一种矿用液压支架自适应调直系统的制作方法

本发明涉及一种液压支架调直系统，具体是一种矿用液压支架自适应调直系统。

背景技术：

液压支架是煤炭开采设备中的重要组成部分，是现代化煤矿实现采煤、运输及支护的重要设备。液压支架的位置及姿态对采面的支护质量及安全性都有一定影响，同时，液压支架的推溜后的直线度对刮板输送机的直线度有一定影响，从而影响采煤机运动的直线度，对采面的直线度造成一定的影响。在综采或综放工作面，如何控制良好的直线度是有待解决的重要问题，不理想的直线度会造成刮板输送机的内应力增加，造成刮板的迅速磨损造成严重的经济损失，同时，不理想的直线度将造成整个采面的信息获取困难，对进一步的控制等造成困难。

在现阶段，控制采煤工作面的直线度还是由人为控制，效率和控制效果较差，人员利用率较低。在煤炭开采推行“少人化”、“智能化”的今天，如何在少人或者无人的情况下保证采面直线度就成为了需要解决的重要问题。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种矿用液压支架自适应调直系统，能在推溜过程中自动调整各个液压支架间的推溜距离，从而确保各个液压支架推溜后的直线度，便于采煤机在工作采面的正常运动。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种矿用液压支架自适应调直系统，包括多个并排设置的液压支架、标准架、多个机器视觉模块和多个标记靶，所述标准架并排设置在多个液压支架的最左端，标准架上设有主控计算机；所述标记靶为一侧表面带有圆环形led灯组的钢板，多个标记靶分别一一对应固定在标准架和多个液压支架的右立柱外侧，标记靶与液压支架的推溜方向平行且带有圆环形led灯组的一侧表面朝向右方；所述机器视觉模块由矿用摄像仪和微型计算机组成，矿用摄像仪与微型计算机通过工业网线连接，微型计算机通过工业网线与主控计算机连接，多个矿用摄像仪分别一一对应固定在多个液压支架的左立柱外侧，所述多个矿用摄像仪的拍摄方向均朝向左方，多个微型计算机分别一一对应固定在多个液压支架上。

进一步，所述矿用摄像仪的位置与标记靶的位置处在同一水平面。

进一步，所述圆环形led灯组由多个led灯呈圆环形排列组成。

一种矿用液压支架自适应调直系统的调直方法，具体步骤为：

(1)根据在工作采面中多个液压支架之间的实际距离调整各个矿用摄像仪的焦距，直至矿用摄像仪在液压支架每次推溜运动后完整拍摄到相邻液压支架标记靶上的圆环形led灯组，完成矿用摄像仪的焦距调整；

(2)人工调整多个液压支架与标准架初始平齐，采用各个标记靶对各个矿用摄像仪进行标定，从而得到各个矿用摄像仪的畸变系数；

(3)各个液压支架进行推溜运动时，进行推溜运动的液压支架以其左侧相邻的液压支架为基准，在当前液压支架每次推溜结束后，通过该液压支架的矿用摄像仪对左侧液压支架上的标记靶进行拍摄后获取图像，然后将获取的图像传递给相应的微型计算机，微型计算机对图像进行图像识别处理，具体处理过程为：

a、图像去噪：对获取的图像进行中值滤波处理，完成后得到led标记靶的去噪图像；

b、二值化处理：利用otsu算法自适应的选择灰度阈值，将去噪图像分成灰度值255的白色像素部分和灰度值为0的黑色像素部分；

c、图像形态学处理：对二值化图像进行开操作，得到处理后的由led灯组形成的圆环形图像；

d、hough圆识别：采用hough圆识别，对led灯组在图像上所成的圆环形进行识别，输出所识别出的圆心像素在前景坐标系中的坐标及hough圆半径；

e、计算推溜后相邻液压支架间偏移距离差值：根据已知的相邻液压支架间的实际距离、摄像仪焦距及标定获取的畸变系数，由仿射变换定理得到当前液压支架矿用与其左侧液压支架之间的偏移距离差值，所述偏移距离差值由当前液压支架相邻两次推溜周期获取的两个hough圆圆心坐标做差值，并经仿射变换后得到；其中，前一次推溜之后得到的hough圆圆心坐标为后一次距离计算的位置基准，首次距离基准为矿用摄像仪调整焦距后获取图像的hough圆中心位置；

(4)将得出的各个液压支架与其左侧液压支架间偏移距离差值传递给主控计算机，设标准架的位置为0，得到各个液压支架相对于标准架的偏移距离值，将各个液压支架的偏移距离值与液压支架每次推溜的步长相加，即得到各个液压支架本次所需推溜的实际距离，主控计算机将该距离回发给对应液压支架上的微型计算机，微型计算机输出控制信号，控制各个液压支架完成一次推溜调直过程。

与现有技术相比，本发明采用液压支架、标准架、机器视觉模块和标记靶相结合的方式，通过机器视觉模块采集液压支架推溜之前的标记靶进行标定，然后在液压支架推溜过程中通过机器视觉模块采集标记靶图像，与原基准图像进行坐标比对，从而得出各个液压支架在推溜后的偏移距离值，然后根据各个偏移距离值，对各个液压支架下次推溜进行调直修正，从而确保各个液压支架推溜后的直线度，最终便于采煤机在工作采面的正常运动。

附图说明

图1是本发明的工作流程图；

图2是本发明的机器视觉模块电原理框图；

图3是本发明中机器视觉模块的安装位置示意图；

图4是本发明中标记靶的安装位置示意图；

图5是本发明中标记靶的示意图；

图6是本发明中相邻液压支架间偏移距离差值示意图；

图7是本发明中液压支架相对于标准架的偏移距离值示意图。

具体实施方式

下面将对本发明作进一步说明。

如图所示，以液压支架推溜方向的左方为左侧，右方为右侧进行描述：

一种矿用液压支架自适应调直系统，包括多个并排设置的液压支架、标准架、多个机器视觉模块和多个标记靶，所述标准架并排设置在多个液压支架的最左端，标准架上设有主控计算机；所述标记靶为一侧表面带有圆环形led灯组的钢板，多个标记靶分别一一对应固定在标准架和多个液压支架的右立柱外侧，标记靶与液压支架的推溜方向平行且带有圆环形led灯组的一侧表面朝向右方；所述机器视觉模块由矿用摄像仪和微型计算机组成，矿用摄像仪与微型计算机通过工业网线连接，微型计算机通过工业网线与主控计算机连接，多个矿用摄像仪分别一一对应固定在多个液压支架的左立柱外侧，所述多个矿用摄像仪的拍摄方向均朝向左方，多个微型计算机分别一一对应固定在多个液压支架上；所述矿用摄像仪、微型计算机及主控计算机均采用矿用本安电源供电。

进一步，所述矿用摄像仪的位置与标记靶的位置处在同一水平面。

进一步，所述圆环形led灯组由多个led灯呈圆环形排列组成。

一种矿用液压支架自适应调直系统的调直方法，具体步骤为：

(1)根据在工作采面中多个液压支架之间的实际距离调整各个矿用摄像仪的焦距，直至矿用摄像仪在液压支架每次推溜运动后完整拍摄到相邻液压支架标记靶上的圆环形led灯组，完成矿用摄像仪的焦距调整；

(2)人工调整多个液压支架与标准架初始平齐，采用各个标记靶对各个矿用摄像仪进行标定，从而得到各个矿用摄像仪的畸变系数；

(3)各个液压支架进行推溜运动时，进行推溜运动的液压支架以其左侧相邻的液压支架为基准，在当前液压支架每次推溜结束后，通过该液压支架的矿用摄像仪对左侧液压支架上的标记靶进行拍摄后获取图像，然后将获取的图像传递给相应的微型计算机，微型计算机对图像进行图像识别处理，具体处理过程为：

a、图像去噪：为获取较高的处理速度，对获取的图像进行中值滤波处理，完成后得到led标记靶的去噪图像；

b、二值化处理：利用otsu算法自适应的选择灰度阈值，将去噪图像分成灰度值255的白色像素部分和灰度值为0的黑色像素部分；

c、图像形态学处理：对二值化图像进行开操作，即先进行图像腐蚀后进行膨胀，以去除对于进一步图像处理无效的细节信息，得到处理后的由led灯组形成的圆环形图像；

d、hough圆识别：采用hough圆识别，对led灯组在图像上所成的圆环形进行识别，输出所识别出的圆心像素在前景坐标系中的坐标及hough圆半径；

e、计算推溜后相邻液压支架间偏移距离差值d：根据已知的相邻液压支架间的实际距离、摄像仪焦距及标定获取的畸变系数，由仿射变换定理得到当前液压支架矿用与其左侧液压支架之间的偏移距离差值d，所述偏移距离差值d由当前液压支架相邻两次推溜周期获取的两个hough圆圆心坐标做差值，并经仿射变换后得到；所述偏移距离差值d可为正值或负值；其中，前一次推溜之后得到的hough圆圆心坐标为后一次距离计算的位置基准，首次距离基准为矿用摄像仪调整焦距后获取图像的hough圆中心位置；

(4)将得出的各个液压支架与其左侧液压支架间偏移距离差值d传递给主控计算机，设标准架的位置为0，得到各个液压支架相对于标准架的偏移距离值d，将各个液压支架的偏移距离值d与液压支架每次推溜的步长相加，即得到各个液压支架本次所需推溜的实际距离，主控计算机将该距离回发给对应液压支架上的微型计算机，微型计算机输出控制信号，控制各个液压支架完成一次推溜调直过程。