基于機器視覺用于采煤機的煤巖界面識別裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于煤礦安全生產技術領域，尤其涉及一種基于機器視覺用于采煤機的煤巖界面識別裝置。
【背景技術】
[0002]我國是世界主要的產煤國家，煤礦總數超過全世界其他所有國家煤礦數目之和，目前，綜合機械化采煤成為對煤層進行開采的主要方法，采煤機是綜合機械化采煤工作面的主要設備之一，而煤巖界面識別技術是能使采煤機實現自動控制的基礎。
【發明內容】
[0003]煤巖識別即用某種方法識別出識別對象為煤或巖石。目前已有20多種方法對煤巖識別展開研宄，包括人工γ射線法、自然γ射線法、機械振動法、雷達探測法、紅外反射和記憶截割法等，其中記憶截割技術已被應用于生產中，但不能處理巖層突變和工作面突發情況。而基于采煤機切割力響應的煤巖界面識別傳感器法，是用傳感器拾取搖臂振動信號、滾筒軸扭矩信號及調高油缸壓力信號進行識別，由于在采煤過程中滾筒在做旋轉運動，因而信號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品問世。
[0004]特別地，在煤巖硬度差別不大的情況下對煤巖識別技術提出了更高的要求，因此，針對這種情況進行煤巖識別技術開發研宄非常重要，對煤炭業發展意義非常重大。
【發明內容】
[0005]本發明為了解決現有技術中的不足之處，提供一種可以識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器視覺用于采煤機的煤巖界面識別裝置。
[0006]為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案:基于機器視覺用于采煤機的煤巖界面識別裝置，包括設在采煤機上的防塵裝置、煤巖界面信號采集裝置和煤巖界面信號處理裝置；
所述煤巖界面信號采集裝置包括安裝板、CCD攝像頭、旋轉基座和光源，安裝板通過第一緊固螺栓水平設在采煤機上，旋轉基座通過第二緊固螺栓設在安裝板上，CCD攝像頭設在旋轉基座上，光源設在CCD攝像頭上，CCD攝像頭通過傳輸電纜線與煤巖界面信號處理裝置連接；
所述防塵裝置包括防護外殼、除塵刷，玻璃罩和噴水器；防護外殼下端設在采煤機上，煤巖界面信號采集裝置設在防護外殼內部，防護外殼朝向煤巖界面一側為敞口結構，玻璃罩呈半球形結構，玻璃罩設在安裝板上并將CCD攝像頭、旋轉基座和光源罩住，噴水器設在防護外殼的頂部，噴水器的噴水口伸入到防護外殼內并朝向玻璃罩，噴水器的進水口連接有高壓水管，除塵刷設在玻璃罩外表面并可沿玻璃罩外表面往復運動。
[0007]玻璃罩下端邊緣與安裝板之間設有防止灰塵和水進入玻璃罩內部的密封圈。
[0008]防塵裝置和煤巖界面信號采集裝置分別對應設有兩組，這兩組分別設在采煤機的前部上側和后部上側，煤巖界面信號采集裝置設有一個，煤巖界面信號采集裝置設在采煤機的中部。
[0009]光源為LED陣列組成的白光照明燈，光源位于CXD攝像頭外殼的邊緣，LED陣列點亮的數量由煤巖界面信號處理裝置控制，為煤巖界面信號采集裝置提供合適的照明。
[0010]采用上述技術方案，與現有技術相比，本發明基于機器視覺的煤巖界面識別裝置通過煤巖信號的采集和處理，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]本發明中，C⑶攝像頭安裝在旋轉基座上后能夠在垂直于旋轉軸的平面內做180°的旋轉。防護外殼在面向煤層界面的方向為敞口結構，這種敞口結構為攝像頭采集信號留有一定的視角窗口。
[0012]本發明的具體工作過程如下:將CCD攝像頭固定于旋轉基座上，根據采煤機姿態自動調整旋轉基座的位置使CCD攝像頭對準采煤機剛截割過的煤層斷面，再調整CCD攝像頭使能在對準采煤機剛截割過的煤層斷面的平面內做180°旋轉，并將煤巖界面置于CCD攝像頭的拍攝范圍內，可以保證對于不同的傾斜度的采煤面均可以對準剛截割過的煤層斷面。CCD攝像頭所獲取煤巖界面信號經過傳輸電纜線傳輸到煤巖界面信號處理裝置上，煤巖界面信號經過濾波、灰度增強和Sobel算子邊緣檢測，可以得到煤巖界面基本輪廓曲線，然后再用最小二乘法對基本輪廓曲線進行擬合，可最終得到一條連續的煤巖界面曲線，也就最終形成了一條采煤機的截割路徑。而防塵裝置的作用就在于能夠防止大量的煤粉塵在信號采集過程中影響成像質量進而影響最終的識別效果。
[0013]噴水器固定于防護外殼上且位于玻璃罩正上方，噴水器能間隔一定時間的不連續噴水，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運動，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玻璃罩的沖洗分為定時沖洗與圖像模較糊度沖洗。
[0014]綜上所述，本發明的技術效果在于:特別的對于煤和巖石硬度差別不大的情況，能夠根據他們灰度的不同將煤巖界面輪廓曲線識別出來，并經過一系列的處理得到一個采煤機的最佳截割路徑，進一步提高采煤機自動化的程度，以適應礦井進一步發展的需求。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明的結構示意圖。
[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為本發明中煤巖界面識別裝置煤巖信號采集和處理流程圖。
【具體實施方式】
[0017]如圖1、圖2和圖3所示，本發明的基于機器視覺用于采煤機的煤巖界面識別裝置，包括設在采煤機40上的防塵裝置10、煤巖界面信號采集裝置20和煤巖界面信號處理裝置
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[0018]煤巖界面信號采集裝置20包括安裝板25、CXD攝像頭21、旋轉基座22和光源23，安裝板25通過第一緊固螺栓26水平設在采煤機40上，旋轉基座22通過第二緊固螺栓27設在安裝板25上，CXD攝像頭21設在旋轉基座22上，光