[發明專利]基于圖像的液壓支架與采煤機截割部干涉保護系統及方法

有效

• 申請號: 201710040418.9
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106869929B
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 魏東;王忠賓;譚超;許靜;滿溢橋;吳少卿
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21C35/24
• 分類號: E21C35/24;G06T7/00;G06T5/00
• 代理公司: 徐州市淮海專利事務所 32205
• 代理人: 張旭

本發明公開了一種基于圖像的液壓支架與采煤機截割部干涉保護系統及方法，采用反光涂層、礦用攝像儀、微型計算機、并行計算模塊、位移傳感器和脈沖計時器相結合的方式，在采煤機機身上安裝反光涂層即可得到質量較高的圖像數據，同時利用微型計算機及并行計算模塊對圖像進行處理，并且通過改進的最小二乘橢圓擬合算法加速圖像處理速度，以達到實時控制的目的，以BP神經網絡對液壓支架收起、打開護幫板動作進行智能控制，提高了控制方法的抗干擾能力，并在護幫板收起動作發生故障時，發出脈沖信號，通信采煤機，使采煤機終止當前動作，以使綜采工作面在少人甚至無人的情況下能自動的避免采煤機滾筒截割部與液壓支架護幫板之間的干涉，增加了綜采工作面的安全性與智能化程度。

技術領域

本發明涉及一種液壓支架與采煤機防碰撞的系統及方法，具體是一種基于圖像的液壓支架與采煤機截割部干涉保護系統及方法。

背景技術

隨著機械化采煤的工藝的不斷進步和發展，學者相繼提出“無人化”或“少人化”采煤工作面的構想。這種構想對采煤機、液壓支架和刮板輸送機三機配套工作提出了更高的要求。采煤機作為綜采工作的三機配套的主要設備，主要完成采煤和落煤的任務，而液壓支架則配合采煤機完成支撐和保護工作面的任務。采煤機和液壓支架，包括刮板輸送機協同工作能力好壞決定著綜采工作的效率和整個綜采工作面的安全。

現在，綜采工作面智能化還處于發展階段，部分礦井的自動化水平還很低。采煤機的截割部與液壓支架護幫板的干涉問題仍然是綜采智能化所要解決問題中的一個方面。采煤機截割部與液壓支架互幫的截割干涉即：在采煤機滾筒截割部運動到某一液壓支架位置時，若液壓支架護幫板回收不及時，導致采煤機滾筒的截割齒與未及時回收的液壓支架護幫板發生碰撞，這樣不但會損傷采煤機截割滾筒還會對液壓支架的護幫板造成損壞，如果情況嚴重則會造成整個綜采工作面的癱瘓。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種基于圖像的液壓支架與采煤機截割部干涉保護系統及方法，能在采煤機截割部靠近液壓支架時自動收起護幫板，通過后液壓支架的護幫板自動打開恢復原位，若未及時收起護幫板，會自動使采煤機截割部減速機制動，保證液壓支架與采煤機截割部不會發生碰撞。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種基于圖像的液壓支架與采煤機截割部干涉保護系統，包括反光涂層、礦用攝像儀、微型計算機、并行計算模塊、位移傳感器、脈沖計時器、無線信號發射器和無線信號接收器，所述多個反光涂層分別貼敷在采煤機搖臂背向煤壁一側的表面，所述反光涂層為圓形；所述礦用攝像儀及防爆殼體裝在液壓支架中雙液壓立柱與頂梁連接的中間位置，并行計算模塊設置在綜采工作面的一端，所述位移傳感器裝在液壓支架的護幫千斤頂處，所述脈沖計時器和無線信號發射器設置在液壓支架上，無線信號接收器設置在采煤機上；礦用攝像儀與微型計算機連接，微型計算機分別與并行計算模塊、位移傳感器、脈沖計時器和無線信號發射器連接；無線信號發射器與無線信號接收器無線連接，無線信號接收器與采煤機控制器連接。

進一步，所述反光涂層所采用的材料為漫反射材料。采用漫反射材料能反射各個方向上射來的光，進而在綜采工作面低照度、多光源的情況下可提高礦用攝像儀感興趣區域的提取成功率，并避免因為光情況的突變造成的炫光等情況對圖像采集的干擾。

進一步，還包括防爆殼體，防爆殼體設置在液壓支架上，微型計算機、脈沖計時器和無線信號發射器設置在防爆殼體內，礦用攝像儀安裝在防爆殼體前端，所述防爆殼體采用不銹鋼材質。采用防爆殼體可保證微型計算機、脈沖計時器和無線信號發射器的工作安全性。

一種基于圖像的液壓支架與采煤機截割部干涉保護的方法，具體步驟為：

第一步，設定采煤機正常運行時，礦用攝像儀的拍攝區域：在采煤機相對于液壓支架正向位置從左至右或從右至左正常運行時，調整礦用攝像儀拍攝角度，使礦用攝像儀在采煤機與本液壓支架之間距離6～8架液壓支架時至少采集到四個圓形反光涂層；然后礦用攝像儀將采集的圖像信息傳遞給微型計算機；圖像獲取時，由于礦用攝像儀為垂直于采煤機行進方向布置，故實際采集圖像為橢圓形；