CN103292714B - 基于图像技术的带式输送机堆煤状况检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于图像技术的带式输送机堆煤状况检测方法，包括激光源、CCD成像系统、预装有软件的计算机及连接CCD成像系统和计算机的光缆组成，该方法用激光照射皮带煤面在其煤面上形成光斑，首先确定位于煤警界高度处的光斑在图像中的位置，此位置将光斑成像区域分为两部分：一部分是正常煤位高度位置的光斑成像区域，另一部分是超过警界高度位置光斑的成像区域，判断堆煤的方法是在超过警界高度位置的光斑成像区域搜索光斑，若有，则发出报警提示。

Description

基于图像技术的带式输送机堆煤状况检测方法

技术领域

本发明涉及煤矿生产在线自动检测，尤其涉及利用图像技术检测带式输送机堆煤状况的方法。

背景技术

在煤炭开采生产中，带式输送是煤炭的主要输送方式一，在带式输送机运行控制中，无人值守是最终目标。带式输送机在运煤过程中，由于溜煤眼堵或上输送机停止等原因，容易发生堆煤故障，即带式输送机上煤的高度大于正常煤位的情况，堆煤故障若不能及时发现并停车，煤将很快淹没输送机头，这样会严重损坏设备。因此准确可靠地检测输送机上的堆煤情况是无人值守目标实现的前提。目前检测输送机上堆煤的方法主要采用接触式，即在皮带的上方悬挂堆煤传感器，传感器探针位于煤的警界高度位置，当煤达到或超过警界高度时，探针由于煤的作用使传感器倾斜(如机械推移的行程开关式、水银或煤油式)或使探针接入电回路中(如电极式)形成通路输出煤的高度信号，这几种方法都存在不能及时准确报警，耐用性、灵敏度、抗干扰性和可靠性差等问题，需要开发新的测量方法以改善现有技术中的问题或达到高可靠性、高准确性目的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种基于图像技术的检测带式输送机堆煤状况方法，该方法准确、可靠，抗干扰性强。

根据一种实施例形式，提供一种基于图像技术的带式输送机堆煤状况检测方法，包括激光源、CCD成像系统、预装有软件的计算机及连接CCD成像系统和计算机的光缆组成，其检测方法包括如下步骤：

1)在皮带上方安装激光器，使激光器向带式输送机的煤面投射的激光束与皮带水平面有大于0度小于90度的夹角，在皮带上方皮带中线位置安装CCD成像系统，CCD成像系统视场能覆盖到光斑；

2)确定位于煤警界高度处的光斑在图像中的位置；

3)检测时，以设定的采样间隔采样光斑图像，送计算机处理，在超过警界高度位置的光斑成像区域搜索光斑，若有，则发出报警提示。

在进一步特定的但非限制性的形式中，采用多点检测，相应地，有多个激光器，激光器沿皮带宽度线排列，所发出的激光束相互平行。

在进一步特定的但非限制性的形式中，在步骤2)和3)中采用颜色和亮度来识别光斑。

在进一步特定的但非限制性的形式中，激光源、CCD成像系统和传输光缆是防爆型的。

附图说明

通过以下说明，附图实施例变得显而已见，其仅以结合附图描述的至少一种优选但非限制性实施例的示例方式给出。

图1示出了一种基于图像技术的带式输送机堆煤状况检测方法装置结构图；

图2示出了一种基于图像技术的带式输送机堆煤状况检测方法光斑成像区域示意图

具体实施方式

图1示出了一种基于图像技术的带式输送堆煤状况检测方法的装置结构图。如图1所示，在皮带上方根据实际情况安装一个或者多个激光器1，激光器向带式输送机煤面投射激光束(若为多个激光器，其投射的激光束最好是相互平行的)，激光束与皮带水平面有大于0度但小于90度的角，CCD成像系统2位于皮带上方中线位置其光轴垂直皮带面，激光束在皮带煤面上形成的所有光斑均在摄像机视场内，CCD为面阵型，CCD成像系统2通过传输线缆连到监控室的计算机，考虑应用环境、信号传输质量及信号传输带宽的问题，传输线缆优选光缆。激光器1采用纯净红色激光源，圆形光斑模式。当装置用于煤矿井下时，光源、CCD成像系统和传输线缆应是防爆型的，可以是本安型，也可以是隔爆型。

首先确定位于警界高度3处的光斑4在图像中的位置。摄取一幅或者多幅位于警界高度处光斑的图像，对采集的图像进行亮度和白平衡调整，通过白平衡调整，使自然光呈现轻微的蓝绿色。红色激光源当中R值很高，G、B值较低，因而方差较大，自然光线中，RGB值比较接近，方差小，因而通过颜色对采集的图像每点进行RGB识别并对方差进行运算，由于光斑亮度也明显大于背景，同时也考虑亮度因素，设定合适的方差阈值和亮度阈值，大于亮度阈值和方差阈值的像素认为是光斑作标记，转换成二值图像，根据二值图像由下面公式计算图像中光斑的中心坐标(X，Y)，作为参考点。对于多幅图像，取每幅图像的平均值，若是多点检测，则每个光斑都计算。

$X=\frac{\underset{i=\min X}{\overset{\max X}{\mathrm{\Σ}}}i}{\left|\right|i\left|\right|},$ $Y=\frac{\underset{i=\min Y}{\overset{\max Y}{\mathrm{\Σ}}}j}{\left|\right|j\left|\right|}$

其中，||i||表示有标记的列数，||j||表示有标记的行数，(minX，maxX)表示采集到的光斑在水平方向上的区间，(minY，maxY)表示在竖直方向上的区间，两个区间根据具体聚焦来估计。

图像的水平方向对应皮带宽度方向，竖直方向对应皮带中线方向，当皮带上煤面高度变化时，光斑离镜头中心的距离也发生改变，由于激光束与皮带水平面有夹角，因而光斑在皮带中线方向的位置也发生改变，其变化反映在图像上则是竖直方向的位置改变，当皮带上的煤位低于警界高度位置时，其上的光斑成像在参考点竖直方向的一侧，当皮带上的煤位高于警界高度时，其上的光斑则成像在参考点竖直方向的另一侧5，图2示出了光斑成像区域示意图，7是警界高度处的光斑图像位置，由于光斑是煤面与激光束相交产生的，因而光斑变化的轨迹是沿激光束线移动，当煤面表面形态不规整时，若有偏差，这意味着光斑像点是在参考点位置的竖直方向附近变化，因而，检测时，只需检测高于警界高度的光斑成像区即可判断堆皮带上的堆煤情况。

检测时，在高于警界高度之上的光斑成像区域5搜索光斑图像，以光斑参考点坐标为中心，建立大小合适的矩形窗，以参考点为起点在竖直方向以矩形窗半个高度为步距移动矩形窗搜索光斑，处理矩形窗内的像点，计算光斑面积大小，即累加标记为光斑的像点数，大于给定阈值的即为光斑，发出报警。若是多点检测，只要搜索到一个光斑就发出报警。

Claims (3)

1.一种基于图像技术的带式输送机堆煤状况检测方法，包括激光器、CCD成像系统、预装有软件的计算机及连接CCD成像系统和计算机的传输光缆，其特征在于方法包括如下步骤：

1)在皮带上方安装激光器，使激光器向带式输送机的煤面投射的激光束与皮带水平面有大于0度小于90度的夹角，在皮带上方皮带中线位置安装CCD成像系统，CCD成像系统视场能覆盖到光斑；

2)确定位于煤警界高度处的光斑在图像中的位置；

3)检测时，以设定的采样间隔采样光斑图像，送计算机处理，在超过警界高度位置的光斑成像区域搜索光斑，若有，则发出报警提示；

步骤2)和3)中光斑的识别是根据光斑颜色和亮度来识别的。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于是多点检测，相应地，有多个激光器，激光器沿皮带宽度线成直线排列，所发出的激光束相互平行且都与皮带水平面有大于0度小于90度的夹角。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于激光器、CCD成像系统和传输光缆是防爆型的。