矿用输送带防护中的机器视觉技术

输送带撕裂、损伤和跑偏等故障是矿用带式输送机容易出现的三类严重故障,基于机器视觉的输送带防护具有更高的可靠性和准确性,已经成为输送带防护的重要发展方向.本文分析了机器视觉技术在矿用输送带的撕裂、损伤和跑偏故障检测中的一些典型应用.     

基于机器视觉的输送带撕裂在线检测系统研究

针对电厂煤炭输送带运行过程中时常产生的撕裂或断裂问题,结合输送带的工作环境和检测要求,设计制造了一套基于机器视觉的在线检测系统。该系统选用亮度大的网格状线激光作为结构光照射输送带下表面,并通过高分辨率的工业相机实时捕捉输送带下表面图像,利用图像中的网格特征识别撕裂痕迹,整个过程用时仅40ms,识别准确率高达96%,误报率仅为2%,相比于传统的检测方法,时间大大缩短,检测过程中输送带不需停机,在保证安全高效生产的同时实现对输送带运行状态实时监测,有效降低输送带运行事故率。     

基于数字图像处理的输送带跑偏状态实时监测技术

跑偏是带式输送机常见的运行故障之一,在实际生产中大多通过跑偏传感器和纠偏装置对其进行监测和纠正。随着煤矿智能化建设的进一步深入,对带式输送机的智能化水平也提出了更高的要求。提出了一种基于数字图像处理的带式输送机运行状态监测技术,通过Hough变换对输送带边缘直线特征进行提取和处理,进而实现对跑偏状态的判断以及可视化在线监测。该技术充分利用了机器视觉的非接触无阻无损测量、精度高等特点,为带式输送机运行状态的智能化监测提供了技术方案。     

基于图像处理的输送带跑偏故障在线检测技术研究

输送带跑偏是带式输送机常见故障之一,当前普遍采用人工定期巡检的方法检测故障,存在危险性高、效率低,巡检工劳动强度大,不具备实时检测功能,当人工发现故障时,往往已经造成了较为严重的损失等缺点。针对上述问题,文章研究了基于图像处理的输送带跑偏故障在线检测技术,提出了一种基于导向滤波和最大类间方差法(OTSU)的改进型Canny算子边缘检测方法,并利用Hough变换提取到边缘直线特征并进行分析处理,最终实现了对输送带跑偏故障的在线检测和分级故障报警。系统具有非接触、检测精度高、实时性好等优点,现场应用效果良好,保障了带式输送机连续高效运行,为实现选煤厂带式输送机无人值守奠定了基础。     

煤矿输送带视觉在线监测系统研究

针对矿用带式输送机输送带运行中易于出现表面损伤和撕裂等故障,利用线阵CCD摄像机和千兆以太网络技术,开发了一种输送带视觉在线状态监测系统,可达到每秒钟300 MB位图格式图像数据的在线采集和实时处理。该监测系统经实验室测试结果,可以实现输送带运行状态的实时监测。     

基于机器视觉的输送带纵向撕裂智能检测

针对煤炭生产中输送带易于产生纵向撕裂的工程背景,用机器视觉技术构建了输送带纵向撕裂检测的虚拟仪器。充分利用计算机在快速和准确等方面的巨大优势,对输送带纵向撕裂提出了一种全新的非接触式智能检测方案,并详细叙述了系统软硬件结构。     

基于机器视觉的大块异物识别在线监测系统的应用

为实现对皮带煤流中大块异物的识别与预警,提出了一种基于机器视觉的大块异物识别方法,介绍了大块异物识别在线监测系统的整体架构以及图像处理算法框架与实现,并在高阳煤矿进行了实践应用。     

基于机器视觉的矿用带式输送机自动调速系统

针对井下大多数矿用带式输送机在煤炭运输过程中长时间空载运行且无法根据煤流量进行自动调速导致电能浪费的问题,提出了一种基于机器视觉的矿用带式输送机自动调速系统。首先利用矿用摄像机获取输送带运行图像,然后提出一种基于视频图像的煤量实时检测方法,根据煤流量与运行时间建立带式输送机自动调速系统运输模型,使矿用带式输送机根据煤流量实现高、中、低、怠四级调速。试验结果表明:该系统运行稳定,通过视频识别的煤流量与实际相差仅为2%,可将矿用带式输送机平均用电量降低12.1%,有效实现了节能降耗与降低成本,提高了矿用带式输送机运行寿命,对智能化矿山建设发展具有很高的应用价值。     

基于机器视觉的带式输送机自动纠偏系统的设计

针对工业生产中带式输送机容易发生跑偏现象的工程背景,利用机器视觉技术设计了一种自动纠偏装置,在线监测输送带传输情况,并及时地将偏差信号反馈给执行元件。在很大程度上提高了纠偏精度并提高了工作效率,并详述了其软硬件机构。     

基于机器视觉的带式输送机纠偏系统设计

针对带式输送机运输过程中输送带跑偏问题,采用机器视觉方法采集输送带和托辊的偏移量并传输至控制模块,PLC依据设置的算法控制电机的转速,以此控制托辊的偏移量,从而平衡输送带的偏移量,达到纠偏的目的。提出了两级纠偏系统,当跑偏量小时启动一级纠偏机构,当跑偏量大时启动二级纠偏机构。测试结果显示,基于机器视觉的带式输送机纠偏系统响应速度快,稳定性高,可满足工程实际应用要求。     

利用机器视觉远程监测煤矿带式输送机故障

为及时排除煤矿带式输送机故障,避免造成连锁事故,确保设备长距离连续输送物料的工作效率,提出一种机器视觉远程故障监测方法。利用电荷耦合器件工业相机、图像处理器及照明装置、除尘装置等部件,搭建机器视觉远程监测架构,在输送机托辊、胶带等主要部件上安装多种类传感器。针对运行中的KM-SSJ型号输送机,搭建实验场景,增强、降噪、分割处理输送带撕裂图像。利用支持向量机判定图像中含有的异常故障。各阶段处理的视觉效果验证出,所提方法能够从复杂的环境背景中成功分离出监测目标,为维修人员及时发现异常故障、迅速作出相应举措提供了有效依据。经综合分析监测故障种类与用时发现,该方法对多种故障均具有良好的监测能力,且实时性较为理想。     

钢绳芯带式输送机实时工况监测与故障诊断系统

研制开发了一种钢绳芯带式输送机实时工况监测与故障诊断系统，用于实现钢绳芯带式输送机接头断裂、纵向撕带、火灾、张力超限和输送带跑偏等常见故障的分布式在线监测、诊断和预报，该系统具有通用性强、安装方便、成本低、环境适应性好等优点。     

输送带故障检测多视点图像自适应增强方法

为提高矿用输送带故障检测的准确性,针对输送带故障检测采集的图像存在光照不均、图像质量差、影响故障检测与识别的问题,提出输送带故障检测多视点图像自适应增强方法。采用具有尺度自适应功能的多尺度Retinex法对图像光照分量进行提取,再根据提取的光照分量,利用针对多视点线阵相机采集图像特性改进的自适应伽马函数,完成对多视点图像的非均匀光照校正,最后进行图像细节对比度的增强。实验结果表明:该方法可去除非均匀光照、井下恶劣环境等对图像质量的影响,使不同视点不同光照环境条件下线阵相机采集图像的平均亮度具有一致性,压缩图像动态范围,提高对比度,使得图像中阴暗区域的细节更加明显,提高故障检测准确性,适合于矿用输送带故障在线检测。     

基于双目视觉深度感知的带式输送机煤量检测方法

针对带式输送机存在煤料图像难以识别,以及煤料内部颗粒间隙非均匀随机分布导致体积难以计算的问题,提出了一种由运输煤料识别模块、运输煤料三维信息提取模块和运输煤料量计算模块3部分组成的基于双目视觉深度感知的带式输送机煤量检测方法。其中,运输煤料识别模块采用小波变换算法增强运输煤料图像,并结合K-means聚类算法分割出煤料图像;然后,运输煤料三维信息提取模块采用双目视觉方法获取煤料图像各点的深度信息,从而得到运输煤料三维点云信息;最后,运输煤料量计算模块将Delaunay算法与T-S模糊推理算法相结合,求得煤料体积,进而应用煤量计算公式实现煤量的检测。利用实际图像进行了实验研究,结果表明所提方法的有效性。     

煤矿用带式输送机在线监测及故障诊断系统研究

对煤矿中使用的带式输送机在线监测及故障诊断系统进行了研究,首先对系统的整体方案进行了设计,包含胶带沿线设备和主控制器两大部分,两者之间利用八芯电缆进行连接,实现数据交互。对胶带沿线控制模块中包含的下位机模块、沿线急停模块、扩音电话模块和终端采集模块进行研究,对系统的主要软件程序进行了设计。通过实验发现故障诊断正确率可以达到95%,能满足实际使用要求。将设计的系统部署到煤矿工程实践中,经现场测试发现功能都能正常实现,达到了预期效果。     

矿用胶带输送机火灾监测系统的研究

在弄清矿用胶带输送机火灾事故发生的各类原因及工况条件的基础上，提出了一套有于矿用胶带输送机早期火灾监测，预报及火源定位的新方法和新技术，设计研制出一套用于胶带机火灾在线监测，预报和火源定位的实用系统，包括传感器的设计与安装，信号变送电路的设计，以及计算机实时监测与故障诊断系统的设计等。模拟试验及工业性试验表明，整个监测系统具有结构简单，安装方便，性能可靠，环境适应性强等特点。     

煤矿井下带式输送机智能控制系统研究

带式输送机是井下运输系统的主要设备,承担着绝大多数运输任务,因工作环境恶劣,且长期处于不间断、高负荷运行状态,故障频发,直接影响煤矿运输系统效率,间接导致影响煤炭采出效率低下。结合莒山煤矿15号煤运输大巷实际,通过分析研究主要故障类型、产生原因、影响因素等,通过引入智能控制单元,针对性提出解决办法,实现对带式运输机运行状态的实时监控、应急预警,有效提升矿井运输效率。     

基于统计特征的钢丝绳芯输送带故障自动检测

根据钢丝绳芯输送带X光图像呈规律性变化的特点,提出一种基于统计特征的自动检测故障的方法。对输入图像进行归一化和规范化后,逐行扫描、计算每个像素点的MRB（Modified Regular Bands）参数值,与整幅图像的MRB参数值的均值相减,再用差值和训练阶段得到的阈值比较,判断出有无故障并从故障图像中检测出故障区域。通过对常见的4类故障的检测,结果表明：该方法检测准确性高、操作简单、运行速度快,适于在线检测;与均值和方差相比,MRB参数对故障更敏感,能检测出细小的故障,图像对比度高、能更好地凸显出故障区域,且检测出的故障区域更接近于故障的外形。     

基于振动检测的输送带纵向撕带监测系统

分析了现有的几种输送带纵向撕带的数字化监测方法,提出了振动检测方案,在输送带一侧增加激振信号,通过无线振动信号采集系统采集输送带另一侧的振动信号,通过相关分析去除信号噪声后,应用小波分析检测奇异点,准确判断发生纵向撕带故障的时刻点。介绍了振动检测方案的体系结构,采用无线数据采集装置,应用MatLab软件分析处理数据,使用数字化振动监测方案,有效提高了纵向撕带的故障检测率。     

煤矿刮板输送机断链监测系统设计研究

断链是刮板输送机中常见的故障问题,以SGZ1000/2100型刮板输送机为研究对象,结合实际情况设计了断链监测系统。监测原理是基于刮板两侧通过相同位置时的时间差判断其倾斜程度,进而分析断链情况。系统设置了5组断链监测传感器和1组定位传感器,前者为XS1 N30PA349型电感式接近开关,控制器选用S7-1200型PLC控制器。软件程序由一个主程序和多个子程序共同构成,每个子程序负责对应功能,主程序运行时通过调取子程序实现各项功能。将断链监测系统应用到刮板输送机工程实践中,经现场应用发现达到了预期效果,为企业创造了良好的安全和经济效益。