[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

说明书

本发明公开了一种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，包括通过对工业相机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；采用线激光仪投射到待测的带式输送机的煤流上，形成“一”字激光条纹；计算出实际的煤量横截面面积并传入至视觉系统中；系统终端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，得出实际的煤流体积数据；采用内置调速仲裁机制对运动控制器发出对应的调速指令。本发明的有益效果是：便捷的采集实时煤流量信息，将带速调节至煤流量负载适宜的带式输送机速度，减少电机设备与机械设备损耗，降低成本，有效实现节能降耗。

技术领域

本发明涉及一种皮带煤流检测与调速装置，具体为一种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，属于输送皮带状态检测技术领域。

背景技术

带式输送机承担着地面和井下煤炭的运输，是煤矿生产运输的主要设备。带式输送机上煤流量的实时检测是煤炭产量监测的重要步骤；同时，煤料运输过程中的皮带机带速影响带式输送机电能利用率及控制系统的经济运行。

煤矿生产运输系统煤流量监测和带速智能调节是煤矿运输智能化的重要环节,但目前大型煤矿煤流量检测和运行能耗方面存在的问题，导致无法实现运输系统节能降耗,且无法提高矿井原煤运输的效率和安全性。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决问题而提供一种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。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种基于激光辅助和图像处理的煤流检测方法，该检测方法包括以下步骤

步骤一、通过对工业相机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；

步骤二、采用线激光仪投射到待测的带式输送机的煤流上，形成“一”字激光条纹；

步骤三、将工业相机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轮廓叠加计算出封闭的煤流堆叠区域；

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、系统终端使用工业相机传来的实际横截面面积和工业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，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控制器发出对应的调速指令；

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

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

作为本发明再进一步的方案：所述步骤一中，还包括工业相机的标定板，其步骤包括：

采用工业相机的标定板进行图像系统标定，将工业相机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。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤二中，形成线激光的步骤包括：

采用线激光仪从上放“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。

作为本发明再进一步的方案：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等。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤三中，计算出煤量横截面的实际面积过程包括：