[发明专利]一种基于图像识别的采煤机滚筒自动调高装置与方法

摘要

本发明公开了一种基于图像识别的采煤机滚筒自动调高装置，包括摄像模块、图像识别处理模块、采煤机摇臂调高模块、摄像监控模块、滚筒轨迹跟踪传感器模块；其中，所述摄像模块用于拍摄采煤工作面煤岩图像并将其输入至图像识别处理模块和摄像监控模块；所述图像识别处理模块用于对采煤工作面煤岩图像分界线进行识别，并将识别结果输入至采煤机摇臂调高模块中；所述采煤机摇臂调高模块用于对采煤机滚筒自动调高进行控制；所述摄像监控模块用于监测采煤机滚筒在整个采煤工作面截割时是否与岩层发生接触；所述滚筒轨迹跟踪传感器模块用于对采煤机摇臂进行路径检测计算，以及对比与采集到的图像中煤岩界面的拟合程度；本发明具有采煤率高，可靠性强的优势。

主权项

1.一种基于图像识别的采煤机滚筒自动调高装置的自动调高方法，其特征在于：包括摄像模块(4)、图像识别处理模块、采煤机摇臂调高模块、摄像监控模块、滚筒轨迹跟踪传感器模块；其中，/n所述摄像模块(4)用于拍摄采煤工作面煤岩图像并将其输入至图像识别处理模块和摄像监控模块；/n所述图像识别处理模块用于对摄像模块(4)拍摄到的采煤工作面煤岩图像进行图像去噪、纹理提取、边缘检测操作，建立煤岩图像坐标系，根据煤岩图像坐标系对采煤工作面煤岩图像进行界面轨迹优化，通过优化后的界面轨迹获取滚筒待移动坐标；并将获取的滚筒待移动坐标输出给采煤机摇臂调高模块，将优化后的界面轨迹输送给滚筒轨迹跟踪传感器模块；/n所述的图像识别处理模块通过matlab软件的图像处理功能实现对拍摄到的采煤工作面煤岩图像进行图像去噪、纹理提取、边缘检测操作，去噪主要利用空域滤波技术：利用滤波器去除图像中噪声，主要运用IPT函数ordfilt2函数生成滤波器；纹理提取主要通过纹理的均值、方差、均匀性描述符进行提取，分析每个像素下的纹理特征；边缘检测主要运用IPT函数edge进行边缘检测，用于检测煤岩界面，将检测识别到的连续界线，按等距离提取若干点，使用样条差值法得到滚筒截割轨迹曲线，并给出相邻点的竖直和水平位移，以便于后续控制；二维坐标变换后得到大地坐标系下的煤岩界面轨迹，通过提取点后的煤岩界面轨迹获取滚筒待移动坐标；/n所述采煤机摇臂调高模块用于将滚筒待移动坐标输出至采煤机摇臂调高模块中的PLC控制系统，PLC控制系统根据滚筒待移动坐标运算得到油缸的推进量/退回量，将油缸的推进量/退回量输入至调高油缸中，通过调高油缸控制摇臂(2)摆动，使得摇臂(2)上的滚筒(3)在采煤工作面上下自动调高，直至调到滚筒待移动坐标上；/n所述的采煤机摇臂调高模块包括PLC控制系统和调高油缸，PLC控制系统与计算机终端相连接，一个调高油缸固定在采煤机主体(1)的一端，另一个调高油缸固定在采煤机主体(1)的另一端，用于推动摇臂(2)摆动，从而使摇臂(2)上的滚筒(3)在采煤工作面上下自动调高；/n采煤机主体两端均设有摇臂(2)、滚筒(3)，调高油缸固定在采煤机主体(1)上，所述调高油缸与摇臂(2)的一端相接触，所述摇臂(2)的一端与所述采煤机主体(1)通过轴承连接，所述摇臂(2)的另一端与滚筒(3)连接；/n所述摄像监控模块用于根据采煤工作面煤岩图像监测滚筒在截割时是否截割到岩石；/n所述摄像模块包括CCD高清摄像机(4-1)、防尘玻璃箱(4-2)、LED照明灯(4-3)；/n所述防尘玻璃箱(4-2)设置于采煤机主体(1)上，用于防止灰尘污染CCD高清摄像机(4-1)的镜头；所述LED照明灯(4-3)设置于防尘玻璃箱(4-2)上，用于给CCD高清摄像机(4-1)提供照明；所述CCD高清摄像机(4-1)设置于防尘玻璃箱(4-2)内，用于拍摄采煤工作面煤岩图像；/n所述滚筒轨迹跟踪传感器模块用于对采煤机摇臂进行路径检测计算，并将得到的路径与实际采煤工作面图像中的煤岩界面进行对比，确定其拟合程度；/n所述滚筒轨迹跟踪传感器模块安装在采煤机摇臂上，所述滚筒轨迹跟踪传感器模块包括位置坐标传感器，所述位置坐标传感器用于对采煤机摇臂(2)移动位置的记录，所述滚筒轨迹跟踪传感器模块根据记录的采煤机摇臂(2)移动位置进行路径检测计算；/n包括以下步骤：/n(a)通过摄像模块(4)拍摄采煤工作面煤岩图像，并将其输入至图像识别处理模块和摄像监控模块；/n(b)通过图像识别处理模块对步骤(a)拍摄到的采煤工作面煤岩图像进行图像去噪、纹理提取、边缘检测操作，建立煤岩图像坐标系；/n(c)根据步骤(b)得到的煤岩图像坐标系对采煤工作面煤岩图像进行界面轨迹优化，通过优化后的界面轨迹获取滚筒待移动坐标；并将获取的滚筒待移动坐标输出给采煤机摇臂调高模块，将优化后的界面轨迹输送给滚筒轨迹跟踪传感器模块；/n(d)通过采煤机摇臂调高模块将步骤(c)中的滚筒待移动坐标输出至采煤机摇臂调高模块中的PLC控制系统，PLC控制系统根据滚筒待移动坐标运算得到油缸的推进量/退回量，将油缸的推进量/退回量输入至调高油缸中，通过调高油缸控制摇臂(2)摆动，使得摇臂(2)上的滚筒(3)在采煤工作面上下自动调高，直至调到滚筒待移动坐标上；/n(e)通过摄像监控模块对步骤(c)得到的滚筒(3)在实际采煤工作面上的行走路径进行监测，根据步骤(a)拍摄到的采煤工作面煤岩图像监测滚筒在截割时是否截割到岩石，若截割到岩石，人工干预进行手动调高。/n