[发明专利]基于图像的液压支架与采煤机截割部干涉保护系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于图像的液压支架与采煤机截割部干涉保护系统及方法，采用反光涂层、矿用摄像仪、微型计算机、并行计算模块、位移传感器和脉冲计时器相结合的方式，在采煤机机身上安装反光涂层即可得到质量较高的图像数据，同时利用微型计算机及并行计算模块对图像进行处理，并且通过改进的最小二乘椭圆拟合算法加速图像处理速度，以达到实时控制的目的，以BP神经网络对液压支架收起、打开护帮板动作进行智能控制，提高了控制方法的抗干扰能力，并在护帮板收起动作发生故障时，发出脉冲信号，通信采煤机，使采煤机终止当前动作，以使综采工作面在少人甚至无人的情况下能自动的避免采煤机滚筒截割部与液压支架护帮板之间的干涉，增加了综采工作面的安全性与智能化程度。

技术领域

本发明涉及一种液压支架与采煤机防碰撞的系统及方法，具体是一种基于图像的液压支架与采煤机截割部干涉保护系统及方法。

背景技术

随着机械化采煤的工艺的不断进步和发展，学者相继提出“无人化”或“少人化”采煤工作面的构想。这种构想对采煤机、液压支架和刮板输送机三机配套工作提出了更高的要求。采煤机作为综采工作的三机配套的主要设备，主要完成采煤和落煤的任务，而液压支架则配合采煤机完成支撑和保护工作面的任务。采煤机和液压支架，包括刮板输送机协同工作能力好坏决定着综采工作的效率和整个综采工作面的安全。

现在，综采工作面智能化还处于发展阶段，部分矿井的自动化水平还很低。采煤机的截割部与液压支架护帮板的干涉问题仍然是综采智能化所要解决问题中的一个方面。采煤机截割部与液压支架互帮的截割干涉即：在采煤机滚筒截割部运动到某一液压支架位置时，若液压支架护帮板回收不及时，导致采煤机滚筒的截割齿与未及时回收的液压支架护帮板发生碰撞，这样不但会损伤采煤机截割滚筒还会对液压支架的护帮板造成损坏，如果情况严重则会造成整个综采工作面的瘫痪。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于图像的液压支架与采煤机截割部干涉保护系统及方法，能在采煤机截割部靠近液压支架时自动收起护帮板，通过后液压支架的护帮板自动打开恢复原位，若未及时收起护帮板，会自动使采煤机截割部减速机制动，保证液压支架与采煤机截割部不会发生碰撞。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于图像的液压支架与采煤机截割部干涉保护系统，包括反光涂层、矿用摄像仪、微型计算机、并行计算模块、位移传感器、脉冲计时器、无线信号发射器和无线信号接收器，所述多个反光涂层分别贴敷在采煤机摇臂背向煤壁一侧的表面，所述反光涂层为圆形；所述矿用摄像仪及防爆壳体装在液压支架中双液压立柱与顶梁连接的中间位置，并行计算模块设置在综采工作面的一端，所述位移传感器装在液压支架的护帮千斤顶处，所述脉冲计时器和无线信号发射器设置在液压支架上，无线信号接收器设置在采煤机上；矿用摄像仪与微型计算机连接，微型计算机分别与并行计算模块、位移传感器、脉冲计时器和无线信号发射器连接；无线信号发射器与无线信号接收器无线连接，无线信号接收器与采煤机控制器连接。

进一步，所述反光涂层所采用的材料为漫反射材料。采用漫反射材料能反射各个方向上射来的光，进而在综采工作面低照度、多光源的情况下可提高矿用摄像仪感兴趣区域的提取成功率，并避免因为光情况的突变造成的炫光等情况对图像采集的干扰。

进一步，还包括防爆壳体，防爆壳体设置在液压支架上，微型计算机、脉冲计时器和无线信号发射器设置在防爆壳体内，矿用摄像仪安装在防爆壳体前端，所述防爆壳体采用不锈钢材质。采用防爆壳体可保证微型计算机、脉冲计时器和无线信号发射器的工作安全性。

一种基于图像的液压支架与采煤机截割部干涉保护的方法，具体步骤为：

第一步，设定采煤机正常运行时，矿用摄像仪的拍摄区域：在采煤机相对于液压支架正向位置从左至右或从右至左正常运行时，调整矿用摄像仪拍摄角度，使矿用摄像仪在采煤机与本液压支架之间距离6～8架液压支架时至少采集到四个圆形反光涂层；然后矿用摄像仪将采集的图像信息传递给微型计算机；图像获取时，由于矿用摄像仪为垂直于采煤机行进方向布置，故实际采集图像为椭圆形；