[发明专利]一种基于图像识别的采煤机滚筒自动调高方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于图像识别的采煤机滚筒自动调高方法，尤其适用于厚煤层开采，属于采煤装备技术领域。

背景技术

采煤机滚筒自动调高技术是采煤机自动控制系统的核心技术。实现采煤机滚筒自动调高的关键是煤岩界面的自动识别，即采用一种方法自动识别出采煤机滚筒所截割的介质是煤还是岩。国内外研究机构相继提出了20多种煤岩界面识别传感机理，包括自然γ射线探测法、雷达探测法、应力截齿法、红外探测法、有功功率监测法、震动检测法、声音检测法、粉尘检测法、记忆截割法等。目前，已经实用的技术包括自然γ射线探测法和记忆截割法。自然γ射线探测法对顶底板岩类型有特殊要求，在中国仅有20％左右的矿井适宜采用。因此，记忆截割法是当前采煤机滚筒自动调高的主流技术，在采煤机上得到了广泛应用。记忆截割法的原理是：由采煤机司机根据工作面煤层条件操纵采煤机先割一刀，控制系统将行程位置与对应的截割高度等信息存入计算机，以后在某一行程位置的截割高度均由计算机根据存储器记忆的工作参数自动调整，如果煤层条件发生较大变化，则由采煤机司机手动操作对高度进行微调，并自动记忆调整过的工作参数，作为下一刀滚筒调高的参数。记忆截割法实现简单，但是对于地质条件有一定的要求，且不是真正意义上的自动调高，属于半自动调高。在操作过程中，采煤机司机是通过目视和听噪音的方式来判断采煤机滚筒是在割煤还是在割岩，由于采煤工作面能见度低、噪声大，采煤机司机很难准确判断采煤机的截割状态，容易造成滚筒高度调节不当。如果滚筒长时间截割顶、底板岩会加剧截齿磨损，同时产生的火花可能引起瓦斯爆炸，形成恶性事故。如果顶底板剩留煤层过厚，会造成资源浪费，同时增加了采空区自燃的危险。

发明内容

为了克服现有采煤机滚筒调高方法存在的不足，本发明提供一种基于图像识别的采煤机滚筒自动调高方法，采用机器视觉代替采煤机司机的人眼视觉，实现采煤机滚筒高度的自动调节。

本发明所述的基于图像识别的采煤机滚筒自动调高方法采用如下技术方案实现：

采用数字相机等时间间隔同时获取采煤机滚筒截割过的煤壁、滚筒正下方空中落煤和刮板机中部槽上煤堆的图像，应用图像识别技术分析计算每幅图像中煤的成分占比，以3幅图像煤成分占比的平均值和平均值增量作为输入量，以滚筒高度调节量作为输出量进行模糊控制，实现采煤机滚筒高度的自动调节。

所述采煤机滚筒截割过的煤壁位于滚筒行进方向的反向延长线上，所选位置应保证图像质量不受粉尘和喷雾的影响；所述滚筒正下方空中落煤是指处于下落过程中的煤岩混合物，图像采集位置位于滚筒正下方的中部；所述刮板机中部槽上煤堆的位置选择应保证煤堆形态不受落煤撞击的影响；数字相机快门速度的选择应保证图像质量不受滚筒行进速度、落煤速度和刮板机输送速度的影响。

所述应用图像识别技术分析计算每幅图像中煤的成分占比包括以下步骤：

(1).将图像划分成N个大小相同的子图；

(2).根据煤与其它物质纹理特征的差异对各子图进行纹理识别，根据识别结果将子图标记为煤或其它；

(3).统计标记为煤的子图个数为M，计算煤的成分占比为：R＝(M/N)×100％。

以3幅图像煤成分占比的平均值和平均值增量作为输入量，以滚筒高度调节量作为输出量进行模糊控制的过程包括以下步骤：

(1).根据3幅图像当前时刻的煤成分占比R(x，t)(x＝1，2，3，t为采样时刻)和前一采样时刻的煤成分占比R(x，t-1)(x＝1，2，3)求取3幅图像煤成分占比的平均值：以及平均值的增量：ΔR‾(t)=R‾(t)-R‾(t-1);]]>