用管道處理算法，esp32控制器計算采集的圖片信息；

42、步驟j6?故障報警：在捕捉到管道表面產(chǎn)生故障時，軟件界面會出現(xiàn)報警提示，esp32控制器會發(fā)出信號產(chǎn)生直觀的聲光報警

43、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟j6，根據(jù)管道處理算法結(jié)果輸出信號，判斷是否存在管道變形故障，若存在管道變形故障，則系統(tǒng)可輸出信號產(chǎn)生聲光報警。

44、本發(fā)明具有以下有益效果：

45、本發(fā)明通過在冷軋管機出料臺的一側(cè)設(shè)置攝像機和多線激光掃描裝置，對生產(chǎn)的管道進行圖像實時采集，利用管道處理算法判斷管道上投射的激光線是否發(fā)生形變來判斷冷軋管機是否出現(xiàn)故障，及時發(fā)現(xiàn)冷軋管機異常，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

46、當然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達到以上所述的所有優(yōu)點。