CN214196371U - 基于图像识别的液压支架自动调直装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属涉及一种基于图像识别的液压支架自动调直装置。该装置包括运输机、运输机行走时所对应的液压支架、液压支架推移杆、液压支架顶梁以及液压支架控制器；还包括图像采集装置，图像采集装置数量与液压支架数量相同；图像采集装置包括机身、固定支架、采集头、第一特征标记和第二特征标记；还包括图像处理平台，图像处理平台分别与图像采集装置、液压支架控制器电连接。该装置能同时实现液压支架自动对齐和运输机的自动调直。

Description

基于图像识别的液压支架自动调直装置

技术领域

本实用新型属于煤矿自动化技术领域，涉及煤矿井下综采工作面的液压支架自动对齐、运动及自动调直，具体涉及一种基于图像识别的液压支架自动调直装置。

背景技术

液压支架和运输机是煤炭开采设备中重要的组成部分，是现代化煤矿综采工作面实现支护、运输的主要设备，而煤矿综采工作面“三直一平”是实现综采工作面正常高效生产的有效手段，尤其工作面多断层或褶曲等地质构造时，工作面设备难以适应地质条件，必须保证若干液压支架在同一条直线上，才能降低设备故障率，提高工作面生产效率。

在现代化综采工作面，通常设置数十至数百台液压支架排列成对队，共同完成工作面的支护，但为了满足“三直一平”的要求，液压支架每次移动式，必须保持整个液压支架队列对齐，才能形成良好的支护，并为下次移动提供良好条件；且在推移运输机时，为了减少运输机的磨损以及采煤机的运动阻力，需要将运输机推直。采用人工调整支架距离，既增加人工在煤矿的工作时间，增加安全隐患，又不能确保调直精度。在电液控制系统应用在综采工作面后，运输机通过液压支架底部的推移杆连接液压支架，由液压支架推动运输机运动，采用行程传感器来判断距离，但由于工作面地形复杂，开采设备容易存在弯曲或结构复杂无法合理布局，导致测量精度差、应用范围窄等情况；采用惯性导航仪来测量运输机的直线度，然后将运输机调直，但该装置无法用于液压支架的自动对齐。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对上述缺陷，本实用新型提供一种基于图像识别的液压支架自动调直装置，同时实现液压支架自动对齐和运输机的自动调直。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案如下：基于图像识别的液压支架自动调直装置，运输机、运输机行走时所对应的若干液压支架，所述液压支架与运输机之间设置有液压支架推移杆，所述液压支架上方设有液压支架顶梁；所述液压支架上设有液压支架控制器，所述液压支架控制器控制液压支架；

还包括图像采集装置，所述图像采集装置数量与液压支架数量相同；所述图像采集装置包括机身、用于固定机身的固定支架、设置在机身内的采集头；所述机身为一将采集头一侧覆盖的半包围结构；所述机身上具有第一特征标记，所述第一特征标记设置在相邻采集头采集前一图像采集装置的机身上；所述图形采集装置与液压支架控制器电连接；

还包括第二特征标记，所述第二特征标记设置在液压支架上；所述第一特征标记与第二特征标记设置位置所在的水平面、径向面和横向面均不同；

还包括图像处理平台，所述图像处理平台分别与图像采集装置、液压支架控制器电连接。

该液压支架通过图像识别装置进行图像采集，并通过设置在图像采集装置上的第一特征标记和设置在液压支架上的第二特征标记在图像处理装置上的标靶位置，经图像处理装置监测标靶偏移量，第一特征标记监测图像采集装置调整角度是否一致，便于图形处理平台对数据处理的精准性，进一步提高液压支架需要调整时位置偏移量的准确性；第二特征标记监测液压支架设置位置，图像处理平台将信号传递至液压支架控制器，液压支架控制器对液压支架进偏移调整，调整后通过图像采集装置进行复测直至液压支架对齐，从而再调整运输机是否对齐，自动化程度高，精度高，校正精准；通过第一特征标记和第二特征标记进行双重保证，提高液压装置校正的精度。

进一步的，所述图像采集装置为相机或摄像机。

进一步的，所述第一特征标记为特征指示灯、单个或组成特征图案的反光贴；所述第二特征标记为特征指示灯、单个或组成特征图案的反光贴、焊接在液压支架上的标记物其中一种，所述第一特征标记和第二特征标记的指示灯颜色或反光贴图案、颜色不同。第一特征标记和第二特征标记采用特征指示灯或反光贴或其他易识别的标记物，可以区分不同的液压支架，解决在煤矿井下苛刻条件中不易识别观察的问题，降低图像识别难度，提高抗干扰能力。

进一步的，所述图像处理平台包括像素矩阵、信号转换器和显示屏，所述信号转换器与图像采集装置电连接，所述图像采集装置采集方向和位置经信号转换器传输至像素矩阵，所述显示屏测量第一特征标记和第二特征标记的偏移量，所述显示屏与液压支架控制器电连接。

进一步的，还包括报警装置，所述报警装置与图像采集装置电连接。引入的报警装置，可以在第一特征标记或第二特征标记不在预设的位置时报警，具有双重保障，具有警示作用。

本实用新型的有益效果是：

1、该液压支架通过图像识别装置进行图像采集，并通过设置在图像采集装置上的第一特征标记和设置在液压支架上的第二特征标记在图像处理装置上的标靶位置，经图像处理装置监测标靶偏移量，第一特征标记监测图像采集装置调整角度是否一致，便于图形处理平台对数据处理的精准性，进一步提高液压支架需要调整时位置偏移量的准确性；第二特征标记监测液压支架设置位置，图像处理平台将信号传递至液压支架控制器，液压支架控制器对液压支架进偏移调整，调整后通过图像采集装置进行复测直至液压支架对齐，从而再调整运输机是否对齐，自动化程度高，精度高，校正精准；通过第一特征标记和第二特征标记进行双重保证，提高液压装置校正的精度。

2、第一特征标记和第二特征标记采用特征指示灯或反光贴或其他易识别的标记物，可以区分不同的液压支架，解决在煤矿井下苛刻条件中不易识别观察的问题，降低图像识别难度，提高抗干扰能力；引入的报警装置，可以在第一特征标记或第二特征标记不在预设的位置时报警，具有双重保障，具有警示作用。

3、本申请利用图像识别技术，各调直机构运动时无需出现磨损情况，无机械力，抗干扰能力强，可靠性高；当图像采集装置每次均能采集治好啊两个液压支架时，具有定位判断作用，确保调直精度。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，本实用新型前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。

图1为本实用新型液压支架自动调节装置的俯视结构示意图；

图2为本实用新型液压支架自动调节装置的侧视结构示意图；

图3为本实用新型图像采集装置结构示意图；

图4为本实用新型图像处理平台及电连接逻辑示意图；

其中：1为液压支架，2为运输机，3为液压支架推移杆，4为液压支架控制器，5为液压支架顶梁，6为图像采集装置，61为机身，62为固定支架，63为采集头，64为第一特征标记，7为第二特征标记，8为图像处理平台，81为像素矩阵，82为信号转换器，83为显示屏，9为报警装置。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1—图4，基于图像识别的液压支架自动调直装置，运输机2、运输机2行走时所对应的若干液压支架1，所述液压支架1与运输机2之间设置有液压支架推移杆3，所述液压支架1上方设有液压支架顶梁5；所述液压支架1上设有液压支架控制器4，所述液压支架控制器4控制液压支架1；

还包括图像采集装置6，所述图像采集装置6数量与液压支架1 数量相同，为了兼顾清晰度和经济成本，所述图像采集装置6为相机或摄像机；所述图像采集装置6包括机身61、用于固定机身61的固定支架62、设置在机身61内的采集头63；所述机身61为一将采集头63一侧覆盖的半包围结构；所述机身61上具有第一特征标记64，所述第一特征标记64设置在相邻采集头63采集前一图像采集装置6 的机身61上；所述图形采集装置与液压支架控制器4电连接；

还包括第二特征标记7，所述第二特征标记7设置在液压支架1 上；所述第一特征标记64与第二特征标记7设置位置所在的水平面、径向面和横向面均不同；

还包括图像处理平台8，所述图像处理平台8分别与图像采集装置6、液压支架控制器4电连接；所述图像处理平台8包括像素矩阵 81、信号转换器82和显示屏83，所述信号转换器82与图像采集装置6电连接，所述图像采集装置6采集方向和位置经信号转换器82 传输至像素矩阵81，所述显示屏83测量第一特征标记64和第二特征标记7的偏移量，所述显示屏83与液压支架控制器4电连接；

为了在昏暗矿洞下大大降低图像识别难度，提高抗干扰能力，所述第一特征标记64为特征指示灯、单个或组成特征图案的反光贴；所述第二特征标记7为特征指示灯、单个或组成特征图案的反光贴、焊接在液压支架1上的标记物其中一种，所述第一特征标记64和第二特征标记7的指示灯颜色或反光贴图案、颜色不同；本实施例中第一特征标记64为设置在机身61上的特征指示灯，第二特征标记7为焊接在液压支架1上的特征标记物；同样的，也可选用其他类型、不易被污染的标记物作为第一特征标记64和第二特征标记7作为区别识别标记。

还包括报警装置9，所述报警装置9与图像采集装置6电连接。

该液压支架通过图像识别装置进行图像采集，并通过设置在图像采集装置上的第一特征标记和设置在液压支架上的第二特征标记在图像处理装置上的标靶位置，经图像处理装置监测标靶偏移量，第一特征标记监测图像采集装置调整角度是否一致，便于图形处理平台对数据处理的精准性，进一步提高液压支架需要调整时位置偏移量的准确性；第二特征标记监测液压支架设置位置，图像处理平台将信号传递至液压支架控制器，液压支架控制器对液压支架进偏移调整，调整后通过图像采集装置进行复测直至液压支架对齐，从而再调整运输机是否对齐，自动化程度高，精度高，校正精准；通过第一特征标记和第二特征标记进行双重保证，提高液压装置校正的精度。

采用上述基于图像识别的液压支架1自动调直装置的自动调直方法包括以下步骤：

步骤1，液压支架固定和构建标准点：液压支架1固定在预设处，并将液压支架顶梁5固定在上方作为支撑；以首次进行图像采集的液压支架1为参照支架，根据第一特征标记64和第二特征标记7位置构建三维坐标轴并形成第一标准点和第二标准点；

步骤2，图像采集装置角度校正：固定在液压支架1或液压支架顶梁5上的图像采集装置6对前一图像采集装置6上的第一特征标记64进行图像采集，图像采集装置6采集后信号传输至图像处理平台8，所述图像处理平台8构建三维坐标轴，第一特征标记64在三维坐标轴中形成第一标靶点；若图像处理平台8中将监测到的第一标靶点与第一标准点不一致时，通过图像处理平台8监测图像采集装置6的所需标靶偏移量，对图像采集装置6进行采集角度校正；

步骤3，图像采集装置图像采集：角度校正后的图像采集装置6 获取相邻一个或多个液压支架1图像，该图像采集装置6将包含第二特征标记7液压支架1信号输送至图像处理平台8，第二特征标记7 在三维坐标轴中形成第二标靶点；若图像处理平台8中将检测到的第二标靶点与第二标准点不一致时，通过图像处理平台8监测图像采集装置6的所需标靶偏移量；

步骤4，液压支架对齐校正：所述图像处理平台8中测得位置偏移量信号传输至液压支架控制器4，液压支架控制器4控制液压支架 1与相邻液压支架1调直，相邻液压支架1连接线与未开采煤层边缘平行；重复步骤2和步骤3直至图像采集器中采集的所有液压支架1 对齐，对齐后的液压支架1作为下一相邻液压支架1的参照支架；

步骤5，运输机推送对齐：在相邻液压支架1对齐后，液压支架推移杆3推送运输机2，所述运输机2在液压支架推移杆3作用下推移距离达到设定值时，到位传感器响应且液压支架推移杆3停止工作；运输机2未达到设定值时，液压支架推移杆3持续推送直至到位；

步骤6，相邻图像采集装置采集：当首次进行图像采集的图像采集装置6监测范围内所有液压支杆和运输机2到位后，其相邻图像采集装置6重复步骤1—步骤5，此时参照支架为最近接当前工作的图像采集装置6的液压支架1；

步骤7：液压支架控制器控制支架调直：当所有图像采集装置6 工作完毕后，所有液压支架1对齐、所述运输机2在液压支架控制器作用下调直到位，进入下一步工序。

该自动调直方法利用图像识别技术，各调直机构运动时无需出现磨损情况，无机械力，抗干扰能力强，可靠性高。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.基于图像识别的液压支架自动调直装置，包括运输机、运输机行走时所对应的若干液压支架、其特征在于：所述液压支架与运输机之间设置有液压支架推移杆，所述液压支架上方设有液压支架顶梁；所述液压支架上设有液压支架控制器，所述液压支架控制器控制液压支架；

还包括图像采集装置，所述图像采集装置数量与液压支架数量相同；所述图像采集装置包括机身、用于固定机身的固定支架、设置在机身内的采集头；所述机身为一将采集头一侧覆盖的半包围结构；所述机身上具有第一特征标记，所述第一特征标记设置在相邻采集头采集前一图像采集装置的机身上；所述图像采集装置与液压支架控制器电连接；

还包括第二特征标记，所述第二特征标记设置在液压支架上；所述第一特征标记与第二特征标记设置位置所在的水平面、径向面和横向面均不同；

还包括图像处理平台，所述图像处理平台分别与图像采集装置、液压支架控制器电连接。

2.如权利要求1所述的基于图像识别的液压支架自动调直装置，其特征在于：所述图像采集装置为相机或摄像机。

3.如权利要求1所述的基于图像识别的液压支架自动调直装置，其特征在于：所述第一特征标记为特征指示灯、单个或组成特征图案的反光贴；所述第二特征标记为特征指示灯、单个或组成特征图案的反光贴、焊接在液压支架上的标记物其中一种，所述第一特征标记和第二特征标记的指示灯颜色或反光贴图案、颜色不同。

4.如权利要求1所述的基于图像识别的液压支架自动调直装置，其特征在于：所述图像处理平台包括像素矩阵、信号转换器和显示屏，所述信号转换器与图像采集装置电连接，所述图像采集装置采集方向和位置经信号转换器传输至像素矩阵，所述显示屏测量第一特征标记和第二特征标记的偏移量，所述显示屏与液压支架控制器电连接。

5.如权利要求1所述的基于图像识别的液压支架自动调直装置，其特征在于：还包括报警装置，所述报警装置与图像采集装置电连接。

Images