通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的方法及系统

权利要求书： 1.一种通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的方法，其特征在于，包括：在球磨机筒体外表面设置便于图像识别处理的标记单元，所述标记单元能随所述筒体外表面绕其轴心同步转动；

在所述球磨机筒体外周设置摄像机，通过所述摄像机清晰录制所述标记单元随所述球磨机筒体同步转动的标记运转视频；

通过所述图像识别处理识别出所述标记运转视频中的标记单元，将识别出的所述标记单元实时转化为相关系数，将所述相关系数输出为周期性的相关系数曲线；具体是：在所述图像识别处理中预设与标记单元像素相关的匹配处理，该匹配处理能在识别出标记单元像素后输出相关系数；根据所述相关系数，通过相关系数曲线公式x(t)＝s(t)+n(t)计算得出相关系数曲线并输出，相关系数曲线公式中，s(t)为在t时刻视频帧的固定检测窗口中标记单元像素与图像识别处理中预设的匹配处理的相关系数；n(t)为在t时刻视频帧的固定检测窗口中非标记单元像素与图像识别处理中预设的匹配处理的相关运算产生的噪声，该n(t)忽略不计；

检测得出单位时间内所述相关系数曲线上升沿的总数，根据单位时间内所述相关系数曲线上升沿的总数计算得出工作时所述球磨机筒体的转速、转动角速度和转动周期；

根据计算得出的工作时所述球磨机筒体的转速、转动角速度、转动周期中的任一参数的实际值与正常值的大小关系，确定所检测球磨机的当前工作状态，并在当前处于非正常工作状态时进行相应的处理；

所述检测得出单位时间内所述相关系数曲线上升沿的总数的方式为：以设定的采样周期Ts对所述相关系数曲线的波形进行采样输出，从采样结果中得到单位时间T内所述相关系数曲线上升沿的总数N；

所述球磨机筒体的转速 其中T表示单位时间，N表示单位时间T内所述相关系数曲线的上升沿的总数；

所述球磨机筒体的转动角速度 其中n表示筒体的转速，T表示单位时间，N表示单位时间T内所述相关系数曲线上升沿的总数；

所述球磨机筒体的转动周期 其中n表示转速，T表示单位时间，N表示单位时间T内所述相关系数曲线上升沿的总数；

通过以下方式确定所述相关系数曲线上升沿：若计算第i个采样点与上一个采样点的相关系数曲线波形的差值δi不小于预设的阈值δ0，则确认该采样点为所述相关系数曲线上升沿，该相关系数曲线上升沿对应的采样点序号为i，并对相关系数曲线上升沿个数累加计数，得到单位时间T内所述相关系数曲线上升沿的总数N。

2.根据权利要求1所述的通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的方法，其特征在于，所述方法中，在球磨机筒体的外表面设置便于图像识别处理识别的标记单元包括：在所述球磨机筒体的弧形外表面设置标记单元；

或者，在所述球磨机筒体的任一侧表面偏离其轴心的位置设置标记单元。

3.根据权利要求1或2所述的通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的方法，其特征在于，所述方法中，在所述球磨机筒体外周设置摄像机为：在所述球磨机筒体外周能录制所述标记单元随所述筒体同步转动清晰视频的位置设置摄像机。

4.根据权利要求1或2所述的通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的方法，其特征在于，所述方法中，根据计算得出的工作时所述球磨机筒体的转速、转动角速度、转动周期中的任一参数的实际值与正常值的大小关系，确定所检测球磨机的当前工作状态，并在当前处于非正常工作状态时进行相应的处理包括：(1)以所述球磨机筒体的转速的实际值与正常值的大小关系，确定所检测球磨机的当前工作状态，并在当前处于非正常工作状态时进行相应的处理，方式如下：预先将所检测球磨机正常转速工作状态的筒体的转速范围设定为n1≤n≤n2，将所述球磨机筒体的转速按照工作状态的不同划分为三个集合：X高速＝{n|n>n2}

X正常＝{n|n1≤n≤n2}

X低速＝{n|n

计算生产过程中实际测得的所述球磨机筒体的转速n，若转速n∈X正常则确定所述球磨机处于正常转速工作状态，维持当前转速；若转速n∈X高速，则确定所述球磨机处于高转速工作状态，进行发出报警和/或降低转速的处理；若转速n∈X低速，则确定所述球磨机处于低转速工作状态，进行发出报警和/或提高转速的处理；

(2)以所述球磨机筒体的转动角速度的实际值与正常值的大小关系，确定所检测球磨机的当前工作状态，并在当前处于非正常工作状态时进行相应的处理，方式如下：预先将所检测球磨机正常转速工作状态的筒体的转动角速度范围设定为ω1≤ω≤ω2，将所述球磨机筒体的转动角速度按照工作状态的不同划分为三个集合：Y高速＝{ω|ω>ω2}

Y正常＝{ω|ω1≤ω≤ω2}

Y低速＝{ω|ω<ω1}；

计算生产过程中实际测得的所述球磨机的筒体的转动角速度ω，若转动角速度ω∈Y正常则确定所述球磨机处于正常转速工作状态，维持当前转速；若转动角速度ω∈Y高速，则确定所述球磨机处于高转速工作状态，进行发出报警和/或降低转速的处理；若转动角速度ω∈Y低速，则确定所述球磨机处于低转速工作状态，进行发出报警和/或提高转速的处理；

(3)以所述球磨机筒体的转动周期的实际值与正常值的大小关系，确定所检测球磨机的当前工作状态，并在当前处于非正常工作状态时进行相应的处理，方式如下：预先将所检测球磨机正常转速工作状态的筒体的转动周期的范围设定内T1≤Tω≤T2，将所述球磨机筒体的转动周期按照工作状态的不同划分为三个集合：Z高速＝{Tω|Tω

Z正常＝{Tω|T1≤Tω≤T2}Z低速＝{Tω|Tω>T2}；

计算生产过程中实际测得的所述球磨机筒体的转动周期Tω，若转动周期Tω∈Z正常则确定所述球磨机处于正常转速工作状态，维持当前转速；若转动周期Tω∈Z高速，则确定所述球磨机处于高转速工作状态，进行发出报警和/或降低转速的处理；若转动周期Tω∈Z低速，则确定所述球磨机处于低转速工作状态，进行发出报警和/或提高转速的处理。

5.根据权利要求4所述的通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的方法，其特征在于，所述方法中，预先将所检测球磨机正常转速工作状态的筒体的转速范围设定为n1≤n≤n2是根据实际生产过程中积累的先验知识，将所检测球磨机正常转速工作状态的筒体的转速范围设定为n1≤n≤n2；

预先将所检测球磨机正常转速工作状态的筒体的转动角速度范围设定为ω1≤ω≤ω2，是根据实际生产过程中积累的先验知识，将所检测球磨机正常转速工作状态的筒体的转动角速度范围设定为ω1≤ω≤ω2；

预先将所检测球磨机正常转速工作状态的筒体的转动周期的范围设定为T1≤Tω≤T2，是根据实际生产过程中积累的先验知识，将所检测球磨机正常转速工作状态的筒体的转动周期的范围设定为T1≤Tω≤T2。

6.一种通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的系统，其特征在于，用于实现权利要求1至5任一项所述的方法，包括：标记单元、摄像机、图像识别装置、采样处理装置、检测处理装置和非正常状态处理装置；其中，

所述标记单元，设置于所检测球磨机的筒体外表面，能随所述筒体外表面绕其轴心同步转动；

所述摄像机，设置在所述球磨机筒体外周，能清晰录制所述标记单元随所述球磨机筒体同步转动的标记运转视频；

所述图像识别装置，分别与所述摄像机的输出端和所述采样处理装置通信连接，识别出所述标记运转视频中标记单元的运动轨迹，将识别出的所述运动轨迹实时转化为相关系数，并根据所述相关系数向所述采样处理装置输出周期性的相关系数曲线；

所述采样处理装置，能检测所述相关系数曲线，检测出单位时间内所述相关系数曲线上升沿的总数，根据单位时间内所述相关系数曲线上升沿的总数计算出工作时所述球磨机筒体的转速、转动角速度和转动周期；

所述检测处理装置，与所述检测处理装置通信连接，能根据工作时所述球磨机筒体的转速、转动角速度、转动周期中的任一参数的实际值与正常值的大小关系，确定所检测球磨机的当前工作状态；

所述非正常状态处理装置，能根据所述检测处理装置确定的所检测球磨机的当前工作状态，在当前处于非正常工作状态时进行相应的处理。

7.根据权利要求6所述的通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的系统，其特征在于，所述图像识别装置内设有与标记单元相关的匹配模块，能在识别标记转动视频中识别出标记单元后输出相关系数，并根据所述相关系数输出周期性的相关系数曲线；

所述采样处理装置包括：采样装置、计数装置和信号处理装置；其中，所述采样装置，分别与所述计数装置和信号处理装置通信连接，能在预设的采样周期Ts对所述相关系数曲线进行采样，输出每个采样点处所述相关系数曲线的幅值；

所述计数装置，能根据所述采样装置采样后输出的每个采样点处所述相关系数曲线的幅值，计算得出单位时间T内所述相关系数曲线上升沿的总数；

所述信号处理装置，能根据所述计数装置计算得出的单位时间T内所述相关系数曲线上升沿的总数，通过第一公式 计算得出所述球磨机筒体的转速n，该第一公式中，T表示单位时间，N表示单位时间内相关系数曲线上升沿的总数；通过第二公式计算得出所述球磨机的转动角速度ω，该第二公式中，n表示所述球磨机筒体的转速，T表示单位时间，N表示单位时间内相关系数曲线上升沿的总数；以及通过第三公式 计算得出所述球磨机的转动周期Tω，该第三公式中，n表示所述球磨机筒体的转速，T表示单位时间，N表示单位时间内相关系数曲线上升沿的总数；

所述非正常状态处理装置内设置报警电路和/或自控电路，所述报警电路能对非正常工作状态进行报警，所述自控电路能在非正常工作状态时对调节球磨机转速。

说明书： 通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的方法及系统技术领域[0001] 本发明涉及球磨机工作状态检测领域，尤其涉及一种通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的方法。

背景技术[0002] 在现有的球磨机设备工作环境中，为了提高生产的效率以及减少更换球磨机内壁衬板的成本，需要根据球磨机的工作状态，通过调节球磨机的转速来控制生产过程。球磨机

的工作状态可以分为低转速(角速度ω＜ω1)状态、正常转速(角速度ω1≤ω≤ω2)状态和

高转速(角速度ω＞ω2)状态。图1至图3为球磨机三种工作状态的示意图，包括了研磨介质

球10(以下简称介质球)的起抛点和落点以及滑落物料20形成的物料线30。由物理知识，在

球磨机内物料体积一定的前提下，介质球的起抛点、落点和物料线的位置都是球磨机转速

ω的函数。实际生产中，企业希望球磨机总是处于正常转速状态，在正常状态下，介质球起

抛点高，撞击发生在物料线附近的下方，即主要撞击在物料上，动能大，物料研磨效果最好。

当球磨机处于低转速状态时，介质球起抛点较低，撞击发生在物料线下方较远的位置，甚至

滚动在物料中，物料研磨不充分，生产效率低。当球磨机处于高转速状态时，介质球起抛点

更高，撞击发生在物料线的上方，即研磨介质球主要撞击在衬板上，不仅研磨效率低，更重

要的是会损坏衬板。

[0003] 目前国内球磨机工作状态的监测主要是通过工人监听来完成的，通过不同工作状态下介质球发生撞击的音色不同对工作状态加以区分。该方法不仅消耗人力，而且不能实

现全天候自动实时监控。

发明内容[0004] 基于现有球磨机工作状态的监测方法所存在的问题，本发明的目的是提供一种通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的方法，不仅能实现球磨机设备工作状态的全天

候实时检测，而且能节约人工成本。

[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：[0006] 本发明实施方式提供一种通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的方法，包括：

[0007] 在球磨机筒体外表面设置便于图像识别处理的标记单元，所述标记单元能随所述筒体外表面绕其轴心同步转动；

[0008] 在所述球磨机筒体外周设置摄像机，通过所述摄像机清晰录制所述标记单元随所述球磨机筒体同步转动的标记运转视频；

[0009] 通过所述图像识别处理识别出所述标记运转视频中标记单元的运动轨迹，将识别出的所述运动轨迹实时转化为相关系数，根据所述相关系数输出周期性的相关系数曲线；

[0010] 检测得出单位时间内所述相关系数曲线上升沿的总数，根据单位时间内所述相关系数曲线上升沿的总数计算得出工作时所述球磨机筒体的转速、转动角速度和转动周期；

[0011] 根据计算得出的工作时所述球磨机筒体的转速、转动角速度、转动周期中的任一参数的实际值与正常值的大小关系，确定所检测球磨机的当前工作状态，并在当前处于非

正常工作状态时进行相应的处理。

[0012] 本发明实施方式还提供通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的系统，用于实现本发明所述的方法，包括：

[0013] 标记单元、摄像机、图像识别装置、采样处理装置、检测处理装置和非正常状态处理装置；其中，

[0014] 所述标记单元，固定设置于所检测球磨机的筒体外表面，能随所述筒体外表面绕其轴心同步转动；

[0015] 所述摄像机，设置在所述球磨机筒体外周，能清晰录制所述标记单元随所述球磨机筒体同步转动的标记运转视频；

[0016] 所述图像识别装置，分别与所述摄像机的输出端和所述采样处理装置通信连接，识别出所述标记运转视频中标记单元的运动轨迹，将识别出的所述运动轨迹实时转化为相

关系数，并根据所述相关系数向所述采样处理装置输出周期性的相关系数曲线；

[0017] 所述采样处理装置，能检测所述相关系数曲线，检测出单位时间内所述相关系数曲线上升沿的总数，根据单位时间内所述相关系数曲线上升沿的总数计算出工作时所述球

磨机筒体的转速、转动角速度和转动周期；

[0018] 所述检测处理装置，与所述检测处理装置通信连接，能根据工作时所述球磨机筒体的转速、转动角速度、转动周期中的任一参数的实际值与正常值的大小关系，确定所检测

球磨机的当前工作状态；

[0019] 所述非正常状态处理装置，能根据所述检测处理装置确定的所检测球磨机的当前工作状态，在当前处于非正常工作状态时进行相应的处理。

[0020] 由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的方法及系统，其有益效果为：

[0021] 通过在球磨机筒体上设置能随筒体绕该筒体轴心同步转动的标记单元，经球磨机筒体外部设置的摄像机清晰录制标记单元随所述筒体绕其轴心同步转动的标记运转视频，

通过标记运转视频的识别、采样和检测确定球磨机筒体的转速、转动角速度和转动周期，进

而确定球磨机实际工作状态；该方法实现了在不影响生产的情况下通过对球磨机实际工作

状态进行精准测速，进而检测出球磨机的当前工作状态，对非正常工作状态及时进行处理，

如报警并由人工调速或自动调速等。相比人工监测球磨机工作状态的方式，不仅能实现自

动化检测，更能实现实时及准确的检测。

附图说明[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本

领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他

附图。

[0023] 图1为本发明实施例提供的球磨机工作状态的低转速工作状态示意图；[0024] 图2为本发明实施例提供的球磨机工作状态的正常转速工作状态示意图；[0025] 图3为本发明实施例提供的球磨机工作状态的高转速工作状态示意图；[0026] 图4为本发明实施例提供的通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的方法的流程图；

[0027] 图5为本发明实施例提供的实现方法的一种系统构成示意图；[0028] 图6为本发明实施例提供的实现方法的另一种系统构成示意图；[0029] 图7为本发明实施例提供的球磨机正常转速与低转速的临界工作状态下周期性相关系数曲线示意图；

[0030] 图8为本发明实施例提供的球磨机正常转速与高转速的临界工作状态下周期性相关系数曲线示意图；

[0031] 图中各标记对应的部件为：1?标记单元；2?摄像机；3?图像识别装置；4?采样处理装置；5?检测处理装置；6?非正常状态处理装置；7?球磨机筒体；8?支架。

具体实施方式[0032] 下面结合本发明的具体内容，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明

的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，

都属于本发明的保护范围。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员

公知的现有技术。

[0033] 如图4所示，本发明实施例提供一种通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的方法，是一种以图像识别标记单元的测速方式，能快速有效地检测球磨机工作状态，进而

进行报警和/或调控球磨机转速，使其处于正常转速工作状态的方法，包括：

[0034] 在球磨机筒体外表面设置便于图像识别处理的标记单元(优选的，标记单元可采用最有利于快速有效图像识别的一定尺寸、形状和颜色的标志)，所述标记单元能随所述筒

体外表面绕其轴心同步转动；

[0035] 在所述球磨机筒体外周设置摄像机，通过所述摄像机清晰录制所述标记单元随所述球磨机筒体同步转动的标记运转视频；优选的，摄像机不需要采用专用摄像机，只需视场

包含筒体外表面设置的标记单元即可，可采用完成车间其他监控任务的监控摄像机即可，

只要视频清晰度满足图像识别处理对标记单元的识别即可；

[0036] 通过所述图像识别处理识别出所述标记运转视频中标记单元的运动轨迹，将识别出的所述运动轨迹实时转化为相关系数，根据所述相关系数输出周期性的相关系数曲线；

[0037] 检测得出单位时间内所述相关系数曲线上升沿的总数，根据单位时间内所述相关系数曲线上升沿的总数计算得出工作时所述球磨机筒体的转速、转动角速度和转动周期；

[0038] 根据计算得出的工作时所述球磨机筒体的转速、转动角速度、转动周期中的任一参数的实际值与正常值的大小关系，确定所检测球磨机的当前工作状态，并在当前处于非

正常工作状态时进行相应的处理。

[0039] 所述方法中，在球磨机筒体的外表面设置便于图像识别处理识别的标记单元(参见图5、图6)包括：

[0040] 在所述球磨机筒体的弧形外表面设置标记单元；[0041] 或者，在所述球磨机筒体的任一侧表面偏离其轴心的位置固定设置标记单元。[0042] 所述方法中，在所述球磨机筒体外周设置摄像机为：[0043] 在所述球磨机筒体外周能录制所述标记单元随所述筒体同步转动清晰视频的位置设置摄像机。

[0044] 所述方法中，通过所述图像识别处理识别出所述标记运转视频中的标记单元，将识别出的所述标记单元实时转化为相关系数，将所述相关系数输出为周期性的相关系数曲

线为：

[0045] 在所述图像识别处理中预设与标记单元像素相关的匹配处理，该匹配处理能在识别出标记单元像素后输出相关系数；例如：在球磨机筒体外表面设置的标记单元为直径为

10厘米的红色圆面，摄像机安装在标记单元经过的路径正对面，该红色圆面在视频中最好

的成像为直径50像素的红色圆斑，则在图像识别处理中预设一个一样的50像素的红色圆

斑，图像识别时将视频固定检测窗口中的像素与该红色圆斑进行相关运算可以得到相关系

数。

[0046] 根据所述相关系数，通过相关系数曲线公式x(t)＝s(t)+n(t)计算得出相关系数曲线并输出，相关系数曲线公式中，s(t)为在t时刻视频帧的固定检测窗口中标记单元像素

与图像识别处理中预设的匹配处理的相关系数；n(t)为在t时刻视频帧的固定检测窗口中

非标记单元像素与图像识别处理中预设的匹配处理的相关运算产生的噪声，该n(t)忽略不

计。

[0047] 在一帧视频中，由于固定检测窗口中非标记单元像素与图像识别装置中预设的匹配模块是不相关的，故噪声n(t)很小，可忽略不计。s(t)即相对于相关系数曲线，随着球磨

机筒体的转动，所述s(t)为具有上升沿的周期性波形，图像识别处理后输出具有上升沿的

周期性的相关系数曲线。该图像识别输出的周期性相关系数曲线示意如图7、图8所示，其

中，图7示意了球磨机筒体正常转速与低转速n＝n1,ω＝ω1,Tω＝T1)的临界工作状态下的

相关系数曲线；图8示意了球磨机筒体正常转速与高转速(n＝n2,ω＝ω2,Tω＝T2)的临界工

作状态下的相关系数曲线。

[0048] 所述方法中，检测得出单位时间内所述相关系数曲线上升沿的总数为：[0049] 以设定的采样周期Ts(该周期Ts可设为一帧或数帧时间)对所述相关系数曲线的波形进行采样输出，从采样结果中得到单位时间T内所述相关系数曲线上升沿的总数N；

[0050] 所述球磨机筒体的转速 其中T表示单位时间，N表示单位时间T内所述相关系数曲线的上升沿的总数；

[0051] 所述球磨机筒体的转动角速度 其中n表示筒体的转速，T表示单位时间，N表示单位时间T内所述相关系数曲线上升沿的总数；

[0052] 所述球磨机筒体的转动周期 其中n表示转速，T表示单位时间，N表示单位时间T内所述相关系数曲线上升沿的总数。

[0053] 所述方法中，通过以下方式确定所述相关系数曲线上升沿：[0054] 若计算第i个采样点与上一个采样点的相关系数曲线波形的差值δi不小于预设的阈值δ0，则确认该采样点为所述相关系数曲线上升沿，该相关系数曲线上升沿对应的采样

点序号为i，并对相关系数曲线上升沿个数累加计数，得到单位时间T内所述相关系数曲线

上升沿的总数N。

[0055] 所述方法中，根据计算得出的工作时所述球磨机筒体的转速、转动角速度、转动周期中的任一参数的实际值与正常值的大小关系，确定所检测球磨机的当前工作状态，并在

当前处于非正常工作状态时进行相应的处理包括：

[0056] (1)以所述球磨机筒体的转速的实际值与正常值的大小关系，确定所检测球磨机的当前工作状态，并在当前处于非正常工作状态时进行相应的处理，方式如下：

[0057] 预先将所检测球磨机正常转速工作状态的筒体的转速范围设定为n1≤n≤n2将所述

[0058] 预先将所检测球磨机正常转速工作状态的筒体的转速范围设定为n1≤n≤n2，球磨机筒体的转速按照工作状态的不同划分为三个集合：

[0059] X高速＝{n|n＞n2}[0060] X正常＝{n|n1≤n≤n2}[0061] X低速＝{n|n＜n1}；[0062] 计算生产过程中实际测得的所述球磨机筒体的转速n，若转速n∈X正常则确定所述球磨机处于正常转速工作状态，维持当前转速；若转速n∈X高速，则确定所述球磨机处于高转

速工作状态，进行发出报警和/或降低转速的处理；若转速n∈X低速，则确定所述球磨机处于

低转速工作状态，进行发出报警和/或提高转速的处理；

[0063] (2)以所述球磨机筒体的转动角速度的实际值与正常值的大小关系，确定所检测球磨机的当前工作状态，并在当前处于非正常工作状态时进行相应的处理，方式如下：

[0064] 预先将所检测球磨机正常转速工作状态的筒体的转动角速度范围设定为ω1≤ω≤ω2，将所述球磨机筒体的转动角速度按照工作状态的不同划分为三个集合：

[0065] Y高速＝{ω|ω＞ω2}[0066] Y正常＝{ω|ω1≤ω≤ω2}[0067] Y低速＝{ω|ω＜ω1}；[0068] 计算生产过程中实际测得的所述球磨机的筒体的转动角速度ω，若转动角速度ω∈Y正常则确定所述球磨机处于正常转速工作状态(参见图2)，维持当前转速；若转动角速度

ω∈Y高速，则确定所述球磨机处于高转速工作状态(参见图3)，进行发出报警和/或降低转速

的处理；若转动角速度ω∈Y低速，则确定所述球磨机处于低转速工作状态(参见图1)，进行发

出报警和/或提高转速的处理；

[0069] (3)以所述球磨机筒体的转动周期的实际值与正常值的大小关系，确定所检测球磨机的当前工作状态，并在当前处于非正常工作状态时进行相应的处理，方式如下：

[0070] 预先将所检测球磨机正常转速工作状态的筒体的转动周期的范围设定内T1≤Tω≤T2，将所述球磨机筒体的转动周期按照工作状态的不同划分为三个集合：

[0071] Z高速＝{Tω|Tω＜T1}[0072] Z正常＝{Tω|T1≤Tω≤T2}[0073] Z低速＝{Tω|Tω＞T2}；[0074] 计算生产过程中实际测得的所述球磨机筒体的转动周期Tω，若转动周期Tω∈Z正常则确定所述球磨机处于正常转速工作状态，维持当前转速；若转动周期Tω∈Z高速，则确定所

述球磨机处于高转速工作状态，进行发出报警和/或降低转速的处理；若转动周期Tω∈Z低速，

则确定所述球磨机处于低转速工作状态，进行发出报警和/或提高转速的处理。

[0075] 所述方法中，预先将所检测球磨机正常转速工作状态的筒体的转速范围设定为n1≤n≤n2是根据实际生产过程中积累的先验知识，将所检测球磨机正常转速工作状态的筒

体的转速范围设定为n1≤n≤n2；

[0076] 预先将所检测球磨机正常转速工作状态的筒体的转动角速度范围设定为ω1≤ω≤ω2，是根据实际生产过程中积累的先验知识，将所检测球磨机正常转速工作状态的筒体

的转动角速度范围设定为ω1≤ω≤ω2；

[0077] 预先将所检测球磨机正常转速工作状态的筒体的转动周期的范围设定为T1≤Tω≤T2，是根据实际生产过程中积累的先验知识，将所检测球磨机正常转速工作状态的筒体

的转动周期的范围设定为T1≤Tω≤T2。

[0078] 参见图5、图6，本发明实施例还提供一种通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的系统，用于实现上述的方法，包括：

[0079] 标记单元、摄像机、图像识别装置、采样处理装置、检测处理装置和非正常状态处理装置；其中，

[0080] 所述标记单元，固定设置于所检测球磨机的筒体外表面，能随所述筒体外表面绕其轴心同步转动；

[0081] 所述摄像机，设置在所述球磨机筒体外周，能清晰录制所述标记单元随所述球磨机筒体同步转动的标记运转视频；

[0082] 所述图像识别装置，分别与所述摄像机的输出端和所述采样处理装置通信连接，识别出所述标记运转视频中标记单元的运动轨迹，将识别出的所述运动轨迹实时转化为相

关系数，并根据所述相关系数向所述采样处理装置输出周期性的相关系数曲线；

[0083] 所述采样处理装置，能检测所述相关系数曲线，检测出单位时间内所述相关系数曲线上升沿的总数，根据单位时间内所述相关系数曲线上升沿的总数计算出工作时所述球

磨机筒体的转速、转动角速度和转动周期；

[0084] 所述检测处理装置，与所述检测处理装置通信连接，能根据工作时所述球磨机筒体的转速、转动角速度、转动周期中的任一参数的实际值与正常值的大小关系，确定所检测

球磨机的当前工作状态；

[0085] 所述非正常状态处理装置，能根据所述检测处理装置确定的所检测球磨机的当前工作状态，在当前处于非正常工作状态时进行相应的处理。

[0086] 所述图像识别装置内设有与标记单元相关的匹配模块，能在识别标记转动视频中识别出标记单元后输出相关系数，并根据所述相关系数输出周期性的相关系数曲线。

[0087] 所述系统中，所述采样处理装置包括：[0088] 采样装置、计数装置和信号处理装置；其中，[0089] 所述采样装置，分别与所述计数装置和信号处理装置通信连接，能在预设的采样周期Ts对所述相关系数曲线进行采样，输出每个采样点处所述相关系数曲线的幅值；

[0090] 所述计数装置，能根据所述采样装置采样后输出的每个采样点处所述相关系数曲线的幅值，计算得出单位时间T内所述相关系数曲线上升沿的总数；

[0091] 所述信号处理装置，能根据所述计数装置计算得出的单位时间T内所述相关系数曲线上升沿的总数，通过第一公式 计算得出所述球磨机筒体的转速n，该第一公式中，

T表示单位时间，N表示单位时间内相关系数曲线上升沿的总数；通过第二公式

计算得出所述球磨机的转动角速度ω，该第二公式中，n表示所述球磨机筒

体的转速，T表示单位时间，N表示单位时间内相关系数曲线上升沿的总数；以及通过第三公

式 计算得出所述球磨机的转动周期Tω，该第三公式中，n表示所述球磨机筒体的

转速，T表示单位时间，N表示单位时间内相关系数曲线上升沿的总数；

[0092] 所述系统中，所述非正常状态处理装置内设置报警电路和/或自控电路，所述报警电路能对非正常工作状态进行报警，所述自控电路能在非正常工作状态时对调节球磨机转

速。

[0093] 优选的，上述系统的摄像机和图像识别装置均可设置在球磨机筒体外部的支架上。

[0094] 本发明的方法及系统通过对监控视频的识别、转换估计测出球磨机筒体的转速，进而计算得出筒体的转动角速度和转动周期，利用转速、转动角速度、转动周期中的任一参

数，计算得出球磨机的当前工作状态，根据当前工作状态的不同，向报警电路输出不同的信

号，控制报警器通过光、声等形式向工人报警，提醒工人改变球磨机工作转速，也可以通过

自控电路对球磨机进行调速，使其恢复至正常工作状态。

[0095] 下面对本发明实施例具体作进一步地详细描述。[0096] 本发明实施例提供通过监控视频实现球磨机设备工作状态检测的方法，如图4所示，该方法主要包括如下步骤：

[0097] 步骤S1：在球磨机筒体外表面的便于拍摄的位置设置一定尺寸、形状和颜色的标记单元(参见图5、图6)，易于图像识别装置进行快速有效处理，所述标记单元能随所述筒体

外表面绕其轴心同步转动；

[0098] 步骤S2，在球磨机筒体外部的适当距离设置摄像机(不需要专用摄像机，只需视场包含筒体外表面设置的标记单元，摄像机可以同时完成车间的其他监控任务)，能清晰录制

标记单元随所述筒体绕其轴心同步转动的标记转动视频；

[0099] 步骤S3，利用图像识别处理识别出标记单元，并将识别结果实时转化为相关系数，输出周期性相关系数曲线；

[0100] 上述步骤S1至S3完成信号形式的转化，将反应球磨机转速信息的视频信号转化为便于处理的相关系数曲线，为后续处理提供便利。相关系数曲线为：x(t)＝s(t)+n(t)；式

中，s(t)为在t时刻视频帧中固定检测窗口中标记单元像素与图像识别装置中预设的匹配

模块(与标记单元匹配)的相关系数，n(t)为在t时刻视频帧中固定检测窗口中非标记单元

像素与图像识别装置中预设的匹配模块的相关运算产生的噪声。这样，随着球磨机筒体的

转动，所述s(t)为具有上升沿的周期性波形，图像识别装置输出具有上升沿的周期性相关

系数曲线。

[0101] 在一帧视频中，由于固定检测窗口中非标记单元像素与图像识别装置中预设的匹配模块是不相关的，故噪声n(t)很小，可忽略不计。图像识别装置输出的周期性相关系数曲

线波形示意如图7、图8所示，其中，图7示意了球磨机筒体正常转速与低转速n＝n1,ω＝ω1,

Tω＝T1)的临界工作状态下的相关系数曲线；图8示意了球磨机筒体正常转速与高转速(n＝

n2,ω＝ω2,Tω＝T2)的临界工作状态下的相关系数曲线。

[0102] 步骤S4：检测单位时间相关系数曲线上升沿的总数，通过单位时间内相关系数曲线上升沿的总数计算球磨机筒体的转速、转动角速度、转动周期；

[0103] 以设定的采样周期Ts(一帧或数帧时间)对所述图像识别装置输出具有上升沿的周期性相关系数曲线进行采样输出，从采样结果中得到单位时间T内相关系数曲线上升沿

的总数N；

[0104] 球磨机筒体的转速 其中T表示单位时间，N表示单位时间T内相关系数曲线的上升沿的总数；

[0105] 球磨机筒体的转动角速度 其中n表示筒体的转速，T表示单位时间，N表示单位时间T内相关系数曲线的上升沿的总数；

[0106] 球磨机筒体的转动周期 其中n表示转速，T表示单位时间，N表示单位时间T内相关系数曲线的上升沿的总数。

[0107] 上述方法中，所述表示单位时间T内相关系数曲线的上升沿的总数通过以下方式确定：

[0108] 若计算第i个采样点与上一个采样点的相关系数曲线波形的差值δi大于预设的阈值δ0，即δi≥δ0，则确认该采样点为相关系数曲线波形的上升沿，该相关系数曲线波形的上

升沿对应的采样点序号为i，并对相关系数曲线波形上升沿个数累加计数，得到单位时间T

内相关系数曲线上升沿的总数N。

[0109] 在采样的单位时间T中，可认为球磨机转速恒定，[0110] 则球磨机筒体的转速为：[0111] 球磨机筒体的转动角速度为：[0112] 球磨机筒体的转动周期为：[0113] 步骤S5：根据步骤S4经测量和计算得出的工作时球磨机筒体的转速、转动角速度、转动周期中的任一参数的实际值与正常值的大小关系，检测球磨机设备的工作状态，对非

正常工作状态进行相应处理，如进行非正常工作状态报警和/或自动对球磨机进行调速。

[0114] 图1至图3为球磨机三种工作状态的示意图，三种工作状态通过介质球20落点30与物料线10的相对关系确定。当介质球落点位于物料线稍下方，为正常转速工作状态；当介质

球落点在物料线下方很远，为低转速工作状态；当介质球落点在物料线上方，为高转速工作

状态。由物理知识可知，介质球的起抛点、落点与物料线位置都是球磨机筒体转速的函数，

在每一个筒体转速条件下，都有一个相应的介质球起抛点、落点与物料线的对应关系。

[0115] 由以上分析，提供三种方法进行球磨机工作状态的检测。[0116] 方式一：根据实际生产过程中积累的先验知识，将球磨机正常转速工作状态的筒体转速确定在一定范围内，设正常工作状态的筒体转速范围为n1≤n≤n2，则可将球磨机筒

体转速按照工作状态的不同划分为三个集合：

[0117] X高速＝{n|n＞n2}[0118] X正常＝{n|n1≤n≤n2}[0119] X低速＝{n|n＜n1}[0120] 计算生产过程中通过监控视频估计转速方式实际测得的球磨机筒体的转速n，若n∈X正常则球磨机处于正常转速工作状态，维持当前转速即可；若n∈X高速，则球磨机处于高转

速工作状态，需要降低转速；若n∈X低速，则球磨机处于低转速工作状态，需要提高转速。

[0121] 方式二：根据实际生产过程中积累的先验知识，将球磨机正常转速工作状态的筒体转动角速度确定在一定范围内，设正常工作状态的筒体转动角速度范围为ω1≤ω≤ω2，

则可将球磨机筒体转动角速度按照工作状态的不同划分为三个集合：

[0122] Y高速＝{ω|ω＞ω2}[0123] Y正常＝{ω|ω1≤ω≤ω2}[0124] Y低速＝{ω|ω＜ω1}[0125] 计算生产过程中通过监控视频估计转速方式实际测得的球磨机筒体的转动角速度ω，若ω∈Y正常则球磨机处于正常转速工作状态，维持当前转速即可；若ω∈Y高速，则球磨

机处于高转速工作状态，需要降低转速；若ω∈Y低速，则球磨机处于低转速工作状态，需要提

高转速。

[0126] 方式三：根据实际生产过程中积累的先验知识，将球磨机正常转速工作状态的转动周期确定在一定范围内，设正常工作的转动周期范围为T1≤Tω≤T2，则可将转动周期按照

工作状态的不同划分为三个集合：

[0127] Z高速＝{Tω|Tω＜T1}[0128] Z正常＝{Tω|T1≤Tω≤T2}[0129] Z低速＝{Tω|Tω＞T2}[0130] 计算生产过程中通过监控视频估计转速方式实际测得的球磨机转动周期Tω，若Tω∈Z正常则球磨机处于正常转速工作状态，维持当前转速即可；若Tω∈Z高速，则球磨机处于高转

速工作状态，需要降低转速；若Tω∈Z低速，则球磨机处于低转速工作状态，需要提高转速。

[0131] 综上，本发明通过监控视频估计转速的非接触方式得出球磨机筒体的转速、转动角速度、转动周期，利用这些参数中的任一个均能获取球磨机的当前工作状态，根据当前工

作状态的不同，向报警电路输出不同的信号，控制报警器通过光、声等形式向工人报警，提

醒工人改变球磨机工作速度，进一步也可以通过自控电路控制根据当前工作状态对球磨机

进行调速。

[0132] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，

都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范

围为准。