基于运输设备上的煤量计算方法技术

本发明专利技术涉及一种基于运输设备上的煤量计算方法，包括以下步骤：将两台数字相机安装在运输皮带的侧方并标定数字相机参数；数据处理计算机对数字相机采集的相邻两幅图形进行处理得到一秒钟运输皮带上煤的图形；对皮带上煤的图形进行特征提取；采用切片方法计算一秒钟运输皮带上煤的体积；根据一秒钟煤的体积和煤的密度计算煤的重量，然后通过累加的方式计算一定时间段内运输皮带上的运煤量。本发明专利技术通过数字相机拍摄运输设备上煤的图形并对其进行分析进而计算出运输设备的运煤量，具有速度快、精度高、方法简便等特点，并且所使用的设备成本较低，可广泛用于计算矿井下皮带等运输设备上某一时间内所承载的煤量，并可为井下其它控制提供依据。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种，包括以下步骤：将两台数字相机安装在运输皮带的侧方并标定数字相机参数；数据处理计算机对数字相机采集的相邻两幅图形进行处理得到一秒钟运输皮带上煤的图形；对皮带上煤的图形进行特征提取；采用切片方法计算一秒钟运输皮带上煤的体积；根据一秒钟煤的体积和煤的密度计算煤的重量，然后通过累加的方式计算一定时间段内运输皮带上的运煤量。本专利技术通过数字相机拍摄运输设备上煤的图形并对其进行分析进而计算出运输设备的运煤量，具有速度快、精度高、方法简便等特点，并且所使用的设备成本较低，可广泛用于计算矿井下皮带等运输设备上某一时间内所承载的煤量，并可为井下其它控制提供依据。【专利说明】
本专利技术属于矿井自动化
，尤其是一种。
技术介绍
随着井下自动化技术的发展，对运输设备(皮带)上运煤量的计算也变得越来越重 要。由于运输设备的动态性以及运输设备上的煤量不均匀性，因此，运煤量的计算难度很 大。目前，还没有自动计算运输设备上运煤量的方法，现有技术只能对固定地点的煤堆储量 (如煤场的存煤量)进行计量。对固定地点的煤堆储量的计量方法其主要使用以下技术:(I)三维激光扫描技术。例如，美国天宝公司发表的论文《天宝三维激光扫描技术 在煤堆体积测量上的应用》，天宝三维激光扫描技术解决方案不依附于任何设备，不要求储 煤场底面平整，不要求形状规则，通过短时间的密集的高精度激光扫描，建立整个煤堆的高 分辨率的真实尺寸三维TIN模型，直接计算并输出详细的储量体积报告。该方法可以实现 每日扫描甚至更短的时间间隔的检测；将每天同一时点的三维TIN模型进行计算，即可输 出体积变化(日耗量)报告。该技术方案存在的问题是:由于煤堆的不均匀和波在不同介质 中反射不一致，而带来测量误差影响测算精度；此外盘点一次所用时间相对较长。该方法自 动化程度和技术含量都很高，但是成本也比较高。(2)摄影测量技术。例如，上海市杨浦区城市规划管理局在测绘信息网发表的《自 动化煤堆体积测量系统的开发应用》，该自动化煤堆体积测量系统硬件主要由PH-301P室外 重型云台、视频采集卡、全站仪、计算机房及微机五部分组成，其主要设计思路是利用常规 的监控设备，包括云台，摄相机，采用数字摄影测量的方法自动计算煤体体积。该自动化煤 堆体积测量系统测量速度快，成本相对较低，但是它只适用于固定地点煤堆体积的计算，不 能对运输设备(皮带)上运煤量进行计算，其实时性较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、精度高、速度快的基 于运输设备上的煤量计算方法。本专利技术解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的:—种，包括以下步骤:步骤1、将两台数字相机安装在运输皮带的侧方并与数据处理计算机相连接，标定 数字相机内部参数及两台数字相机之间的结构参数；步骤2、两台数字相机对运输皮带上的煤进行拍摄并传送给数据处理计算机，数据 处理计算机对一秒钟采集的相邻两幅图形进行对比，去除重叠部分并将相邻图形拼接为一 幅图形，得到一秒钟运输皮带上煤的图形；步骤3、数据处理计算机对皮带上煤的图形进行特征提取；步骤4、数据处理计算机采用切片方法计算一秒钟运输皮带上煤的体积；步骤5、数据处理计算机根据一秒钟煤的体积和煤的密度计算煤的重量，然后通过累加的方式计算一定时间段内运输皮带上的运煤量。而且，所述步骤I标定数字相机参数是采用基于2D平面方格点的相机标定方法实现的。而且，所述的数字相机为具有测速功能的相机。而且，所述步骤3对皮带上煤的图形进行特征提取是采用Harris角点检测算法来提取图形的特征点。而且，步骤4的具体计算方法为:将图形中高度曲线上相邻两个特征点之间的体积看做成一个长方体να)，计算出每一个长方体的体积να)，然后将图形中所有长方体的体积累加得到煤的总体积V。而且，所述每一个长方体的体积V(i)的计算方法为:V(i)=L(i)*W*((yl+y2)/2)其中，长度L(i)为长方体切片的长度，其计算公式为:L(i)=S/(n_l) ;S为运输皮带的速度，η为高度曲线上特征点的个数；W为长方体切片的宽度，其取值为皮带的宽度；H(i)为长方体切片的高度，其取值为高度曲线上相邻两个特征点的高度平均值；yl和y2是高度曲线上相邻两个特征点的纵向坐标。本专利技术的优点和积极效果是:本专利技术设计合理，其通过数字相机拍摄运输设备上煤的图形并对其进行分析进而计算出运输设备的运煤量，解决了现有技术不能对运输设备运输过程中计算所承载煤量的问题，具有速度快、精度高、方法简便等特点，并且所使用的设备成本较低，这对于降低开采成本、提高工作效率有着不可估量的作用，可广泛用于计算矿井下皮带等运输设备上某一时间内所承载的煤量，还可以为井下其它控制提供依据。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术的计量原理图。【具体实施方式】以下结合附图对本专利技术实施例做进一步详述。—种，主要是利用双目定位(用两部相机来定位)的原理获取图形以及切片的方法计算运输设备(皮带)上煤的体积，从而获得煤的重量。双目定位的原理是对物体上一个特征点，用两部固定于不同位置的相机拍摄物体，分别获得该点在两部相机像平面上的坐标，只要知道两部相机精确的相对位置，就可用几何的方法得到该特征点在固定一部相机的坐标系中的坐标，即确定了特征点的位置。一种，包括以下步骤:步骤1、将两台数字相机安装在运输皮带的侧方并与数据处理计算机相连接，标定每个数字相机内部参数及两台数字相机之间的结构参数。在本实施例中，标定数字相机参数的方法采用基于2D平面方格点的相机标定方法。在本实施例中，数字相机采用GRAS-20S4M/C型数字相机，该数字相机具有测速功能，该数字相机的最大帧速为30fps，分辨率为1624*1224。数据处理计算机内部设有图形 处理卡，该图形处理卡用于捕捉相机所采集的图形并对图形进行处理，数据处理计算机根 据采集的图形进行分析、计算处理。步骤2、两台数字相机对运输皮带上的煤进行拍摄并传送给数据处理计算机，数据 处理计算机对一秒钟采集的相邻两幅图形进行对比，去除重叠部分，然后将图形拼接为一 幅图形，得到一秒钟运输皮带上煤的图形。在本步骤中，数字相机采集图形采用定时采集的方式，例如每秒钟采集一次，经图 形处理后得到每一秒钟皮带上煤的图形。步骤3、数据处理计算机对皮带上煤的图形进行特征提取。在本实施例中，针对生成的每一秒钟皮带上煤的图形，采用Harris角点检测算法 提取图形的特征点。步骤4、数据处理计算机采用切片方法计算一秒钟运输皮带上煤的体积。由于煤的高度是一条曲线，采用切片的方法来计算煤的体积，S卩:将图形中作为煤 高度的曲线上相邻两个特征点之间的体积看做成一个长方体V (i)，根据长方体体积=长* 宽*高计算出V(i)，然后将这一秒钟煤的图形中所有长方体的体积累加得出总体积V。如图1所示，图中灰色区域为经过图形处理后拼接的一秒钟皮带上煤的图形，图 形上面的曲线为图形的高度曲线，该高度曲线上圆点为提取的特征点，高度曲线上特征点 的个数为n，灰色图形中每两条竖线之间的区域为一个切片，将切片看做是长为L(i)、宽为 W、高为(yl+y2)/2的长方体。黑色边框内的白色图形为皮带，假设皮带的速度是S米/秒， 则每一切片的长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于运输设备上的煤量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将两台数字相机安装在运输皮带的侧方并与数据处理计算机相连接，标定数字相机内部参数及两台数字相机之间的结构参数；步骤2、两台数字相机对运输皮带上的煤进行拍摄并传送给数据处理计算机，数据处理计算机对一秒钟采集的相邻两幅图形进行对比，去除重叠部分并将相邻图形拼接为一幅图形，得到一秒钟运输皮带上煤的图形；步骤3、数据处理计算机对皮带上煤的图形进行特征提取；步骤4、数据处理计算机采用切片方法计算一秒钟运输皮带上煤的体积；步骤5、数据处理计算机根据一秒钟煤的体积和煤的密度计算煤的重量，然后通过累加的方式计算一定时间段内运输皮带上的运煤量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王昙，董玉倩，
申请(专利权)人：天津华宁电子有限公司，
类型：发明
国别省市：