一种采煤机截割控制系统及截割轨迹规划方法技术方案

一种采煤机截割控制系统及截割轨迹规划方法。截割控制系统包括图像获取模块、数据处理模块与控制模块。图像获取模块固定在若干个液压支架上，并使图像获取模块能捕获到所在位置相对应的待截割面的图像；数据处理模块接受来自图像获取模块的信息并进行图像处理；控制模块为PLC系统，实现数据处理、信息交互、控制执行机构等功能；规划时进行图像处理，利用支持向量机进行煤岩界面识别，对识别的多个煤岩界面点进行平滑连线，并进行相对平移，作为滚筒截割轨迹，所连接的曲线符合滚筒运动形式。本发明专利技术能够使采煤机滚筒在巷道截割过程中自动避开顶岩，减少了滚筒截齿磨损，提升了截割速度和截割效率，为实现采煤机的自动化、高效化作业提供条件。

【技术实现步骤摘要】
一种采煤机截割控制系统及截割轨迹规划方法
本专利技术涉及一种采煤机截割控制系统，具体是一种采煤机截割控制系统及截割轨迹规划方法，属于自动化采煤装备

技术介绍
煤炭是我国的基础能源产业，保证基础支柱产业的稳定运行才能为经济建设奠定良好的基础。在采煤作业中，采煤机滚筒的自动调高控制是发展智能无人开采技术的重要一环，现采用的多为人工调节，即采煤机司机根据视力观察和采煤机的工作噪声判断截齿是否截割到岩石，然后进行调节。由于工作面的能见度低、噪声大，操作人员无法及时准确地判断滚筒的截割状态，导致人工调节方式容易截割到顶部岩石，加大了滚筒截齿工作磨损，影响截齿寿命；截割的煤炭中混入矸石后还会降低煤炭品质；对于高瓦斯矿井，易导致爆炸事故的发生；对待截割工作面的煤岩分布不了解还会导致欠截割，欠截割会造成煤炭资源的浪费，不能得到较大回采率，影响经济效益；人工操作易导致顶底板表面不平整，影响液压支架的移架和推溜。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的是提供一种采煤机截割控制系统及截割轨迹规划方法，能够实时精确判断待截割工作面的煤岩分布，并根据煤岩分布情况规划出合理的滚筒截割路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采煤机截割控制系统，其特征在于，包括多个图像获取模块(2)、一个数据处理模块(3)和采煤机主体(1)上的一滚筒高度控制模块(4)，所述各图像获取模块(2)分别设置在待截割面(10)前方布设的各个液压支架(20)上，各图像获取模块(2)皆正对待截割面(10)，且各图像获取模块(2)皆与数据处理模块(3)的输入端电连接；滚筒高度控制模块(4)包括PLC控制系统，所述数据处理模块(3)的输出端与PLC控制系统的输入端连接，且PLC控制系统通过电液比例控制阀与采煤机主体(1)上的滚筒调高液压部件连接。

【技术特征摘要】
1.一种采煤机截割控制系统，其特征在于，包括多个图像获取模块(2)、一个数据处理模块(3)和采煤机主体(1)上的一滚筒高度控制模块(4)，所述各图像获取模块(2)分别设置在待截割面(10)前方布设的各个液压支架(20)上，各图像获取模块(2)皆正对待截割面(10)，且各图像获取模块(2)皆与数据处理模块(3)的输入端电连接；滚筒高度控制模块(4)包括PLC控制系统，所述数据处理模块(3)的输出端与PLC控制系统的输入端连接，且PLC控制系统通过电液比例控制阀与采煤机主体(1)上的滚筒调高液压部件连接。2.根据权利要求1所述的采煤机截割控制系统，其特征在于，所述图像获取模块(2)包括上下布置的隔爆型探照灯(2-3)和CCD摄像机(2-5)隔爆型探照灯(2-3)和CCD摄像机(2-5)皆置于安装壳体(2-1)中，所述安装壳体(2-1)上与CCD摄像机(2-5)的镜头相对的一侧设有外开式旋转门(2-4)，所述外开式旋转门(2-4)的门轴与一步进电机(2-2)的输出轴对接且由步进电机(2-2)驱动旋转。3.根据权利要求1所述的采煤机截割控制系统，其特征在于，所述数据处理模块(3)为嵌入式微处理器系统，型号为LPC2210；所述PLC控制系统为三菱FX2n-80MR-ES/UL型PLC控制器。4.一种采煤机截割轨迹规划方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步、在未截割前对大量的可作为学习样本的待截割面(10)的煤岩图像分别进行雾尘图像复原处理并去噪，对灰度共生矩阵的纹理统计量进行提取，然后利用支持向量机训练区分煤岩；第二步、对CCD摄像机(2-5)拍摄的图像进行雾尘图像复原处理并去噪，然后将图像横向划分成若干区域，将每个区域灰度共生矩阵的纹理统计量输入支持向量机进行分类，识别出每个区域的煤岩状况，并在此基础上，区分判断出待截割面(10)上的煤壁与顶岩；第三步、对待截割面(10)建立坐标系，利用每个CCD摄像机(2-5)拍摄的图像所判断出的顶板与煤层的分界点绘制平滑连线，并进行平移即可作为滚筒中心的移动路径。5.根据权利要求4所述一种采煤机截割轨迹规划方法，其特征在于，所述第一步中对煤岩图像分别进行雾尘图像复原处理并去噪的具体步骤如下：a)求取暗原色图像，进行大气光值估计根据暗原色先验知识，对清晰无雾图像J求取其相应的暗原色图像式中,Jdark为J的暗原色且其值很低接近于0；Ω(x,y)为以(x,y)为中心的一块方形区域；JC为某个颜色通道；利用暗原色值估计大气光值A：选定15×15像素大小的模板Ω，求取有雾图像的暗原色图Idark，在Idark中选取暗原色值最大的0.1％的像素点，这部分像素通常对应不透明的浓雾区域；在浓雾区域中搜索亮度值最大点，将该像素亮度值作为大气光值A的估计；b)粗略透射率图估计雾尘图像退化模型简记为I'(x,y)＝J(x,y)+n'(x,y)，其中，I'(x,y)为转换图像；J(x,y)为无雾清晰图像；n'(x,y)为成像噪声；在大气光A已知的情况下，假定局部区域Ω(x,y)内透射率取值不变为对上式在3个颜色通道中进行最小化运算并两端除以A，并在3个颜色通道之间进行最小化计算，有依据暗原色先验统计规律：接近于0，代入有c)利用联合双边滤波算法获得精细透射率图透射率优化按粗略透射率分布图的滤波处理来加以完成，在平滑粗略透射率分布图的同时保持其边缘特征,从而获取精细透射率；采用联合双边滤波算法对透射率的粗略值进行细化操作，即空域的平滑函数采用高斯函数，值域的平滑函数为ρ(α)＝|α|b，来设计权重系数矩阵W[m,n]；以粗略透射图为初始估计，在图像像素处的操作可表示为其中双边滤波器为Z(k,l)为所有权重的归一化；b和δ的合适取值范围为b∈[0.5,1]和δ∈[0.04,0....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘送永，杜长龙，江红祥，
申请(专利权)人：江苏中机矿山设备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32