[發(fā)明專利]一種帶式輸送機上煤料堆積密度在線計算方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110053087.9 | 申請日： | 2021-01-15 |
| 公開（公告）號： | CN112767343B | 公開（公告）日： | 2021-09-10 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 楊春雨;顧振;張鑫;周林娜;代偉;馬磊;王國慶;劉虹羽;王宵;張瑩 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國礦業(yè)大學(xué) |
| 主分類號： | G06T7/00 | 分類號： | G06T7/00;G06T7/11;G06T7/136;G06T7/187;G06T7/194;G06T7/62;G01N9/24 |
| 代理公司： | 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200 | 代理人： | 羅運紅 |
| 地址： | 221116 *** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 輸送 機上煤料 堆積 密度 在線 計算方法 | ||
本發(fā)明公開了一種帶式輸送機上煤料堆積密度在線計算方法，其特征是在帶式輸送機膠帶正上方安裝攝像頭采集煤料堆積表面圖像，并傳輸至計算機，進行圖像處理獲取煤料堆積密度。具體步驟為：首先，依據(jù)開運算對煤料堆積表面圖像進行形態(tài)學(xué)處理；其次，對經(jīng)過開運算處理的煤料堆積表面圖像進行OTSU圖像二值分割處理；然后，計算煤料堆積表面二值圖像所有連通區(qū)域圓形度和矩形度；最后，依據(jù)本文提出的煤料堆積密度二維模型進行煤料堆積密度在線計算。本發(fā)明的特點是：本文發(fā)明采用視覺測量帶式輸送機上煤料堆積密度的方法，屬于非接觸式在線測量，使用此方法進行可方便、快速獲取煤料堆積密度，對于指導(dǎo)燃煤火力發(fā)電廠中帶式輸送機膠帶轉(zhuǎn)速設(shè)置以節(jié)省能源、給煤機給料量以實現(xiàn)燃煤火力發(fā)電工藝調(diào)控具有重要意義。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于燃煤火力發(fā)電工藝技術(shù)以及智能視覺測量領(lǐng)域，特別涉及一種帶式輸送機上煤料堆積密度在線計算方法。
背景技術(shù)
許多工程領(lǐng)域需要研究顆粒的堆積密度，一直以來受到數(shù)學(xué)、礦物學(xué)以及其他各行業(yè)眾多學(xué)者的關(guān)注，顆粒堆積密度研究在理論和實踐具有極其重大的意義。
隨著人工智能、圖像處理、機械和電子等多種技術(shù)共同發(fā)展，燃煤火力發(fā)電廠利用激光掃描儀、CCD相機獲取帶式輸送機運載煤料質(zhì)量，來調(diào)節(jié)帶式輸送機膠帶轉(zhuǎn)速以及調(diào)節(jié)磨煤機給煤量，以最大優(yōu)化燃煤火力發(fā)電工藝。
激光掃描儀、CCD相機直接獲取得到的是煤料堆積表面輪廓三維信息，獲取煤料質(zhì)量，需要進一步依據(jù)煤料堆積密度進行體積到質(zhì)量的換算。受煤料堆積內(nèi)部顆粒間隙非均勻分布的影響，真實煤料堆積密度難以計算，導(dǎo)致煤料質(zhì)量計算誤差偏大。針對煤料堆積內(nèi)部顆粒間隙非均勻分布導(dǎo)致煤料質(zhì)量計算誤差偏大的問題，許多學(xué)者積極探索煤料堆積密度計算方法。
專利公開號CN107424143B公開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，該方法采用T-S模糊推理算法進行煤料堆積近似密度估算，需要預(yù)先獲取煤塊面積、周長先驗知識，該方法復(fù)雜，無法滿足燃煤火力發(fā)電廠工程應(yīng)用需求；張少賓等人介紹了一種利用離散元法對煤料顆粒的堆積模型進行分析，利用最大內(nèi)切球優(yōu)化法來重建不規(guī)則形狀，從而計算模擬煤料顆粒堆積模型的孔隙率(張少賓.基于實況負載的帶式輸送機智能控制研究[D].煤炭科學(xué)研究總院，2019.)，進而計算出煤料堆積密度，該方法需要對煤料顆粒堆積進行建模分析，過程繁瑣，無法滿足工程應(yīng)用需求。
上述研究煤料堆積密度計算方法時，沒有考慮到實際工程應(yīng)用穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、快速性需求，無法滿足燃煤火力發(fā)電廠中帶式輸送機上煤料堆積密度計算任務(wù)的要求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種帶式輸送機上煤料堆積密度在線計算方法，為燃煤火力發(fā)電廠最大優(yōu)化燃煤發(fā)電工藝提供數(shù)據(jù)支撐。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種帶式輸送機上煤料堆積密度在線計算方法，該方法包括如下步驟：
步驟1、對煤料堆積表面圖像進行形態(tài)學(xué)處理；
步驟2、對步驟1獲得的形態(tài)學(xué)處理圖像進行二值圖像分割；
步驟3、對步驟2獲得的二值圖像進行所有連通區(qū)域圓形度、矩形度計算；
步驟4、依據(jù)步驟3獲得的所有連通區(qū)域圓形度、矩形度，根據(jù)本文提出的煤料堆積密度二維模型進行堆積密度計算。
進一步的，步驟1方法包括對表面圖像進行態(tài)學(xué)腐蝕和膨脹運算。
進一步的，步驟2對步驟1獲得的形態(tài)學(xué)處理圖像進行二值圖像分割的方法如下：
步驟2-1、對于步驟1獲得的形態(tài)學(xué)處理圖像I(x，y)，其大小為M×N，前景和背景的分割閾值記為T，其中像素的灰度值大于閾值T的像素個數(shù)記為K1，屬于前景的像素點數(shù)占整幅圖像的比例記為ω1，前景的平均灰度記為μ1，所用公式為：
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