[發(fā)明專利]一種基于圖像識別的采煤機滾筒自動調(diào)高裝置與方法

有效

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• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107120116B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發(fā)明（設計）人: 劉送永;郝志超;程誠;崔新霞;江紅祥;李偉;沈剛;劉后廣;楊建華
• 申請（專利權）人: 中國礦業(yè)大學
• 主分類號: E21C35/24
• 分類號: E21C35/24;E21C31/08
• 代理公司: 32249 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 彭雄

本發(fā)明公開了一種基于圖像識別的采煤機滾筒自動調(diào)高裝置，包括攝像模塊、圖像識別處理模塊、采煤機搖臂調(diào)高模塊、攝像監(jiān)控模塊、滾筒軌跡跟蹤傳感器模塊；其中，所述攝像模塊用于拍攝采煤工作面煤巖圖像并將其輸入至圖像識別處理模塊和攝像監(jiān)控模塊；所述圖像識別處理模塊用于對采煤工作面煤巖圖像分界線進行識別，并將識別結(jié)果輸入至采煤機搖臂調(diào)高模塊中；所述采煤機搖臂調(diào)高模塊用于對采煤機滾筒自動調(diào)高進行控制；所述攝像監(jiān)控模塊用于監(jiān)測采煤機滾筒在整個采煤工作面截割時是否與巖層發(fā)生接觸；所述滾筒軌跡跟蹤傳感器模塊用于對采煤機搖臂進行路徑檢測計算，以及對比與采集到的圖像中煤巖界面的擬合程度；本發(fā)明具有采煤率高，可靠性強的優(yōu)勢。

技術領域

本發(fā)明涉及一種采煤機滾筒自動調(diào)高裝置及方法，具體是通過圖像識別的方法對煤巖界面進行識別并輸出識別信號控制采煤機滾筒自動調(diào)高，屬于自動化開采裝備技術領域。

背景技術

我國是煤礦的開采與消費大國，滾筒式采煤機作為主要的開采裝備，在煤礦開采中起到至關重要的作用。而煤礦由于其工況環(huán)境惡劣及采煤機的可靠性自動化水平低下，煤炭生產(chǎn)仍屬于高危行業(yè)。因此急需提高綜采工作面的自動化水平，實現(xiàn)“機械化換人，自動化減人”，改善采煤工人勞動條件，降低勞動強度。對于綜采工作面自動化而言，煤巖識別控制采煤機滾筒自動調(diào)高技術是關鍵技術之一，目前，煤巖識別的主要方法有自然γ射線探測法、雷達探測法、多傳感器融合法等。在井下的復雜環(huán)境中，很多方法都存在一定的局限性，或者識別精度達不到要求，無法為采煤機的自動控制提供條件，或者易受外界環(huán)境干擾，并且通用性不強，不能夠很好地適用于無人化綜采工作面，加快自動化采掘設備的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明提供了一種基于圖像識別的采煤機滾筒自動調(diào)高裝置及方法，能夠很好地對采煤工作面煤巖界面進行識別，識別精度高，搖臂調(diào)節(jié)靈敏度高，可靠性高且抗干擾能力強，能夠自動避開采煤工作面上的夾矸、巖體，為采煤機自動化控制提供了條件。

技術方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

一種基于圖像識別的采煤機滾筒自動調(diào)高裝置，包括攝像模塊、圖像識別處理模塊、采煤機搖臂調(diào)高模塊、攝像監(jiān)控模塊、滾筒軌跡跟蹤傳感器模塊；其中，

所述攝像模塊用于拍攝采煤工作面煤巖圖像并將其輸入至圖像識別處理模塊和攝像監(jiān)控模塊；

所述圖像識別處理模塊用于對攝像模塊拍攝到的采煤工作面煤巖圖像進行圖像去噪、紋理提取、邊緣檢測操作，建立煤巖圖像坐標系，根據(jù)煤巖圖像坐標系對采煤工作面煤巖圖像進行界面軌跡優(yōu)化，通過優(yōu)化后的界面軌跡獲取滾筒待移動坐標；并將獲取的滾筒待移動坐標輸出給采煤機搖臂調(diào)高模塊，將優(yōu)化后的界面軌跡輸送給滾筒軌跡跟蹤傳感器模塊；

所述采煤機搖臂調(diào)高模塊用于將滾筒待移動坐標輸出至采煤機搖臂調(diào)高模塊中的PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)根據(jù)滾筒待移動坐標運算得到油缸的推進量/退回量，將油缸的推進量 /退回量輸入至調(diào)高油缸中，通過調(diào)高油缸控制搖臂擺動，使得搖臂上的滾筒在采煤工作面上下自動調(diào)高，直至調(diào)到滾筒待移動坐標上；

所述攝像監(jiān)控模塊用于根據(jù)采煤工作面煤巖圖像監(jiān)測滾筒在截割時是否截割到巖石；

所述滾筒軌跡跟蹤傳感器模塊用于對采煤機搖臂進行路徑檢測計算，并將得到的路徑與實際采煤工作面圖像中的煤巖界面進行對比，確定其擬合程度。

優(yōu)選的：所述攝像模塊包括CCD高清攝像機、防塵玻璃箱、LED照明燈；所述防塵玻璃箱設置于采煤機主體上，用于防止灰塵污染CCD高清攝像機的鏡頭；所述LED照明燈設置于防塵玻璃箱上，用于給CCD高清攝像機提供照明；所述CCD高清攝像機設置于防塵玻璃箱內(nèi)，用于拍攝采煤工作面煤巖圖像。