[发明专利]一种基于图像识别的采煤机滚筒自动调高装置与方法

说明书

本发明公开了一种基于图像识别的采煤机滚筒自动调高装置，包括摄像模块、图像识别处理模块、采煤机摇臂调高模块、摄像监控模块、滚筒轨迹跟踪传感器模块；其中，所述摄像模块用于拍摄采煤工作面煤岩图像并将其输入至图像识别处理模块和摄像监控模块；所述图像识别处理模块用于对采煤工作面煤岩图像分界线进行识别，并将识别结果输入至采煤机摇臂调高模块中；所述采煤机摇臂调高模块用于对采煤机滚筒自动调高进行控制；所述摄像监控模块用于监测采煤机滚筒在整个采煤工作面截割时是否与岩层发生接触；所述滚筒轨迹跟踪传感器模块用于对采煤机摇臂进行路径检测计算，以及对比与采集到的图像中煤岩界面的拟合程度；本发明具有采煤率高，可靠性强的优势。

技术领域

本发明涉及一种采煤机滚筒自动调高装置及方法，具体是通过图像识别的方法对煤岩界面进行识别并输出识别信号控制采煤机滚筒自动调高，属于自动化开采装备技术领域。

背景技术

我国是煤矿的开采与消费大国，滚筒式采煤机作为主要的开采装备，在煤矿开采中起到至关重要的作用。而煤矿由于其工况环境恶劣及采煤机的可靠性自动化水平低下，煤炭生产仍属于高危行业。因此急需提高综采工作面的自动化水平，实现“机械化换人，自动化减人”，改善采煤工人劳动条件，降低劳动强度。对于综采工作面自动化而言，煤岩识别控制采煤机滚筒自动调高技术是关键技术之一，目前，煤岩识别的主要方法有自然γ射线探测法、雷达探测法、多传感器融合法等。在井下的复杂环境中，很多方法都存在一定的局限性，或者识别精度达不到要求，无法为采煤机的自动控制提供条件，或者易受外界环境干扰，并且通用性不强，不能够很好地适用于无人化综采工作面，加快自动化采掘设备的发展。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种基于图像识别的采煤机滚筒自动调高装置及方法，能够很好地对采煤工作面煤岩界面进行识别，识别精度高，摇臂调节灵敏度高，可靠性高且抗干扰能力强，能够自动避开采煤工作面上的夹矸、岩体，为采煤机自动化控制提供了条件。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于图像识别的采煤机滚筒自动调高装置，包括摄像模块、图像识别处理模块、采煤机摇臂调高模块、摄像监控模块、滚筒轨迹跟踪传感器模块；其中，

所述摄像模块用于拍摄采煤工作面煤岩图像并将其输入至图像识别处理模块和摄像监控模块；

所述图像识别处理模块用于对摄像模块拍摄到的采煤工作面煤岩图像进行图像去噪、纹理提取、边缘检测操作，建立煤岩图像坐标系，根据煤岩图像坐标系对采煤工作面煤岩图像进行界面轨迹优化，通过优化后的界面轨迹获取滚筒待移动坐标；并将获取的滚筒待移动坐标输出给采煤机摇臂调高模块，将优化后的界面轨迹输送给滚筒轨迹跟踪传感器模块；

所述采煤机摇臂调高模块用于将滚筒待移动坐标输出至采煤机摇臂调高模块中的PLC控制系统，PLC控制系统根据滚筒待移动坐标运算得到油缸的推进量/退回量，将油缸的推进量 /退回量输入至调高油缸中，通过调高油缸控制摇臂摆动，使得摇臂上的滚筒在采煤工作面上下自动调高，直至调到滚筒待移动坐标上；

所述摄像监控模块用于根据采煤工作面煤岩图像监测滚筒在截割时是否截割到岩石；

所述滚筒轨迹跟踪传感器模块用于对采煤机摇臂进行路径检测计算，并将得到的路径与实际采煤工作面图像中的煤岩界面进行对比，确定其拟合程度。

优选的：所述摄像模块包括CCD高清摄像机、防尘玻璃箱、LED照明灯；所述防尘玻璃箱设置于采煤机主体上，用于防止灰尘污染CCD高清摄像机的镜头；所述LED照明灯设置于防尘玻璃箱上，用于给CCD高清摄像机提供照明；所述CCD高清摄像机设置于防尘玻璃箱内，用于拍摄采煤工作面煤岩图像。