关丙火
【摘 要】针对现有井下带式输送机煤量激光仪器检测方式未提出明确激光线提取方法的问题,提出了一种基于激光扫描的带式输送机瞬时煤量检测方法.通过数字摄像仪和激光仪器获取带式输送机上散煤的图像,利用Ohta颜空间特性提取激光线轮廓,并进行基于索引表的激光线细化和连接处理;根据离线获取的基线和实时获取的激光线,采用梯形面积累积法计算散煤的截面面积,实时获取带式输送机的瞬时煤量.测试结果表明,该方法检测结果与实际煤量匹配,准确性高,实时性好.%In view of problem that existing coal quantity detection method with laser instrument does not propose a clear method for laser line extraction,a detection method of instantaneous coal quantity of belt conveyor based on laser scanning was proposed.Image of loose coal on belt conveyor is obtained by digital camera and laser instrument,and laser line profile is extracted by using characteristics of Ohta color space,then laser line thinning and connection processing based on index table are performed.According to offline acquired baseline and laser line acquired in real time,cross-s
ectional area of coal is calculated using trapezoidal area cumulative method,and instantaneous coal quantity of belt conveyor is obtained realtimely.Test results show that coal quantity detection result of the method matches actual coal quantity,and the method has high accuracy and good real-time performance.
【期刊名称】《工矿自动化》
world2003
【年(卷),期】2018(044)004
【总页数】5页(P20-24)
【关键词】带式输送机;煤量检测;瞬时煤量;激光扫描;激光线提取;Ohta颜空间
【作 者】关丙火
【作者单位】神华神东煤炭集团有限责任公司,陕西神木719315
【正文语种】中 文
【中图分类】TD634.1
山东省警官培训学院
0 引言
带式输送机是煤炭生产的重要装备，其能源消耗较大，有必要进行节能降耗。实现带式输送机调速控制、节能降耗的关键是瞬时煤量检测[1-4]。井下带式输送机煤量检测方式可分为接触式检测和非接触式检测。接触式检测有胶带秤检测、核子秤检测等；非接触检测有视频检测和激光仪器检测等[5]。与其他方式相比，激光仪器检测方式可提高带式输送机瞬时煤量检测的实时性和准确性，实现带式输送机上散煤输送量的快速、准确、连续、稳定测量。相关专家学者对激光仪器检测方式进行了研究，如张文军等[6]实现了基于激光三维扫描的不规则煤场测量系统设计，曾飞等[7]提出了带式输送机物料瞬时流量激光测量方法。上述研究的不足之处是没有提出明确的激光线提取方法。本文在此基础上，提出了一种基于激光扫描的带式输送机瞬时煤量检测方法，通过引入Ohta颜空间和改进索引表实现激光线的获取。首先对获取的激光图像进行预处理，确定感兴趣区域(Region of Interest，ROI)；在ROI内，利用Ohta颜空间的特性提取激光线轮廓，并进行细化和连接处理；结合离线获取的基线实时计算煤量大小。测试结果表明，该方法可有效检测煤量大小，满足实时性要求，为后期的调速控制提供了可靠的数据来源。
1 基于激光扫描的煤量检测模型
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基于激光扫描的煤量检测模型如图1所示。
标记免疫分析与临床图1 基于激光扫描的煤量检测模型Fig.1 Coal quantity detection model based on laser
在井下带式输送机上方分别安装激光仪器和数字摄像仪。激光仪器垂直照射于带式输送机上，数字摄像仪以一定角度照射带式输送机，使激光仪器和数字摄像头照射区域汇合，使上位机获取的图像达到最优处理条件。上位机软件基于实时激光线扫描结构，提取带式输送机上散煤堆放轮廓线；结合空载时输送带的凹槽结构，提取出固定照射角度下煤的截面图像；再结合散煤属性，采用散煤截面积计算方法得出瞬时煤量数据。
2 瞬时煤量检测方法
2.1 瞬时煤量检测流程
激光投射到煤流面上产生的激光线与投射到无煤的带式输送机上产生的激光线不同，两者之间有一个形变，这种形变可以反映煤流的深度信息[8]，根据煤流的深度信息可计算瞬时煤量。
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基于激光扫描的带式输送机瞬时煤量检测流程如图2所示，主要分为基线获取模块和实时检测模块。基线获取模块在带式输送机空载和满载的状态下，通过激光线提取、激光线细化及连接处理等获取基线；实时检测模块通过基线和实时获取的激光线计算瞬时煤量。
图2 瞬时煤量检测流程Fig.2 Detection process of instantaneous coal quantity白喉杆菌
图像预处理包括ROI获取和去燥处理，在此基础上，利用Ohta颜空间获取激光线，并进行基于索引表的细化处理；对细化的图像进行连接处理，将实时获取的激光线与基线进行融合，形成眼图，计算面积，从而获取实时煤量。
2.2 基于Ohta颜空间的激光线提取
散煤图像总体颜灰度较多，红激光线和激光图像背景存在差异，因此，选定Ohta颜空间进行特征量分割[9]，即采用R，G，B线性变换进行区域分割，获取有效的颜特征。Ohta颜空间与其他非线性颜空间相比，能够更好地保留颜真实性，且计算简单。Ohta颜空间的计算公式[10]为
(1)
式中：I1，I2，I3为Ohta颜空间的3个正交特征分量；R，G，B分别为红、绿、蓝3个通道的颜值。
I1主要体现图像颜的亮度，当激光扫描到带式输送机上时，具有较高亮度的红激光线比较突出，便于进行激光线的提取。相比在RGB彩图像中进行颜分割、激光线提取，Ohta颜空间更容易实现，I1，I2更能准确反映激光线的颜特性。根据激光线的特性，设定I1⊂[100,200],I2⊂[100,220]。
随机选取一段激光视频进行实验，实验结果如图3所示。
(a) 原图
(b) 基于RGB的激光线提取结果
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