[发明专利]基于激光辅助和图像处理的煤流检测方法及节能控制系统

权利要求书

1.一种基于激光辅助和图像处理的煤流检测方法，其特征在于：该检测方法包括以下步骤

步骤一、通过对工业相机（2）采集的几何图像平面与物理空间的点进行映射关系的标定，确定视觉系统的内外参数；

所述步骤一中，还包括工业相机（2）的标定板，其步骤包括：

采用工业相机（2）的标定板进行图像系统标定，将工业相机（2）的标定板在图像中的位置还原至标准形状建立仿射矩阵，进而计算相机的内外参数；该方法有效的还原了相机拍摄的位置误差，简单方便，将计算矩阵存储配置至相机内，便于获取正视、未变形的图像数据；

步骤二、采用线激光仪（3）投射到待测的带式输送机（1）的煤流上，形成“一”字激光条纹；

所述步骤二中，形成线激光的步骤包括：

采用线激光仪（3）从上放“一”字型投射到煤流量表面，在被测物表面形成一条激光条纹；

步骤三、将工业相机（2）采集到的带有激光条纹的图像经过图像处理算法提取优化后清晰的光斑轮廓线，并与空载时带式输送机（1）轮廓叠加计算出封闭的煤流堆叠区域；

所述步骤三中，计算出煤量横截面的实际面积过程包括：

使用计算的仿射矩阵得出像素的标定单位，将存在煤流时提取的激光条纹与空载时提取的激光条纹做差，通过区域内像素点的数量和视觉系统标定的单位进行转换，从而准确的计算出煤量横截面的实际面积；

步骤四、计算出实际的煤量横截面面积并传入至视觉系统中；

步骤五、系统终端（4）使用工业相机（2）传来的实际横截面面积和工业相机（2）拍摄的帧率数据对煤流量实际状态采用积分算法进行三维模拟，得出实际的煤流体积数据；

步骤六、用内置调速控制策略对PLC控制器（5）发出对应的调速指令；

步骤七、PLC控制器（5）接收终端的控制指令，PLC控制器（5）调节伺服电机（6）的转速，进而控制带式输送机（1）速度，以适应实时煤流量调整带速；

其中，所述工业相机（2）和线激光仪（3）均安装在带式输送机（1）的正上方，所述伺服电机（6）的转动轴与带式输送机（1）的输送轮进行连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光辅助和图像处理的煤流检测方法，其特征在于：所述步骤三中，图像处理算法包括：

图像滤波增强、仿射变换、ROI区域分割、曲线轮廓拟合，激光条纹中心线提取。

3.根据权利要求1所述的一种基于激光辅助和图像处理的煤流检测方法，其特征在于：所述步骤四中，还包括图像传输模块，其采用相机专用的千兆以太网通信协议开发的GigE接口进行数据传输。

4.根据权利要求1所述的一种基于激光辅助和图像处理的煤流检测方法，其特征在于：所述步骤五中，系统终端（4）包括煤流计算模块；使用相机传来的实际横截面面积和相机拍摄的帧率数据对煤流量实际状态采用积分算法进行三维模拟，计算得出实际的煤流体积数据。

5.根据权利要求1所述的一种基于激光辅助和图像处理的煤流检测方法，其特征在于：所述步骤六中内置调速控制策略，其步骤包括：

获取视觉系统计算出的煤流量信息和带式输送机的速度信息，通过对煤流量信息的分析计算出合适的带速范围，用实际的速度信息与分析出的带速范围进行比较，从而对运动控制器发出相应的控制指令。

6.根据权利要求1所述的一种基于激光辅助和图像处理的煤流检测方法，其特征在于：所述步骤七中，PLC控制器（5）接收终端的控制指令后，其处理步骤包括：

对变频器发出与接受指令对应的控制指令，进而调节变频器控制皮带输送机速度，以适应实时煤流量调整带速。

7.一种基于权利要求1所述的煤流检测方法的节能控制系统，其特征在于：该节能控制系统包括

数据采集模块：采用CCD工业相机（2），获取带式输送机（1）现场图像数据；

图像传输模块：采用GigE进行长距离的快速图像传输至视觉系统终端，进行后续的数据计算与决策；

数据计算与决策模块：计算出实时煤流量信息，决策出合适的带式输送机（1）速度，与实际带速比较后发送调速指令；

运动控制模块:接收系统终端（4）的控制指令，调节PLC控制器（5）控制带式输送机实时速度。