[实用新型]一种基于立体视觉的煤仓料位测量系统

说明书

技术领域

本实用新型为一种基于立体视觉的煤仓料位测量系统，属于机器视觉、图像处理和自动化领域，用于快速正确获得煤仓料位的三维位置信息。 

背景技术

煤仓料位的检测是煤矿安全生产的重要措施，直立型井底煤仓和倾斜式井底煤仓是我国目前矿井常用的煤仓形式。随着煤源源不断地送入煤仓，煤面离煤仓顶部的距离越来越小，如不及时停止加煤，就有可能溢出，造成煤堆积，使生产中断，严重的可以造成重大煤矿事故；如果煤下降到规定的最低料位后，如果不及时停止卸煤，会造成上下通风，使得煤尘大量上扬，造成粉尘浓度急剧增加，可能造成爆炸，酿成煤矿事故。目前常用的煤仓料位检测方法有：重锤式、电极式、电容式、机杆式、称重式、回转翼轮式、雷达式、超声波式、激光式、核子式等。其中重锤式、电极式、电容式、机杆式、称重式和回转翼轮式属于接触式测量方法，其余的为非接触式测量方法。最常用的有基于射频电容技术、基于超声波技术和基于雷达技术的三种测量方法，基于射频电容技术测量方法将一个无线电频率发送到探头上，通过连续的分析电容量的变化来实现测量；基于超声波技术的测量方法利用超声波发送和接受的时间差来实现测量；基于雷达技术的测量方法利用电磁波的发射波与反射波时间差来实现测量。 

中国专利申请号200710038493.8，公开日2008.9.24，公开了一种基于机器视觉的非接触式连续测量小颗粒状物质料位的高可信度方法及其装置，装置有特殊点光源、图像采集机、机器视觉模块等组成，图像采集机采集由点光源发射出的光束在物料表面形成的高亮度光圆图像，通过机器视觉模块采用验证型光圆检测算法进行分析和处理，计算出光圆的直径或面积大小，进而获得物料， 从而实现物料测量。 

中国专利申请号01107328.4，公开日2002.11.6，公开了一种数字视频料位计，由视频输入器、图像采集卡、微处理器和显示屏等相互连接而成，把视频输入器对准被测物料，视频输入器又连接到图像采集卡的视频输入端，微处理器控制图像采集卡按用户设定的采样周期采集料位图像、并对图像进行处理，将分析的料位坐标值与标定的刻度计比较计算出料位真实值，同时将料位图像、料位真实值以及该值的变化趋势显示在显示屏上。 

目前基于视觉的煤仓料位测量系统，都是由二维图像推测煤仓料位的三维信息，这些方法和设备有着以下问题。 

1)精度低，误差大。当空间三维场景物体投影到二维图像时，同一景物在不同视点下图像相差很大，且由于煤仓中条件恶劣，煤的几何形状和物理特性，噪声干扰等，都被综合在单一的图像灰度里。从包含如此之多不利因素的图像中很难求得高精度的、深度信息，很可能造成很大误差。 

2)主动性差；由三维景象的二维图像被动推测三维信息，本身就是“病态”问题，而不是主动获得煤仓中煤的二维信息。 

3)不易部署，在井下煤仓的有限位置部署，基于PC的视觉系统，比较困难，且很难实现煤矿安全生产的  特性。 

4)实时性差。由二维图像推测三维信息，演算第三维的深度信息，计算量大，速度量大，实时性差。 

为了提高煤仓料位测量的主动性，高精度，实时获得煤仓中煤的深度信息，且易于部署，本发明提供了一种基于立体视觉的煤仓料位测量系统。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于立体视觉的煤仓料位测量系统，系统包括 如图1，光学子系统、嵌入式处理子系统16、卸煤传感器32(可选)、装煤传感器33(可选)和带视窗11的隔爆外壳12。光学子系统，如图1，图6，图9，包括一个光源模块13、镜头66、环形测光计14和深度感知视觉传感器67；光源模块13进一步包括光源驱动控制器63和光源64，其中光源64，如图9，有LED圆形阵列26组成；嵌入式处理子系统16，如图8，包含主处理器U11、存储器U12和采集模块P3，主处理U11由U11A、U11B、U11C、U11D、U11G和U11H组成，存储器U12进一步包括程序存储器U12A和数据存储器U12B；主处理U11是基于ARM+DSP双核架构的，DSP核负责图像的处理，分析；ARM核心负责与外界交互和通信。如图2，主处理U11通过ARM核与装煤传感器33、卸煤传感器32、装煤输出35、卸煤输出34构成系统控制。