一种基于图像处理的螺栓松动检测方法与流程

本发明涉及紧固件松动检测技术，更具体地说，涉及一种基于图像处理的螺栓松动检测方法。

背景技术：

螺栓是被广泛应用于铁路、车辆、桥梁、工程设备等领域的常用紧固件，在使用过程中由于受振动、腐蚀和冲击等因素的影响，很容易引起螺纹式紧固件的松动、变形、断裂或脱落，从而引起设备故障，甚至重大事故。所以，对螺栓的松动检查一直是工程设备检查维护的重要项目。

在国内外已经公开的检测技术中，相对较为突出的方法有：振动信号分析方法和图像识别方法。在振动信号分析方法中，一类是需要使用敲击锤不停地敲击被固定结构，同时采集并分析余振信号，但敲击锤机构研制复杂且检测时限制了检测速度，另外一类是探索采用ODS(Operational Deflection Shape)数学模型分析车轮经过某区间的振动信号，人工观察筛选出ODS值的异常情况来识别松动区间，但此方法未能实现在线快速诊断的目的。

现有的图像识别方法，是需要在螺栓连接处的转动部分和非转动部分上标记符号，但在设备长期服役后，标记符号会脱落或被污垢覆盖，导致无法进行图像判断，因而现有的图像识别方法难以满足实际需求。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种基于图像处理的螺栓松动检测方法，能在设备长期服役过程中持续获取螺栓方向，实现长期对螺栓松动的在线快速检测。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于图像处理的螺栓松动检测方法，包括以下步骤：

1)在拧紧的螺栓上，安装方向标记物；

2)将被检测螺栓附近相对固定的结构边缘线作为参考线；

3)启动摄像终端；

4)将摄像头对准螺栓、方向标记物及参考线；

5)摄取螺栓拧紧状态的第一次图像；

6)通过计算机对摄取的第一次图像进行处理，识别出螺栓中心点、方向标记结构、参考线，再识别出方向标记结构对应的螺栓的标记角点，接着从螺栓中心点向参考线作出一条垂线，从螺栓中心点出发经过螺栓的标记角点作出射线，从垂线以零度开始沿逆时针方向计算出射线相对于垂线的夹角α0；

7)将摄像头再次对准螺栓、方向标记物及参考线；

8)再次摄取螺栓拧紧状态的第二次图像；

9)通过计算机对摄取的第二次图像进行处理，识别出螺栓中心点、方向标记结构、参考线，再识别出方向标记结构对应的螺栓的标记角点，接着从螺栓中心点向参考线作出一条垂线，从螺栓中心点出发经过螺栓的标记角点作出射线，从垂线以零度开始沿逆时针方向计算出射线相对于垂线的夹角α1；

10)计算机中设置角度偏差阀值β，计算角度偏差Δα＝|α1-α0|，比较角度偏差Δα和角度偏差阀值β，若Δα＜β，则返回步骤8)，继续摄取第n次图像，若Δα≥β，则检测出螺栓松动；

11)将检测出松动的螺栓拧紧。

所述的方向标记物还可安装于螺栓头部或螺母上。

所述的α0∈[0°,360°)。

所述的α1∈[0°,360°)。

在上述的技术方案中，本发明所提供的一种基于图像处理的螺栓松动检测方法，还具有以下几点有益效果：

1.本发明突破了标记符号脱落或被污垢覆盖的局限，在设备长期服役中持续获取螺栓方向；

2.本发明能够在线、快速、准确的对螺栓松动进行诊断，检测效率高。

附图说明

图1是本发明检测方法的流程图；

图2是本发明第一次摄取螺栓拧紧状态的示意图；

图3是本发明第n次摄取螺栓拧紧状态的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请结合图1至图3所示，本发明所提供的一种基于图像处理的螺栓松动检测方法，包括以下步骤：

1)在螺栓1被拧紧后，将方向标记物2安装在螺栓1或螺母上；

2)将被检测螺栓1附近相对固定的结构边缘线作为参考线3；

3)启动摄像终端；

4)将摄像头对准螺栓1或螺母、方向标记物2及参考线3；

5)摄取螺栓拧紧状态的第一次图像；

6)通过计算机对摄取的第一次图像进行处理，识别出螺栓中心点101、方向标记结构201、参考线3，再识别出方向标记结构201对应的螺栓1或螺母的标记角点102，接着从螺栓中心点101向参考线3作出一条垂线4，从螺栓中心点101出发经过螺栓1或螺母的标记角点102作出一条射线5，从垂线4以零度开始沿逆时针方向计算出射线5相对于垂线的夹角α0，其大小范围α0∈[0°,360°)；

7)将摄像头再次对准螺栓1或螺母、方向标记物2及参考线3；

8)再次摄取螺栓拧紧状态的第二次图像；

9)通过计算机对摄取的第二次图像进行处理，识别出螺栓中心点101、方向标记结构201、参考线3，再识别出方向标记结构201对应的螺栓1或螺母的标记角点102，接着从螺栓中心点101向参考线3作出一条垂线4，从螺栓中心点101出发经过螺栓1或螺母的标记角点102作出一条射线5，从垂线4以零度开始沿逆时针方向计算出射线5相对于垂线的夹角α1，其大小范围α1∈[0°,360°)；

10)计算机中设置角度偏差阀值β，计算角度偏差Δα＝|α1-α0|，比较角度偏差Δα和角度偏差阀值β，若Δα＜β，则返回步骤8)，继续摄取第n次图像，若Δα≥β，则检测出螺栓松动；

11)将检测出松动的螺栓拧紧。

较佳的，所述的方向标记物2还可安装于螺栓1的头部位置或是螺母上。

综上所述，本发明的目的是针对现有技术中的不足，能在设备长期服役过程中持续获取螺栓方向，实现长期对螺栓松动的在线快速检测。并本发明突破了标记符号脱落或被污垢覆盖的局限，在设备长期服役中持续获取螺栓方向；能够在线、快速、准确的对螺栓松动进行诊断，检测效率高。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。