CN107043000B - 一种基于机器视觉的皮带运输机安全智能保障系统 - Google Patents

一种基于机器视觉的皮带运输机安全智能保障系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉的皮带运输机安全智能保障系统,包括巨型异物识别系统,采用固定吊挂式机器人和异物识别模块构成的固定吊挂式机器人监测系统;煤流量监测系统,采用吊挂式轨道巡检机器人和煤流量监测模块构成的吊挂式轨道巡检机器人监测系统;托辊温度监测系统,采用由基于红外热像的托辊温度监测模块与轨道巡检机器人构成的了轨道巡检机器人监测系统;皮带监测系统,采用基于机器视觉的皮带损伤监测模块与吊挂式轨道巡检机器人构成的吊挂式轨道巡检机器人监测系统。大大降低煤矿一线的维修工人受到煤矿事故的风险,保障安全采煤的宗旨,实现对皮带运输机进行实时监控和排障,保证煤炭运输线的稳定运行,从而提高生产效率。

Description

一种基于机器视觉的皮带运输机安全智能保障系统
技术领域
本发明涉及设备运行状态监测领域,具体涉及一种基于机器视觉的皮带运输机安全智能保障系统。
背景技术
在煤炭生产过程中,皮带运输机作为重要的煤炭运输设备,应用十分广泛,然而在皮带运输机运行过程中,容易发生出现巨型异物、煤流量过载、托辊损坏、皮带损伤等事故,造成设备甚至人员的重大损失。
在皮带运输机的巡检与维护中,一方面,巡检工人对皮带机进行实时检测和维修时会面临巨大风险,另一方面,采煤过程要求皮带机系统不能随时或长时间停车。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供了一种基于机器视觉的皮带运输机安全智能保障系统,不仅可以替代冒着生命危险工作在煤矿一线的维修工人,大大降低他们受到煤矿事故的风险,保障安全采煤的宗旨,也可以实现对皮带运输机进行实时监控和排障,保证煤炭运输线的稳定运行,从而提高生产效率。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案为:
一种基于机器视觉的皮带运输机安全智能保障系统,包括
巨型异物识别系统,采用固定吊挂式机器人和异物识别模块构成的固定吊挂式机器人监测系统,在带式输送机负载情况下,利用工业相机采集的皮带图像中存在的锚杆异物,采用双边滤波和分段线性变换算法分别进行图像去噪和图像增强预处理;采用迭代自适应阈值分割法进行图像二值化处理;基于连通分量外接矩形的长宽比进行锚杆异物的形状识别,完成锚杆异物目标的检测和识别;
煤流量监测系统,采用吊挂式轨道巡检机器人和煤流量监测模块构成的吊挂式轨道巡检机器人监测系统,通过二维激光雷达获得煤流上截面轮廓,通过速度传感器测得速度信息,然后由煤流截面面积和速度信息积分求得煤流量;
托辊温度监测系统,采用由基于红外热像的托辊温度监测模块与轨道巡检机器人构成的了轨道巡检机器人监测系统;利用红外热像仪沿巡检轨道采集红外图像,对采集的带式输送机红外图像进行处理:利用垂直和水平投影截取托辊所在区域;采用基于连通分量的长短轴比和面积信息对图像边缘进行过滤,消除对上述截取图像进行边缘检测形成的伪边缘,保留托辊的真实边缘;利用形态学闭运算连接托辊边缘缝隙,通过边界跟踪获得托辊闭合轮廓并进行种子区域填充,实现托辊区域的自动分割;最后通过对托辊区域的温度信息分析并进行故障预警;
皮带监测系统,采用基于机器视觉的皮带损伤监测模块与吊挂式轨道巡检机器人构成的吊挂式轨道巡检机器人监测系统,当皮带运输机在带负载的情况下,通过安装于皮带运输机的循环体内的皮带损伤监测系统对皮带运输机的皮带进行实时监测,当皮带运输机在在停机或空载的情况下,可用安装于皮带运输机上方的皮带损伤监测系统对皮带运输机的皮带进行实时监测。
其中,所述基于机器视觉信息的皮带损伤在线监测系统在带式输送机空载情况下,利用工业相机采集的皮带图像中存在的裂缝,采用双边滤波和直方图均衡化分别进行图像滤波和图像增强预处理;采用迭代自适应阈值分割法进行图像二值化处理;基于连通分量的形态学区域特征去除小面积杂点噪声,完成裂缝目标的检测和识别。
所述吊挂式机器人监测系统包括平巷道吊挂式巡检机器人系统和斜巷道吊挂式巡检机器人系统。所述轨道巡检机器人监测系统包括双轨道巡检机器人监测系统和环形轨道巡检机器人监测系统。
本发明具有以下有益效果:
利用机器视觉传感器实时采集皮带运输机运行中的各种数据信息,计算机通过一定的算法对相关数据信息进行处理,对出现巨型异物、煤流量过载、托辊损坏、皮带损伤等常见问题进行判断及分析,最后制定其故障类型的判定依据,当皮带运输机出现这些特征故障时,计算机会针对皮带运输机故障类型对驱动电机制定相应的安全保障控制决策,从而保障皮带运输机的安全生产。
附图说明
图1为本发明实施例基于机器视觉的皮带运输机安全智能保障系统的系统框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白,以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1所示,本发明实施例提供了一种基于机器视觉的皮带运输机安全智能保障系统,主要体现有两种形式:一种是安装于皮带运输机上方的安全智能保障系统,用于实现巨型异物、煤流量过载及皮带损伤等的安全智能保障;另一种是安装于皮带运输机循环体内的安全智能保障系统,用于实现对托辊损坏及皮带损伤故障类型的安全智能保障,具体的,包括
巨型异物识别系统,采用固定吊挂式机器人和异物识别模块构成的固定吊挂式机器人监测系统,在带式输送机负载情况下,利用工业相机采集的皮带图像中存在的锚杆异物,采用双边滤波和分段线性变换算法分别进行图像去噪和图像增强预处理;采用迭代自适应阈值分割法进行图像二值化处理;基于连通分量外接矩形的长宽比进行锚杆异物的形状识别,完成锚杆异物目标的检测和识别;
煤流量监测系统,采用吊挂式轨道巡检机器人和煤流量监测模块构成的吊挂式轨道巡检机器人监测系统,通过二维激光雷达获得煤流上截面轮廓,通过速度传感器测得速度信息,然后由煤流截面面积和速度信息积分求得煤流量;本发明融合激光雷达技术和图像处理技术,能够自动测量出煤矿井下带式输送机的煤流量,为煤矿井下带式输送机煤流量的计算提供必要的技术支持,对于煤流量统计有着重要的意义。
托辊温度监测系统,采用由基于红外热像的托辊温度监测模块与轨道巡检机器人构成的了轨道巡检机器人监测系统,其安装于皮带运输机的循环体内,可以实现前后巡回行驶;利用红外热像仪沿巡检轨道采集红外图像,对采集的带式输送机红外图像进行处理:利用垂直和水平投影截取托辊所在区域;采用基于连通分量的长短轴比和面积信息对图像边缘进行过滤,消除对上述截取图像进行边缘检测形成的伪边缘,保留托辊的真实边缘;利用形态学闭运算连接托辊边缘缝隙,通过边界跟踪获得托辊闭合轮廓并进行种子区域填充,实现托辊区域的自动分割;最后通过对托辊区域的温度信息分析并进行故障预警;实验表明,本方法可实现托辊的自动分割和定位,满足带式输送机托辊温度监测的需求,为煤矿井下带式输送机托辊的热故障分析及故障预警提供必要的技术支持,对于保障带式输送机安全运行有着重要的意义。
皮带损伤,主要分为皮带断裂、纵撕两种形式。
皮带监测系统,采用基于机器视觉的皮带损伤监测模块与吊挂式轨道巡检机器人构成的吊挂式轨道巡检机器人监测系统,当皮带运输机在带负载的情况下,通过安装于皮带运输机的循环体内的皮带损伤监测系统对皮带运输机的皮带进行实时监测,当皮带运输机在在停机或空载的情况下,可用安装于皮带运输机上方的皮带损伤监测系统对皮带运输机的皮带进行实时监测。
所述基于机器视觉信息的皮带损伤在线监测系统在带式输送机空载情况下,利用工业相机采集的皮带图像中存在的裂缝,采用双边滤波和直方图均衡化分别进行图像滤波和图像增强预处理;采用迭代自适应阈值分割法进行图像二值化处理;基于连通分量的形态学区域特征去除小面积杂点噪声,完成裂缝目标的检测和识别。本发明融合机器视觉技术、计算机技术、图像处理及识别技术,能够自动完成带式输送机视频监测图像中的皮带损伤检测,为煤矿井下带式输送机的安全监测提供必要的技术支持,对于保障带式输送机安全运行有着重要的意义。
所述吊挂式机器人监测系统包括平巷道吊挂式巡检机器人系统和斜巷道吊挂式巡检机器人系统。所述轨道巡检机器人监测系统包括双轨道巡检机器人监测系统和环形轨道巡检机器人监测系统。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于机器视觉的皮带运输机安全智能保障系统,其特征在于,包括:
巨型异物识别系统,采用固定吊挂式机器人和异物识别模块构成的固定吊挂式机器人监测系统,在带式输送机负载情况下,利用工业相机采集的皮带图像中存在的锚杆异物,采用双边滤波和分段线性变换算法分别进行图像去噪和图像增强预处理;采用迭代自适应阈值分割法进行图像二值化处理;基于连通分量外接矩形的长宽比进行锚杆异物的形状识别,完成锚杆异物目标的检测和识别;
煤流量监测系统,采用吊挂式轨道巡检机器人和煤流量监测模块构成的吊挂式轨道巡检机器人监测系统,通过二维激光雷达获得煤流上截面轮廓,通过速度传感器测得速度信息,然后由煤流截面面积和速度信息积分求得煤流量;
托辊温度监测系统,采用由基于红外热像的托辊温度监测模块与轨道巡检机器人构成的轨道巡检机器人监测系统;利用红外热像仪沿巡检轨道采集红外图像,对采集的带式输送机红外图像进行处理:利用垂直和水平投影截取托辊所在区域;采用基于连通分量的长短轴比和面积信息对图像边缘进行过滤,消除对上述截取图像进行边缘检测形成的伪边缘,保留托辊的真实边缘;利用形态学闭运算连接托辊边缘缝隙,通过边界跟踪获得托辊闭合轮廓并进行种子区域填充,实现托辊区域的自动分割;最后通过对托辊区域的温度信息分析并进行故障预警;
皮带监测系统,采用基于机器视觉的皮带损伤监测模块与吊挂式轨道巡检机器人构成的吊挂式轨道巡检机器人监测系统,当皮带运输机在带负载的情况下,通过安装于皮带运输机的循环体内的皮带损伤监测系统对皮带运输机的皮带进行实时监测,当皮带运输机在停机或空载的情况下,可用安装于皮带运输机上方的皮带损伤监测系统对皮带运输机的皮带进行实时监测。
2.如权利要求1所述的一种基于机器视觉的皮带运输机安全智能保障系统,其特征在于,基于机器视觉信息的皮带损伤在线监测系统在带式输送机空载情况下,利用工业相机采集的皮带图像中存在的裂缝,采用双边滤波和直方图均衡化分别进行图像滤波和图像增强预处理;采用迭代自适应阈值分割法进行图像二值化处理;基于连通分量的形态学区域特征去除小面积杂点噪声,完成裂缝目标的检测和识别。
3.如权利要求1所述的一种基于机器视觉的皮带运输机安全智能保障系统,其特征在于,所述吊挂式机器人监测系统包括平巷道吊挂式巡检机器人系统和斜巷道吊挂式巡检机器人系统。
4.如权利要求1所述的一种基于机器视觉的皮带运输机安全智能保障系统,其特征在于,所述轨道巡检机器人监测系统包括双轨道巡检机器人监测系统和环形轨道巡检机器人监测系统。
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