CN110950005A - 一种单摄像头刮板输送机溜槽位置矫正方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种单摄像头刮板输送机溜槽位置矫正方法，一种单摄像头刮板输送机溜槽位置矫正方法，通过一个安装到采煤机上的热成像仪用于对溜槽的位置进行矫正，其特征在于，包括以下步骤：畸变校准，放置标定工件到正确的位置，通过热成像仪采集标定工件的图像实现图像畸变校准；获取图像，通过热成像仪获取其成像范围内溜槽的多张红外图像；图像处理，将获取的各个溜槽的图像进行拼接，并校正位置偏差的溜槽。
Description
技术领域
本发明涉及视觉检测领域，具体涉及一种通过机器视觉利用热成像仪通过图像处理对溜槽进行非接触式在线温度采集和分析，对刮板输送机溜槽进行定位及磨损检测及矫正的系统和方法。
背景技术
刮板输送机是目前国内外在缓倾斜长壁式采煤工作面最主要的煤炭运输设备。由于各种原因或使用不当会造成刮板输送机的溜槽和链条在高阻力下运行，造成设备磨损严重。当刮板输送机在运行过程中由于浸水、设备成运动状态和大质量、以及落煤等现场环境影响安装和保护传感器成为困难，因此针对异常磨损很难用常规方法检测和观察。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供利用红外成像技术对刮板输送机的溜槽和链条运行过程中进行非接触式检测，同时提出配合采煤机电控和支架电液控进行数据交互，在溜槽的运行过程调整姿态，以达到减少无效和有害的磨损，同时达到工作面采煤工程质量的提高。
本发明的技术方案如下：
一种单摄像头刮板输送机溜槽位置矫正方法，通过多个间隔安装到液压支架底座(5)上的热成像仪用于对溜槽(2)的位置进行矫正，其特征在于，包括以下步骤：
畸变校准，放置标定工件到正确的位置，通过热成像仪采集标定工件的图像实现图像畸变校准；
获取图像，通过热成像仪获取其成像范围内溜槽(2)的多张红外图像；
图像处理，将获取的各个溜槽(2)的图像进行拼接，并校正位置偏差的溜槽(2)。
-所述图像处理的具体步骤为：
对每幅图进行特征点提取；
对特征点进行匹配；
通过特征点进行图像配准；
把待检测图像拷贝到基准图像的特定位置；
对待检测图像和基准图像的边界进行处理。
一种单摄像头刮板输送机溜槽位置矫正系统，通过多个间隔安装到液压支架底座(5)上的热成像仪用于对溜槽(2)的位置进行矫正，其特征在于，包括以下机构：
畸变校准机构，放置标定工件到正确的位置，通过热成像仪采集标定工件的图像实现图像畸变校准；
获取图像机构，通过热成像仪获取其成像范围内溜槽(2)的多张红外图像；
图像处理机构，将获取的各个溜槽(2)的图像进行拼接，并校正位置偏差的溜槽(2)。
-所述图像处理机构具体包括：
提取机构，对每幅图进行特征点提取；
特征匹配机构，对特征点进行匹配；
图像匹配机构，通过特征点进行图像配准；
拷贝机构，把待检测图像拷贝到基准图像的特定位置；
边界处理机构，对待检测图像和基准图像的边界进行处理。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
本发明能够对溜槽进行自动位置矫正，无需外部人工操作，其精准度更高。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某个实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。
图1是本发明待检测溜槽工作面示意图；
图2是本发明溜槽连接后示意图；
图3是本发明单节溜槽示意图；
图4是本发明算法原理图；
图5是本发明初处理流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参见图1，为发明具体工作面示意图和热成像仪的安装示意图，本发明的技术方案主要是为了对刮板输送机的溜槽进行位置矫正。
在图1中，煤壁1为采煤的对象，液压支架底座的底部通过推溜油缸推动溜槽，溜槽位于煤壁的下方，采煤机是行走在溜槽上，采煤机在溜槽上移动的过程中，会带动热成像仪移动，热成像仪在移动的过程中会不断获取底部溜槽的图像，将获取的图像和热成像仪获取底部溜槽的基准图像进行图像处理，能够知晓位于热成像仪下方的溜槽是否处于正常状态，并通过图像处理装置计算出溜槽处于非正常状态时候的位置偏差，再通过连接溜槽的推溜油缸驱动改变溜槽的位置，实现对溜槽的位置矫正。
具体的矫正溜槽2位置的原理为，参见图2和图3，溜槽2是多节连接到一起的，由于重力的原因，当链条在移动过程中会与溜槽摩擦，摩擦力会转换成温度，不同的摩擦力可通过温度间接表示，通过左、中、右三部分摩擦力形成的温度差异分析出溜槽的姿态和位置。
而获取的溜槽2的图像中，将该溜槽2的图像分为上、中、下三部分，通过左和右图像数据可以分析确定溜槽平面直线性及溜槽的倾斜性，通过中部图像数据可以分析确定溜槽凹凸性或飞链。当溜槽各节不在一直线上时，左右受力会有差异。根据各节的同侧差异可分析出溜槽的直线性。当左边低时链条重量会压向左，左侧摩擦力会大于右侧，右侧反之。由此可分析出溜槽的倾斜性。
在具体图像采集和处理之前需要对通过标定工件对溜槽2的采集图像位置确定及图像畸变校准。
标定工件(图4热成像仪成像区域示意图)圆点(可用发光二极管或其它能发热的器件)之间距离和大小为确定尺寸，为将标定工件分别放置在如图4 热成像仪成像区域示意图内中的不同处，在计算机内输入当前标定工件位置，计算机将对采集图像进行畸变校正和温度成像灰度值标定，并在计算机内输入当前热成像仪的安装支架号。
当正常工作时，计算机获取各热成像仪采集图像，进行根据标定值和畸变参数进行图像内的灰度分析，确定图像内溜槽的各部分温度值，同时根据热成像仪安装位置进行整个工作面溜槽的拼图。
通过通信方式将溜槽各区域或整个温度情况传输给相关系统。
具体的计算机处理算法原理为：
在这里假定模板平面在世界坐标系Z＝0的平面上。
基本原理：
s[u,v,1]T＝K[r1 r2 r3 t][X,Y,0,1]T＝K[r1 r2 t][X,Y,1]T
其中，K为摄像机的内参数矩阵，[X Y 1]T为模板平面上点的齐次坐标，[u v 1]T为模板平面上点投影到图象平面上对应点的齐次坐标，[r1 r2 r3]和t分别是摄像机坐标系相对于世界坐标系的旋转矩阵和平移向量。
根据旋转矩阵的性质，即r1Tr2＝0和||r1||＝||r2||＝1，每幅图象可以获得以下两个对内参数矩阵的基本约束
由于摄像机有4个未知内参数，所以当所摄取得的图像数目大于等于3时，就可以线性唯一求解出K。
具体的图像处理方法为：
(1)将工件在摄像区域内摆放不同位置，拍摄若干张模板图像；
(2)检测出图像中的特征点；
(3)求出摄像机的内参数和外参数；
(4)求出畸变系数；
(5)优化求精。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种单摄像头刮板输送机溜槽位置矫正方法，通过一个安装到采煤机上的热成像仪用于对溜槽的位置进行矫正，其特征在于，包括以下步骤：
畸变校准，放置标定工件到正确的位置，通过热成像仪采集标定工件的图像实现图像畸变校准；
获取图像，通过热成像仪获取其成像范围内溜槽的多张红外图像；
图像处理，将获取的各个溜槽的图像进行拼接，并校正位置偏差的溜槽。
2.根据权利要求1所述的一种单摄像头刮板输送机溜槽位置矫正方法，其特征在于，所述图像处理的具体步骤为：
对每幅图进行特征点提取；
对特征点进行匹配；
通过特征点进行图像配准；
把待检测图像拷贝到基准图像的特定位置；
对待检测图像和基准图像的边界进行处理。
3.一种单摄像头刮板输送机溜槽位置矫正系统，一个安装到采煤机上的热成像仪用于对溜槽的位置进行矫正，其特征在于，包括以下机构：
畸变校准机构，放置标定工件到正确的位置，通过热成像仪采集标定工件的图像实现图像畸变校准；
获取图像机构，通过热成像仪获取其成像范围内溜槽的多张红外图像；
图像处理机构，将获取的各个溜槽的图像进行拼接，并校正位置偏差的溜槽。
4.根据权利要求3所述的一种单摄像头刮板输送机溜槽位置矫正系统，其特征在于，所述图像处理机构具体包括：
提取机构，对每幅图进行特征点提取；
特征匹配机构，对特征点进行匹配；
图像匹配机构，通过特征点进行图像配准；
拷贝机构，把待检测图像拷贝到基准图像的特定位置；
边界处理机构，对待检测图像和基准图像的边界进行处理。
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