科研成果

北煤机电防爆电子皮带秤的核心技术4--图像校准技术

 目前使用的皮带秤在煤矿应用中还有一定的局限性:煤矿为了降尘需在输送机上喷加水雾,增加原煤的湿度,造成皮带上有煤粉粘连;输送机随着工作面的推进而向前移动,改变了皮带的张力;视频监视仅仅作为监视电子皮带秤现场、分析产量数据真实性的辅助手段,在皮带秤计量出现异常时不能及时报警。这些因素都影响到皮带秤计量数据的可信度。

 为了从原理上设计出一种新型图像校验电子皮带秤,保证计量数据的长期稳定性,满足多方对煤矿产量真实数据的需求就尤为重要。我们提出了基于双目三维重建体积校验的电子皮带秤方案:

  双目三维重建体积校验电子皮带秤由摄像仪、通讯视频分站、电子皮带秤(承载器和电子称重仪表)组成。通讯视频分站包含图像处理模块、图像存储模块、网络接口转换及通讯模块和电源模块。电子称重仪表包括计量模块、通讯模块和电源模块。

  

图5:双目三维重建体积校验电子皮带秤的组成


  在承载器上方,垂直于皮带表面,顺着皮带运行方向依次安装2台摄像仪。摄像仪安装在同一高度平面,两台摄像仪的视场重叠区域D应等于输送带的宽度。设备连接及摄像仪视场重叠区域D如图5所示:

  摄像仪:采集承载器皮带上的工况图像,包含皮带图像、原煤在皮带上的分布图像。

  通讯视频分站:图像处理模块对摄像仪采集到的图像进行处理,计算出图像的“空皮带”信号、通过承载器的原煤 “体积流量”;图像存储模块对图像处理结果进行存储;网络接口转换模块实现设备之间不同通讯接口的连接;通讯模块实现设备之间数据传递。

  电子称重仪表:采集承载器皮带上的原煤荷重信号、测速传感器的皮带速度信号,两个参数相乘得到单位时间内的原煤“质量流量”,从而得到班产量;实时监视图像处理模块计算出的图像“空皮带”信号,在称重传感器“空皮带”信号和图像“空皮带”信号同时满足的条件下,启动皮带秤零点测量程序。电子称重仪表实时比对“荷体积”和“荷质量”。

  采用双目三维重建技术求承载器皮带上的原煤体积,与称重传感器上的压力信号共同判断皮带秤的“零点”,提高了皮带秤零点标定的真实性、准确性;采用“体积流量”和“质量流量”两个物理量对皮带秤的称重结果进行实时互校,提高了皮带秤计量数据的可靠性。当“质量流量”和“体积流量”两个物理量的对应关系出现逻辑错误时自动报警,预防人为对产量数据干扰,防止作弊,适用于煤矿井下的复杂环境。实现了下述功能:

 1、皮带秤零点真实性判断;

 2、皮带秤产量数据真实性判断;

 3、皮带秤运行稳定性判断。

 基于图像校验皮带秤的称重技术2015年11月18日获得了《皮带秤图像校验方法和计量监测系统》发明专利(ZL 2014 1 0090498.5)。