CN114697508A - 一种矿用钢带孔定位摄像装置及钢带孔自动定位和识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种矿用钢带孔定位摄像装置及钢带孔自动定位和识别方法，矿用钢带孔定位摄像装置主要用于全自动锚杆钻机上，避免了煤尘多、淋水大等恶劣工作环境对摄像机的破坏，为实现钢带孔识别和定位的自动化作业，锚钻现场无人化提供了基础，并基于上述矿用钢带孔定位摄像装置，提供了一种钢带孔自动定位和识别方法，解决人工识别和定位钢带孔工作中存在的高粉尘高瓦斯，安全系数低，工人劳动强度大，生产效率低的问题。
Description
技术领域
本发明属于煤矿井下巷道支护的技术领域，尤其是涉及一种矿用钢带孔定位摄像装置及钢带孔自动定位和识别方法。
背景技术
锚杆支护是我国煤矿岩巷的主要支护形式。目前井工巷道支护作业量的较大矿井，锚杆支护均需要钢带来配合锚杆支护，方能达到可靠的支护强度。但是目前钢带孔的定位和识别需要人工操作去完成。而钢带孔识别区域处于靠近工作面的无支护的空顶危险区域，与安全区域之间距离较远。该工作区域危险性大，生产效率低，工人劳动强度大。随着智能化矿井的发展，使用视觉控制系统实现钢带孔自动识别和定位成为了趋势。摄像机是视觉控制系统的关键组成部分，钻锚作业时的灰尘大、淋水多，做好摄像机的防护十分必要。
发明内容
本发明提供一种矿用钢带孔定位摄像装置，主要用于全自动锚杆钻机上，避免了煤尘多、淋水大等恶劣工作环境对摄像机的破坏，为实现钢带孔识别和定位的自动化作业，锚钻现场无人化提供了基础，并基于上述矿用钢带孔定位摄像装置提供了一种钢带孔自动定位和识别方法，解决人工识别和定位钢带孔工作中存在的高粉尘高瓦斯，安全系数低，工人劳动强度大，生产效率低的问题。
本发明提供一种矿用钢带孔定位摄像装置，包括摄像机组件，摄像机组件包括摄像机以及设置在摄像机侧面的补光灯，摄像机通过伸缩机构安装在安装底座上；安装底座上安装有盖板；伸缩机构向前伸出至盖板无法遮挡摄像机和补光灯时为摄像机的工作位，向后收缩至摄像机和补光灯被盖板遮挡时为摄像机的等待位。
进一步地，伸缩机构为伸缩油缸。
进一步地，摄像机外安装有摄像机安装座；伸缩油缸的活塞杆通过油缸销轴Ⅰ与固定座连接，油缸外套筒通过油缸销轴Ⅱ与安装底座连接，压板安装在安装底座上压紧油缸销轴Ⅱ；固定座与摄像机安装座连接。
进一步地，安装底座上位于伸缩油缸两侧的位置设置有导向杆套筒；导向杆套筒中滑动连接有导向杆，导向杆的前端与固定座连接。
进一步地，导向杆套筒上预留有油杯。
进一步地，摄像机组件1还包括信号传输线、控制箱和第一毛刷；第一毛刷可在摄像机1的镜头上旋转移动；控制箱通过信号传输线控制摄像机1、补光灯和第一毛刷。
进一步地，盖板的底面安装有第二毛刷。
进一步地，上述矿用钢带孔定位摄像装置，还包括用于检测伸缩油缸伸缩位移量的位移传感器。
一种钢带孔自动定位和识别方法，锚杆钻机全自动钻架上安装有上述矿用钢带孔定位摄像装置，包括下述步骤：
S1，全自动锚杆钻机启动锚钻流程，伸缩机构向前伸出，使摄像机从等待位进入工作位，采集当前视觉图像，摄像机将当前视觉图像反馈至全自动锚杆钻机的视觉控制系统，视觉控制系统判断从当前视觉图像中能否观察到钢带孔，若可以观察到钢带孔，视觉控制系统分析处理摄像机采集的图像，识别和定位钢带孔位置；若观察不到钢带孔，则锚杆钻机全自动钻架微调直至可以观察到钢带孔；
S2，当摄像机采集完图像后，伸缩机构向后收缩，摄像机退回到等待位；
S3，锚杆钻机全自动钻架进行锚钻作业；
S4，当完成一个钢带的锚护后，多次重复步骤S1-S3，实现多个钢带定位和识别，完成锚护作业。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的矿用钢带孔定位摄像装置能够在摄像头工作时提供照明，提高了摄像头输出图像清晰度；摄像头不工作时，能够防尘防淋水，能够最大限度地保护摄像头不被损坏，延长摄像头使用寿命；将其应用到自动锚钻作业中，可实现钢带孔自动识别与定位，操作人员可远离空顶区，可减轻操作人员劳动强度，提高生产效率，提高井下作业安全系数，提升巷道支护机械化程度和支护工作效率，降低劳动强度和生产成本。该装置结构简单，拆装方便，维护保养方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。
图1为工作位时矿用钢带孔定位摄像装置与锚杆、钢带的位置关系图；
图2为等待位时矿用钢带孔定位摄像装置的状态图；
图3为矿用钢带孔定位摄像装置的剖视图(不含摄像机组件)；
图4为摄像机组件的结构示意图；
图5为矿用钢带孔定位摄像装置的运动过程图；
图6为钢带孔自动定位和识别方法的流程图。
图标：1-摄像机，2-盖板，3-伸缩油缸，4-锚杆钻机全自动钻架，5-安装底座，6-导向杆，7-补光灯，8-钢带，9-锚杆，10-螺钉Ⅰ，11-活塞杆，12-油缸销轴Ⅰ，13-油缸外套筒，14-螺钉Ⅱ，15-油缸销轴Ⅱ，16-压板，17-螺钉Ⅲ、18-固定座，19-螺钉Ⅳ，20-铜套、21-导向杆套筒，22-摄像机安装座，23-信号传输线，24-控制箱，25-第一毛刷，26-位移传感器，27-油杯；28-第二毛刷。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种矿用钢带孔定位摄像装置，为框架结构，强度高，刚性好，包括摄像机组件、盖板2、伸缩机构、安装底座5，伸缩机构包括但不限于伸缩油缸3。
摄像机组件包括摄像机1、设置在摄像机1侧面的补光灯7、摄像机安装座22、信号传输线23、控制箱24和第一毛刷25。补光灯7可以为摄像机1工作时提供照明，提高了摄像机1输出图像的清晰度。摄像机1外安装有摄像机安装座22。控制箱24是摄像机系统的核心部分，负责对信号进行采集、分析及处理。第一毛刷25具有自动清洁功能，可在摄像机1的镜头上旋转移动，当摄像机1由工作位退回等待位时，控制箱24给第一毛刷25信号，第一毛刷25开始自动清洁摄像机1，使其保持高清。当摄像机1由等待位进入工作位时，第一毛刷25停止工作，摄像机1拍摄高清图像。
摄像机1通过伸缩油缸3安装在安装底座5上；安装底座5包括底板、设置在底板上的两块侧板以及连接两块侧板后端底面的连接，起承重支撑作用。安装底座5上通过螺钉Ⅰ10安装有盖板2，拆卸方便，更换容易，盖板2起防水、防尘作用；伸缩油缸3向前伸出至盖板2无法遮挡摄像机1和补光灯7时为摄像机1的工作位，向后收缩至摄像机1和补光灯7被盖板2遮挡时为摄像机1的等待位。
伸缩油缸3的具体安装方式为，活塞杆11通过油缸销轴Ⅰ12与固定座18连接，油缸外套筒13通过油缸销轴Ⅱ15与安装底座5连接，压板16通过螺钉Ⅱ14安装在安装底座5上压紧油缸销轴Ⅱ15；固定座18与摄像机安装座22连接。
安装底座5上位于伸缩油缸3两侧的位置设置有导向杆套筒21；导向杆套筒21中滑动连接有导向杆6，导向杆6的前端与固定座18连接。导向杆6与伸缩油缸3同步动作，伸缩油缸3提供摄像机1运动的驱动力，导向杆6起到导向和承重作用，保证摄像机1运动的平稳性。导向杆套筒21两端通过螺钉Ⅳ19安装铜套20，起耐磨作用。导向杆套筒21上预留有油杯27，向导向杆套筒21内注油，对导向杆6起润滑作用。
进一步地，盖板2的底面安装有第二毛刷28。当摄像机1由工作位退回等待位时，第二毛刷28与摄像机1接触，开始自动清洁摄像机1的镜头，与第一毛刷25配合，实现双重自动清洁功能。
进一步地，上述矿用钢带孔定位摄像装置，还包括用于检测伸缩油缸3伸缩位移量的位移传感器26。
伸缩油缸3的控制系统和动力源既可以高度集成到全自动锚杆钻机上，成为全自动锚杆钻机的一个组成部分，使其结构更加紧凑，也可以设置独立的控制系统和动力源。
实施例2
本实施例提供一种钢带孔自动定位和识别方法，上述矿用钢带孔定位摄像装置的安装底座5通过螺钉Ⅲ17与锚杆钻机全自动钻架4连接，包括下述步骤：
S1，全自动锚杆钻机启动锚钻流程，伸缩机构向前伸出，使摄像机1从等待位进入工作位，采集当前视觉图像，摄像机1将当前视觉图像反馈至全自动锚杆钻机的视觉控制系统，视觉控制系统判断从当前视觉图像中能否观察到钢带孔，若可以观察到钢带孔，视觉控制系统分析处理摄像机1采集的图像，识别和定位钢带孔位置；若观察不到钢带孔，则锚杆钻机全自动钻架4微调直至可以观察到钢带孔；
S2，当摄像机1采集完图像后，伸缩机构向后收缩，摄像机1退回到等待位；
S3，锚杆钻机全自动钻架4进行锚钻作业；
S4，当完成一个钢带的锚护后，多次重复步骤S1-S3，实现多个钢带定位和识别，完成锚护作业。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种矿用钢带孔定位摄像装置，包括摄像机组件，摄像机组件包括摄像机(1)以及设置在摄像机(1)侧面的补光灯(7)，其特征在于，摄像机(1)通过伸缩机构安装在安装底座(5)上；
所述安装底座(5)上安装有盖板(2)；
所述伸缩机构向前伸出至盖板(2)无法遮挡摄像机(1)和补光灯(7)时为摄像机(1)的工作位，向后收缩至摄像机(1)和补光灯(7)被盖板(2)遮挡时为摄像机(1)的等待位。
2.根据权利要求1所述的矿用钢带孔定位摄像装置，其特征在于，伸缩机构为伸缩油缸(3)。
3.根据权利要求2所述的矿用钢带孔定位摄像装置，其特征在于，摄像机(1)外安装有摄像机安装座(22)；
伸缩油缸(3)的活塞杆(11)通过油缸销轴Ⅰ(12)与固定座(18)连接，油缸外套筒(13)通过油缸销轴Ⅱ(15)与安装底座(5)连接，压板(16)安装在安装底座(5)上压紧油缸销轴Ⅱ(15)；
固定座(18)与摄像机安装座(22)连接。
4.根据权利要求3所述的矿用钢带孔定位摄像装置，其特征在于，安装底座(5)上位于伸缩油缸(3)两侧的位置设置有导向杆套筒(21)；
导向杆套筒(21)中滑动连接有导向杆(6)，导向杆(6)的前端与固定座(18)连接。
5.根据权利要求4所述的矿用钢带孔定位摄像装置，其特征在于，导向杆套筒(21)上预留有油杯(27)。
6.根据权利要求5所述的矿用钢带孔定位摄像装置，其特征在于，摄像机组件(1)还包括信号传输线(23)、控制箱(24)和第一毛刷(25)；
第一毛刷(25)可在摄像机(1)的镜头上旋转移动；
控制箱(24)通过信号传输线(23)控制摄像机(1)、补光灯(7)和第一毛刷(25)。
7.根据权利要求6所述的矿用钢带孔定位摄像装置，其特征在于，盖板(2)的底面安装有第二毛刷(28)。
8.根据权利要求7所述的矿用钢带孔定位摄像装置，其特征在于，还包括用于检测伸缩油缸(3)伸缩位移量的位移传感器(26)。
9.一种钢带孔自动定位和识别方法，其特征在于，锚杆钻机全自动钻架(4)上安装有权利要求1-8任一项所述的矿用钢带孔定位摄像装置，包括下述步骤：
S1，全自动锚杆钻机启动锚钻流程，伸缩机构向前伸出，使摄像机(1)从等待位进入工作位，采集当前视觉图像，摄像机(1)将当前视觉图像反馈至全自动锚杆钻机的视觉控制系统，视觉控制系统判断从当前视觉图像中能否观察到钢带孔，若可以观察到钢带孔，视觉控制系统分析处理摄像机(1)采集的图像，识别和定位钢带孔位置；若观察不到钢带孔，则锚杆钻机全自动钻架(4)微调直至可以观察到钢带孔；
S2，当摄像机(1)采集完图像后，伸缩机构向后收缩，摄像机(1)退回到等待位；
S3，锚杆钻机全自动钻架(4)进行锚钻作业；
S4，当完成一个钢带的锚护后，多次重复步骤S1-S3，实现多个钢带定位和识别，完成锚护作业。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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