一种结构简单的煤岩识别装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种结构简单的煤岩识别装置，包括防爆外壳、数据处理单元、光源、摄像机和步进电机；数据处理单元包括主控制器、图像处理控制电路、采集卡、存储器、步进电机控制电路、光源控制电路以及图像采集控制电路，主控制器控制连接步进电机控制电路、光源控制电路、图像采集控制电路以及图像处理控制电路；图像处理控制电路控制连接采集卡，摄像机的信号输出端连接采集卡的输入端，采集卡的输出端连接存储器，图像处理控制电路连接存储器的数据输入输出端，图像处理控制电路的信号输出端连接采煤机控制器。本实用新型结构简单、耐用性强、成本较低，解决目前煤岩识别装置由于加装各类传感器，导致结构复杂、成本高的问题。
【专利说明】
一种结构简单的煤岩识别装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及图像识别技术领域，用于识别煤炭生产过程中的煤和岩，具体是一种结构简单的煤岩识别装置。
【背景技术】
[0002]煤岩识别即通过煤岩识别装置自动识别出煤或岩石。在煤炭生产过程中，煤岩识别技术可广泛应用于滚筒采煤、掘进、放顶煤开采、原煤选矸石等生产环节，对于减少采掘工作面作业人员、减轻工人劳动强度、改善作业环境、实现煤矿安全高效生产具有重要意义。
[0003]目前的煤岩识别装置存在以下问题:①需要在现有设备上加装各类传感器获取信息，导致装置结构复杂，成本高。②采煤机滚筒、掘进机等设备在生产过程中受力复杂、振动剧烈、磨损严重、粉尘大，传感器部署比较困难，容易导致机械构件、传感器和电气线路受到损坏，装置可靠性差。③对于不同类型机械设备，传感器的最佳类型和信号拾取点的选择存在较大区别，需要进行个性化定制，系统的适应性差。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种结构简单的煤岩识别装置，本实用新型的煤岩识别装置无需大量的传感器，结构简单、耐用性强、成本较低、易于部署，为自动化采掘、自动化放煤、自动化选矸等生产过程提供了可靠的煤岩识别信息，用以解决目前的煤岩识别装置由于加装各类传感器，导致装置结构复杂、成本高的问题。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:一种结构简单的煤岩识别装置，所述的煤岩识别装置包括防爆外壳，以及设置于防爆外壳内的数据处理单元、光源、摄像机和步进电机。
[0006]所述的数据处理单元包括主控制器、图像处理控制电路、采集卡、存储器、步进电机控制电路、光源控制电路以及图像采集控制电路;所述主控制器的控制输出端分别连接步进电机控制电路、光源控制电路、图像采集控制电路以及图像处理控制电路，用于控制整个煤岩识别装置的运行;所述的光源控制电路控制连接光源，所述的步进电机控制电路控制连接步进电机，所述的图像采集控制电路控制连接摄像机，所述的图像处理控制电路控制连接采集卡;所述摄像机的信号输出端连接采集卡的输入端，所述采集卡的输出端连接存储器的输入端口，所述采集卡用于将摄像机获取的煤岩图像数据进行压缩并存储到存储器中；所述图像处理控制电路连接存储器的数据输入输出端，所述图像处理控制电路的信号输出端用于与采煤机控制器连接。
[0007]进一步地，根据本实用新型所述的一种结构简单的煤岩识别装置，所述的防爆外壳有内外两层，两层之间加有冷却液。
[0008]进一步地，根据本实用新型所述的一种结构简单的煤岩识别装置，所述的防爆外壳上设置有防爆透视窗，所述的防爆透视窗镶嵌在防爆外壳正面的中心区域，所述摄像机的镜头对准防爆透视窗的中心设置，用于透过防爆透视窗采集煤岩图像。
[0009]进一步地，根据本实用新型所述的一种结构简单的煤岩识别装置，所述的煤岩识别装置包括电动伸缩杆和清洁毛刷，所述的电动伸缩杆和清洁毛刷设置于防爆外壳的外面，所述的清洁毛刷安装在电动伸缩杆上，所述步进电机与电动伸缩杆相连，所述的清洁毛刷用于定时清理防爆透视窗。
[0010]进一步地，根据本实用新型所述的一种结构简单的煤岩识别装置，所述的防爆透视窗是一块直径为60mm，厚度为13mm的圆形高清防爆玻璃。
[0011]进一步地，根据本实用新型所述的一种结构简单的煤岩识别装置，所述的图像处理控制电路采用数字信号处理器，并加装散热器。
[0012]本实用新型达到的有益效果是:本实用新型的煤岩识别装置无需加装大量的传感器采集各类数据信息，结构简单，易于部署，大大降低了装置的成本。
[0013]本实用新型的防爆外壳是由双层中间加冷却液的方式构成，再加上图像处理控制电路装有散热器，这样构成一个较好的散热系统，可降低系统工作的温度，避免因装置内部温度过高而损坏元器件，提高了装置的耐用性。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型所述煤岩识别装置的结构图；
[0015]图2是本实用新型所述数据处理单元的结构原理图；
[0016]图3是本装置的工作流程图。
[0017]图1中，1.数据处理单元，2.光源，3.摄像机，4.步进电机，5.防爆透视窗，6.电动伸缩杆，7.清洁毛刷，8.煤岩对象，9.带塞进口孔，10.防爆外壳，11.冷却液。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和具体的实施例对本实用新型作进一步详细的说明。
[0019]如图1所示，本实用新型所述的煤岩识别装置包括数据处理单元、光源、摄像机、步进电机，电动伸缩杆、清洁毛刷和防爆外壳。数据处理单元、光源、摄像机和步进电机均设置于防爆外壳内，电动伸缩杆和清洁毛刷设置于防爆外壳外面，所述防爆外壳用于井下防爆，所述防爆外壳上设置有防爆透视窗，所述数据处理单元控制连接光源、摄像机和步进电机，所述光源用于照亮煤岩对象，所述摄像机用于采集煤岩图像，所述步进电机控制连接电动伸缩杆，所述电动伸缩杆上安装清洁毛刷，所述数据处理单元控制步进电机带动电动伸缩杆动作，通过清洁毛刷定时清理防爆透视窗。
[0020]如图2所示，本实用新型所述的数据处理单元包括主控制器、图像处理控制电路、采集卡、存储器、步进电机控制电路、光源控制电路、图像采集控制电路以及通信模块。所述主控制器的控制输出端分别连接步进电机控制电路、光源控制电路、图像采集控制电路以及图像处理控制电路，用于通过收发各种指令信号，控制整个装置的运行。
[0021]所述的光源控制电路控制连接光源，所述的步进电机控制电路控制连接步进电机，所述的图像采集控制电路控制连接摄像机，所述的图像处理控制电路控制连接采集卡，所述摄像机的信号输出端连接采集卡的输入端，所述采集卡的输出端连接存储器的输入端口，所述采集卡用于将摄像机获取的煤岩图像数据进行压缩并存储到存储器中，所述图像处理控制电路连接存储器的输入输出端，所述图像处理控制电路的信号输出端用于通过通信模块与采煤机控制器连接，所述通信模块用于将煤岩图像的识别结果传递给采煤机控制器，煤机控制器再根据识别控制采煤机的采煤轨迹。
[0022]本实施例的图像处理控制电路采用数字信号处理器(DSP)，并加装散热器，本实施例的DSP可选用TI公司TMS320C6000系列的芯片。所述采集卡和存储器用于对煤岩图像数据的压缩与存储。
[0023]本实施例的防爆透视窗是一块直径为60mm，厚度为13mm的圆形高清防爆玻璃，镶嵌在防爆外壳正面的中心区域，摄像机的镜头对准防爆玻璃的中心设置，用于透过防爆玻璃采集煤岩图像，防爆外壳采用双层壳壁，所述双层壳壁是由抗爆、质地坚硬的金属制作而成，有助于散热。双层壳壁构成封闭的空间，从带塞进口孔添加冷却液，冷却液可选用水，既方便易得，又有很好的吸热效果。这样的构造有助于降低防爆外壳内部系统的温度。
[0024]本实施例的光源是由多组LED阵列加装漫反射板组成，并均匀对称的分布在半球面上，组成一个高亮度环形白光照明灯。其中，LED阵列点亮的数目由光源控制电路控制，为采集煤岩图像提供合适的照明。
[0025]本实施例的摄像机是一个电荷耦合器件(CCD)摄像机，用于采集煤岩对象图像，具有自动调焦和自动调节曝光功能，其采集动作由图像采集控制电路触发控制。
[0026]本实施例的步进电机选用多相步进电机，能将步进电机控制电路输出的电脉冲信号转换成电动伸缩杆的线位移，带动清洁毛刷上下一定的距离，清洁防爆透视窗。
[0027]如图3，本实用新型煤岩识别装置的工作过程如下:
[0028]A.日常工作前，采集当地采煤工作面的煤、岩样本图像，由主控制器点亮光源，步进电机控制电路间接控制清洁毛刷清理防爆透视窗一次，图像采集控制电路控制摄像机采集不同光照、不同视点条件下的煤岩图像数据，并通过采集卡压缩后存入存储器；
[0029]B.图像处理控制电路读取存储器中的煤岩图像样本数据，处理后并将相关数据信息存入存储器中；
[0030]C.实时采集待识别的煤岩图像，将待识别的煤岩图像数据输入图像处理控制电路，提取其图像特征信息，压缩并存入存储器；
[0031]D.图像处理控制电路从存储器中读取煤岩样本图像和待识别煤岩图像的相关参数信息，得出待识别煤岩图像的识别结果；
[0032]E.图像处理控制电路通过通信模块将煤岩识别结果传送给采煤机控制器，采煤机控制器根据识别结果控制采煤机的采煤轨迹，避免采煤机滚筒切割岩石或漏采煤层。
[0033]本实用新型的煤岩识别装置无需加装大量的传感器采集各类数据信息，结构简单，易于部署，耐用性强，大大降低了装置的成本。
【主权项】
1.一种结构简单的煤岩识别装置，其特征在于:所述的煤岩识别装置包括防爆外壳，以及设置于防爆外壳内的数据处理单元、光源、摄像机和步进电机； 所述的数据处理单元包括主控制器、图像处理控制电路、采集卡、存储器、步进电机控制电路、光源控制电路以及图像采集控制电路;所述主控制器的控制输出端分别连接步进电机控制电路、光源控制电路、图像采集控制电路以及图像处理控制电路，用于控制整个煤岩识别装置的运行;所述的光源控制电路控制连接光源，所述的步进电机控制电路控制连接步进电机，所述的图像采集控制电路控制连接摄像机，所述的图像处理控制电路控制连接采集卡;所述摄像机的信号输出端连接采集卡的输入端，所述采集卡的输出端连接存储器的输入端口，所述采集卡用于将摄像机获取的煤岩图像数据进行压缩并存储到存储器中；所述图像处理控制电路连接存储器的数据输入输出端，所述图像处理控制电路的信号输出端用于与采煤机控制器连接。2.如权利要求1所述的一种结构简单的煤岩识别装置，其特征在于:所述的防爆外壳有内外两层，两层之间加有冷却液。3.如权利要求1所述的一种结构简单的煤岩识别装置，其特征在于:所述的防爆外壳上设置有防爆透视窗，所述的防爆透视窗镶嵌在防爆外壳正面的中心区域，所述摄像机的镜头对准防爆透视窗的中心设置，用于透过防爆透视窗采集煤岩图像。4.如权利要求3所述的一种结构简单的煤岩识别装置，其特征在于:所述的煤岩识别装置包括电动伸缩杆和清洁毛刷，所述的电动伸缩杆和清洁毛刷设置于防爆外壳的外面，所述的清洁毛刷安装在电动伸缩杆上，所述步进电机与电动伸缩杆相连，所述的清洁毛刷用于定时清理防爆透视窗。5.如权利要求3所述的一种结构简单的煤岩识别装置，其特征在于:所述的防爆透视窗是一块直径为60mm，厚度为13mm的圆形高清防爆玻璃。6.如权利要求1所述的一种结构简单的煤岩识别装置，其特征在于:所述的图像处理控制电路采用数字信号处理器，并加装散热器。
【文档编号】G06K9/00GK205540804SQ201620279799
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月7日
【发明人】伍云霞, 田民, 田一民
【申请人】中国矿业大学(北京)