基于機(jī)器視覺用于采煤機(jī)的煤巖界面識(shí)別裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤礦安全生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于機(jī)器視覺用于采煤機(jī)的煤巖界面識(shí)別裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)是世界主要的產(chǎn)煤國(guó)家，煤礦總數(shù)超過(guò)全世界其他所有國(guó)家煤礦數(shù)目之和，目前，綜合機(jī)械化采煤成為對(duì)煤層進(jìn)行開采的主要方法，采煤機(jī)是綜合機(jī)械化采煤工作面的主要設(shè)備之一，而煤巖界面識(shí)別技術(shù)是能使采煤機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]煤巖識(shí)別即用某種方法識(shí)別出識(shí)別對(duì)象為煤或巖石。目前已有20多種方法對(duì)煤巖識(shí)別展開研宄，包括人工γ射線法、自然γ射線法、機(jī)械振動(dòng)法、雷達(dá)探測(cè)法、紅外反射和記憶截割法等，其中記憶截割技術(shù)已被應(yīng)用于生產(chǎn)中，但不能處理巖層突變和工作面突發(fā)情況。而基于采煤機(jī)切割力響應(yīng)的煤巖界面識(shí)別傳感器法，是用傳感器拾取搖臂振動(dòng)信號(hào)、滾筒軸扭矩信號(hào)及調(diào)高油缸壓力信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，由于在采煤過(guò)程中滾筒在做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因而信號(hào)的傳輸受到很大的影響，到目前為止尚未見到成熟的方法及產(chǎn)品問世。
[0004]特別地，在煤巖硬度差別不大的情況下對(duì)煤巖識(shí)別技術(shù)提出了更高的要求，因此，針對(duì)這種情況進(jìn)行煤巖識(shí)別技術(shù)開發(fā)研宄非常重要，對(duì)煤炭業(yè)發(fā)展意義非常重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種可以識(shí)別煤巖硬度差別不大但灰度值差別較大的煤和巖石的基于機(jī)器視覺用于采煤機(jī)的煤巖界面識(shí)別裝置。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:基于機(jī)器視覺用于采煤機(jī)的煤巖界面識(shí)別裝置，包括設(shè)在采煤機(jī)上的防塵裝置、煤巖界面信號(hào)采集裝置和煤巖界面信號(hào)處理裝置；
所述煤巖界面信號(hào)采集裝置包括安裝板、CCD攝像頭、旋轉(zhuǎn)基座和光源，安裝板通過(guò)第一緊固螺栓水平設(shè)在采煤機(jī)上，旋轉(zhuǎn)基座通過(guò)第二緊固螺栓設(shè)在安裝板上，CCD攝像頭設(shè)在旋轉(zhuǎn)基座上，光源設(shè)在CCD攝像頭上，CCD攝像頭通過(guò)傳輸電纜線與煤巖界面信號(hào)處理裝置連接；
所述防塵裝置包括防護(hù)外殼、除塵刷，玻璃罩和噴水器；防護(hù)外殼下端設(shè)在采煤機(jī)上，煤巖界面信號(hào)采集裝置設(shè)在防護(hù)外殼內(nèi)部，防護(hù)外殼朝向煤巖界面一側(cè)為敞口結(jié)構(gòu)，玻璃罩呈半球形結(jié)構(gòu)，玻璃罩設(shè)在安裝板上并將CCD攝像頭、旋轉(zhuǎn)基座和光源罩住，噴水器設(shè)在防護(hù)外殼的頂部，噴水器的噴水口伸入到防護(hù)外殼內(nèi)并朝向玻璃罩，噴水器的進(jìn)水口連接有高壓水管，除塵刷設(shè)在玻璃罩外表面并可沿玻璃罩外表面往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0007]玻璃罩下端邊緣與安裝板之間設(shè)有防止灰塵和水進(jìn)入玻璃罩內(nèi)部的密封圈。
[0008]防塵裝置和煤巖界面信號(hào)采集裝置分別對(duì)應(yīng)設(shè)有兩組，這兩組分別設(shè)在采煤機(jī)的前部上側(cè)和后部上側(cè)，煤巖界面信號(hào)采集裝置設(shè)有一個(gè)，煤巖界面信號(hào)采集裝置設(shè)在采煤機(jī)的中部。
[0009]光源為L(zhǎng)ED陣列組成的白光照明燈，光源位于CXD攝像頭外殼的邊緣，LED陣列點(diǎn)亮的數(shù)量由煤巖界面信號(hào)處理裝置控制，為煤巖界面信號(hào)采集裝置提供合適的照明。
[0010]采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明基于機(jī)器視覺的煤巖界面識(shí)別裝置通過(guò)煤巖信號(hào)的采集和處理，能處理煤與巖石硬度差別不大但灰度差別較大的煤層情況。
[0011]本發(fā)明中，C⑶攝像頭安裝在旋轉(zhuǎn)基座上后能夠在垂直于旋轉(zhuǎn)軸的平面內(nèi)做180°的旋轉(zhuǎn)。防護(hù)外殼在面向煤層界面的方向?yàn)槌诮Y(jié)構(gòu)，這種敞口結(jié)構(gòu)為攝像頭采集信號(hào)留有一定的視角窗口。
[0012]本發(fā)明的具體工作過(guò)程如下:將CCD攝像頭固定于旋轉(zhuǎn)基座上，根據(jù)采煤機(jī)姿態(tài)自動(dòng)調(diào)整旋轉(zhuǎn)基座的位置使CCD攝像頭對(duì)準(zhǔn)采煤機(jī)剛截割過(guò)的煤層斷面，再調(diào)整CCD攝像頭使能在對(duì)準(zhǔn)采煤機(jī)剛截割過(guò)的煤層斷面的平面內(nèi)做180°旋轉(zhuǎn)，并將煤巖界面置于CCD攝像頭的拍攝范圍內(nèi)，可以保證對(duì)于不同的傾斜度的采煤面均可以對(duì)準(zhǔn)剛截割過(guò)的煤層斷面。CCD攝像頭所獲取煤巖界面信號(hào)經(jīng)過(guò)傳輸電纜線傳輸?shù)矫簬r界面信號(hào)處理裝置上，煤巖界面信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波、灰度增強(qiáng)和Sobel算子邊緣檢測(cè)，可以得到煤巖界面基本輪廓曲線，然后再用最小二乘法對(duì)基本輪廓曲線進(jìn)行擬合，可最終得到一條連續(xù)的煤巖界面曲線，也就最終形成了一條采煤機(jī)的截割路徑。而防塵裝置的作用就在于能夠防止大量的煤粉塵在信號(hào)采集過(guò)程中影響成像質(zhì)量進(jìn)而影響最終的識(shí)別效果。
[0013]噴水器固定于防護(hù)外殼上且位于玻璃罩正上方，噴水器能間隔一定時(shí)間的不連續(xù)噴水，將玻璃罩外表面的灰塵沖掉。除塵刷與玻璃罩外表面相接觸并能沿玻璃罩曲面做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這樣可以將玻璃罩外表面的灰塵清除并擦拭干凈。噴水器噴出的高壓水對(duì)玻璃罩的沖洗分為定時(shí)沖洗與圖像模較糊度沖洗。
[0014]綜上所述，本發(fā)明的技術(shù)效果在于:特別的對(duì)于煤和巖石硬度差別不大的情況，能夠根據(jù)他們灰度的不同將煤巖界面輪廓曲線識(shí)別出來(lái)，并經(jīng)過(guò)一系列的處理得到一個(gè)采煤機(jī)的最佳截割路徑，進(jìn)一步提高采煤機(jī)自動(dòng)化的程度，以適應(yīng)礦井進(jìn)一步發(fā)展的需求。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為圖1中A處的局部放大圖；
圖3為圖2的左視圖；
圖4為本發(fā)明中煤巖界面識(shí)別裝置煤巖信號(hào)采集和處理流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明的基于機(jī)器視覺用于采煤機(jī)的煤巖界面識(shí)別裝置，包括設(shè)在采煤機(jī)40上的防塵裝置10、煤巖界面信號(hào)采集裝置20和煤巖界面信號(hào)處理裝置
30 ο
[0018]煤巖界面信號(hào)采集裝置20包括安裝板25、CXD攝像頭21、旋轉(zhuǎn)基座22和光源23，安裝板25通過(guò)第一緊固螺栓26水平設(shè)在采煤機(jī)40上，旋轉(zhuǎn)基座22通過(guò)第二緊固螺栓27設(shè)在安裝板25上，CXD攝像頭21設(shè)在旋轉(zhuǎn)基座22上，光