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练就“火眼金睛”—基于图像识别的桥吊钢丝绳自动检测系统

2022-10-08 15:39  来源:上港家园


上港集团各港区加速推动数字化、智能化、低碳化转型,盛东公司践行习近平总书记重要嘱托,紧密结合企业发展实际,以智慧港口建设为契机,推出多个科技创新项目,“基于图像识别的桥吊钢丝绳自动检测系统”便是其中之一。


每年节省大量检修时间

该系统可基本消除桥吊钢丝绳检查所需停机时间,大幅减少人力。以单机单次钢丝绳检查(起升、小车、拖缆)为例,单起升桥吊需6人1小时完成,双起升桥吊需8人1小时完成,使用系统后,钢丝绳断丝和异常将被自动记录并报警标记,同时记录异常发生的起升高度和小车位置,技术人员只需查看、核对报警内容即可。当然,技术人员也可以通过电脑界面实时观察检测数据和图像,所有工作都无需停机。若推广应用于全部37台桥吊,每年可节约钢丝绳停机检修时间超过1000小时,减少近3000人次检查作业,为企业节约大量人力物力成本,有效提升桥吊使用率,削减了原先钢丝绳检查所需动车能耗。

安全检测不停机

国内集装箱码头尚无采用摄像技术进行钢丝绳检测的案例,盛东公司“基于图像识别的桥吊钢丝绳自动检测系统”通过收集大量钢丝绳断丝的图片数据,运用AI神经网络算法和深度学习的缺陷分类技术,经过不断训练优化,已初步形成一套较为完整的钢丝绳自动检测数据模型,实现了从无到有的突破。

项目提出了一种基于多相机视觉仿生检测技术的桥吊钢丝绳表面缺陷检测系统的设计概念,用于替代传统人工巡视检测钢丝绳的大量高强度工作。系统可实时在线检测钢丝绳是否存在断丝、断股、变形等问题,不影响生产进程,并记录保存缺陷位置和缺陷图片,以便人员远程分析干预,有效避免传统人工目视检测所耗费的大量人力物力,同时避免了由于人眼视觉疲劳而产生的误检漏检,使得检测更加可靠,提升钢丝绳检护质量和效率。

和AI一同“自学习”

盛东技术团队在“基于图像识别的桥吊钢丝绳自动检测系统”安装、调试、自学习方面下足功夫。由于桥吊钢丝绳在作业过程中极易产生摆动,对系统的检测产生一定干扰,技术团队将摄像头安装在滑轮出绳口处,降低钢丝绳摆动干扰。

调试过程中,最大难点和工作量莫过于“自学习”了,即通过不断收集钢丝绳断丝照片,并对其中的各种断丝情况进行标识,让系统不断进行深度学习,提升钢丝绳自动检测系统自动识别断丝的能力。技术团队陆续收集了将近1万张钢丝绳断丝、断股、松股、扭曲变形等情况的图片,让系统对神经网络模型进行训练,逐步建立起盛东桥吊钢丝绳缺陷数据模型,其中包括40%的负样本。误识别率从原先60%左右降至7-8%。

为了不断提高系统识别能力,进一步降低漏检误检,后续工作中仍需要技术人员长期帮助系统“自学习”。技术团队专注细致,积极主动寻找类似的“反面教材”,尽力充实系统检测数据库,不断加强系统的“对抗训练学习”。

随着提供的钢丝绳断丝图片不断增多,断丝种类也随之增多,有单根钢丝绳中间开裂的,有钢丝绳断丝从绳股中翻出来的,还有其他各种复杂情况。技术人员不仅要上传图片进入数据库,而且要根据不同断丝样式对其进行标识,帮助系统进行学习识别。随着时间的推移,系统的漏检误检情况得到显著改善,练就了钢丝绳检测的“火眼金睛”。

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