發(fā)布時(shí)間：2021-06-24 08:44

　　為提高煤礦機(jī)器人視覺系統(tǒng)在井下高粉塵、高濕度等惡劣工況下的圖像采集質(zhì)量,提出了一種視覺鏡頭自揭膜和自動(dòng)清洗綜合除塵方法,為視覺系統(tǒng)的視窗自動(dòng)清潔提供了新思路。采用在視窗表面覆蓋透光隔膜的防塵原理,通過巧妙的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)覆膜的自動(dòng)揭除和鏡頭視窗的除塵自清潔,充分考慮揭膜裝置的防爆設(shè)計(jì)要求,開展了揭膜除塵系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì),系統(tǒng)可根據(jù)相機(jī)曝光量和圖像采集質(zhì)量自動(dòng)計(jì)算當(dāng)前鏡頭的清潔度,判斷是否執(zhí)行揭膜除塵動(dòng)作。同時(shí)考慮在揭膜除塵失效的情況下,輔以煤礦機(jī)器人鏡頭噴淋除塵方法,設(shè)計(jì)了自動(dòng)清洗除塵系統(tǒng)的總體架構(gòu),機(jī)器人通過鏡頭污染度自動(dòng)判別算法,確定鏡頭噴淋清洗策略,通過自主循跡、自動(dòng)定位等技術(shù),實(shí)現(xiàn)噴淋清洗系統(tǒng)與機(jī)器人鏡頭的對(duì)接和清洗動(dòng)作。初步試驗(yàn)研究表明:通過對(duì)機(jī)器人視覺系統(tǒng)獲取的圖像進(jìn)行在線灰度直方圖分析,可實(shí)時(shí)自動(dòng)判斷圖像劣化程度,啟動(dòng)視覺系統(tǒng)除塵清潔裝置,能夠有效提高機(jī)器人視覺系統(tǒng)圖像拍攝質(zhì)量,為煤礦機(jī)器人井下導(dǎo)航、定位、巡檢作業(yè)等提供技術(shù)保障。 

【文章來源】：煤炭科學(xué)技術(shù). 2020,48(07)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

揭膜自清潔防爆攝像裝置結(jié)構(gòu)

視覺系統(tǒng)揭膜除塵自動(dòng)模式的工作流程如圖2所示。首先移動(dòng)機(jī)器人的防爆攝像機(jī)采集礦井環(huán)境的圖像，并將采集到的圖像發(fā)送到控制器處;然后控制器分析采集到的圖像，從而得到當(dāng)前圖像的能見度T;其次，比較當(dāng)前圖像的能見度T和預(yù)設(shè)閾值A(chǔ)，如果當(dāng)能見度小于預(yù)設(shè)閾值，則表明需要更換透光防塵膜，否則等待下一次分析對(duì)比;最后，控制器向驅(qū)動(dòng)器發(fā)送需要更換透光防塵膜的PWM信號(hào)，同時(shí)記錄曾經(jīng)的發(fā)送次數(shù)N，當(dāng)向驅(qū)動(dòng)器發(fā)送的PWM信號(hào)次數(shù)小于3時(shí)，則控制驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)三叉戟鉤爪旋轉(zhuǎn)120°，旋轉(zhuǎn)過程中勾住與三叉戟鉤爪匹配的透光防塵膜的拉環(huán)，在三叉戟鉤爪旋轉(zhuǎn)的作用下撕下當(dāng)前透光防塵膜，從而完成視窗清潔;當(dāng)檢查發(fā)送的PWM信號(hào)次數(shù)等于3時(shí)，則發(fā)出透光防塵膜用盡警告，結(jié)束整個(gè)流程。2 視覺系統(tǒng)自動(dòng)清洗除塵系統(tǒng)

設(shè)計(jì)的煤礦機(jī)器人視覺鏡頭自動(dòng)清洗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括煤礦機(jī)器人、定位標(biāo)簽、電磁閥、供水管路以及清洗模塊等，如圖3所示。通過在巷道中設(shè)置供水管路，并在供水管路的不同位置設(shè)置多個(gè)帶有電磁閥的噴頭，在每個(gè)噴頭的正下方設(shè)置清洗區(qū)域范圍。在機(jī)器人的殼體上貼有定位標(biāo)簽[19]，此定位標(biāo)簽中存儲(chǔ)了機(jī)器人的相關(guān)信息和定位標(biāo)簽自身的標(biāo)識(shí)信息，用于反饋機(jī)器人所在的位置信息。在每個(gè)噴頭附近的巷道壁上安裝多個(gè)閱讀器[20]，通過無線射頻的方式對(duì)定位標(biāo)簽信息進(jìn)行讀取，讀取的信息經(jīng)過電腦控制器分析得出結(jié)果，通過結(jié)果判斷出機(jī)器人所在位置最近的清洗區(qū)域，然后機(jī)器人移動(dòng)到最近的清洗區(qū)域調(diào)整位姿進(jìn)行鏡頭與噴頭的對(duì)準(zhǔn)清洗。在鏡頭的前端內(nèi)置電加熱系統(tǒng)，當(dāng)鏡頭由于噴洗導(dǎo)致表面水霧積聚時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)除水霧功能，確保噴洗后視覺系統(tǒng)的圖像質(zhì)量。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于ARM的煤礦防塵監(jiān)控分站的設(shè)計(jì)[J]. 張強(qiáng).  電子設(shè)計(jì)工程. 2019(06)
[2]基于機(jī)器視覺的手機(jī)屏幕缺陷檢測(cè)系統(tǒng)研究[J]. 彭趕,張平,潘奕創(chuàng).  自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用. 2018(09)
[3]礦用隔爆型圓筒形開關(guān)殼體設(shè)計(jì)[J]. 魚永平.  裝備制造技術(shù). 2018(03)
[4]基于RFID覆蓋掃描的標(biāo)簽定位方法[J]. 李強(qiáng),王玫,劉爭(zhēng)紅.  計(jì)算機(jī)工程. 2017(03)
[5]煤礦坑道鉆機(jī)機(jī)載除塵系統(tǒng)研制[J]. 邵俊杰.  煤炭工程. 2016(03)
[6]煤礦探測(cè)機(jī)器人導(dǎo)航環(huán)境可通過性評(píng)價(jià)研究[J]. 田豐,方海峰,李允旺,王勇.  煤礦機(jī)械. 2014(09)
[7]基于視覺導(dǎo)航技術(shù)人形機(jī)器人的行走和爬行研究[J]. 宋瑩瑩,王宏民.  煤礦機(jī)械. 2012(11)
[8]礦用氣動(dòng)濕式孔口除塵器的研發(fā)及應(yīng)用[J]. 郭勝均.  煤炭科學(xué)技術(shù). 2012(05)
[9]煤層鉆孔孔口除塵裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[J]. 盧義玉,王潔,蔣林艷,康勇,夏彬偉.  煤炭學(xué)報(bào). 2011(10)
[10]新型孔口除塵器研究及應(yīng)用[J]. 陳穎興,張小濤.  煤礦安全. 2011(04)

碩士論文
[1]基于WIFI的井下移動(dòng)智能信息系統(tǒng)研究[D]. 胡瑞.河南理工大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3246773