[發明專利]一種基于雙目立體視覺深度感知的礦用帶式輸送機煤量檢測方法

有效

• 申請號: 201710239653.9
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN107424143B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 代偉;趙杰;楊春雨;王獻偉;陳其鑫;雷汝海;王軍
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/10;G06T7/62;G01B11/00;G06K9/62
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

一種基于雙目視覺深度感知的礦用帶式輸送機煤量檢測方法，在帶式輸送機上安裝一個速度傳感器實時采集運輸皮帶速度信號傳輸至上位機，在運輸皮帶上方安裝兩個平行放置的攝像機實時采集運輸煤料圖像傳輸至上位機，進行圖像分析與處理，具體步驟為：采用多分辨率小波變換算法增強運輸煤料圖像，結合K?means聚類算法分割出僅含煤料的圖像；采用雙目視覺方法獲取煤料三維點云信息；采用Delaunay算法計算出運輸煤料的初始體積，結合T?S模糊邏輯推理的方法對運輸煤料體積進行修正，應用煤量計算公式實現煤料量的檢測。本發明能夠根據運輸煤料表面煤塊的特點實時測得當前運輸的煤料量，誤差較小、有效性高，具有實用價值，方便推廣。

技術領域

本發明涉及煤礦設備自動化在線檢測領域，特別涉及一種基于雙目立體視覺深度感知的礦用帶式輸送機煤量檢測方法。

背景技術

煤炭產量是衡量煤礦企業經濟效益的一項重要指標，生產各環節中的煤量檢測值不僅是產量統計與生產管理的依據，還為過程控制與優化提供重要的物料反饋信息。當前，帶式輸送機是煤炭生產過程中使用量最多的設備，但由于煤礦開采的不均衡性，使得輸送機的煤礦運量不能保持穩定，導致帶式輸送機常常處于“大馬拉小車”的非最優運行狀態，造成大量電能消耗。因此，根據煤量優化帶式輸送機轉速成為迫切需要解決的問題，而解決這一問題的關鍵和前提是實現帶式輸送機煤量的檢測。

目前，帶式輸送機煤量檢測方法有電子皮帶秤測量法和激光盤煤儀測量法兩種。其中，電子皮帶秤測量法應用廣泛，但是由于受稱重拖輥非準直度、皮帶張力及運行阻力等“皮帶效應”，實際中難以修正稱重誤差、皮帶速度誤差、校準誤差、環境影響誤差等因素對煤量測量的影響。激光盤煤儀測量法是一種全自動高精度的煤量檢測方法，采用非接觸高速激光測量方式采集運輸煤料的三維信息數據，進而求出煤料體積和質量。然而，當前激光器價格昂貴，普及使用代價太高。

激光盤煤儀中，由激光器測量煤堆的三維信息。受此啟發，本文結合雙目立體視覺三維信息測量技術實現對帶式輸送機煤量的非接觸式測量。雙目立體視覺測量技術是由不同位置的兩臺相機同時對運輸煤料拍攝，根據煤料上的點在左右圖像中的相對位移結合相應參數計算出點的三維坐標，從而實現煤料的體積測量，已被廣泛應用在小型工件、植物葉冠、家禽、工業現場大型設備等方面的體積測量中。

專利公開號CN105841614A公開了“一種帶式輸送機輸送煤量視覺掃描測距檢測方法”，以一個線光源和一個CCD相機采集運輸煤料數據，通過對采集的單幅煤料圖像分析確定運輸煤料橫截面積，經時間積分得到輸送帶在測量時間內的輸送量。

專利公開號CN101949721公開了“一種基于激光和雙目視覺的煤倉料位測量方法和裝置”，以一個激光器產生激光束，在煤面上形成光斑；以兩個相同參數的CCD相機采集圖像對，對獲取的圖像對利用立體匹配算法計算深度圖，最終實現煤倉料位測量。

以上專利所述的方法以及相關的文獻大多利用了相機采集運輸煤料的圖像，利用激光、線光源等方法以得出運輸煤料的深度數據同時引入了較多的噪聲和使用復雜的問題。此外，在實際礦用帶式輸送機上的煤料與皮帶顏色相近存在對比度差、邊緣細節模糊的問題，導致運輸煤料識別困難，且處于不同生產流程中的帶式輸送機上煤礦顆粒大小、形狀不同，導致填充率不同，使得相同體積和相同密度下可能產生不同的質量即運輸煤料量測量不準確。注意到以上方法并未考慮上述問題，因此在礦用帶式輸送機運輸煤料量的檢測中存在很大的誤差。綜上所述，提出一種基于雙目視覺深度感知的礦用帶式輸送機煤料量檢測的方法非常必要。

發明內容

發明目的：為了解決現有礦用帶式輸送機運輸煤料量檢測方法的不足，針對帶式輸送機運輸煤料的特點，本文提出一種基于雙目視覺深度感知的礦用帶式輸送機煤料量檢測方法，通過在礦用帶式輸送機運輸煤料上方水平安裝兩個工業相機進行檢測。

技術方案：本發明提出了一種基于雙目立體視覺深度感知的礦用帶式輸送機上煤料量檢測方法，包括如下步驟：