液压支架护帮板与采煤机滚筒截割干涉监测技术研究

摘要

在智能化综采工作面中，液压支架护帮板与采煤机滚筒截割干涉监测是保障综采自动化系统安全运行的前提。本文以液压支架护帮板与采煤机滚筒截割干涉监测为目标，以液压支架护帮板监控图像作为信号源，研究了基于图像特征的液压支架护帮板位姿解算和截割干涉监测方法，主要工作及研究内容如下： （1）在分析综采装备结构及协同工作过程基础上，对液压支架护帮板与采煤机滚筒截割干涉发生机理进行了研究，结合截割干涉监测系统功能需求，搭建了液压支架护帮板与采煤机滚筒截割干涉监测系统的总体架构，并给出了截割干涉监测算法流程。 （2）为增强液压支架护帮板监控图像，设计了一种基于同态滤波和对比度受限双直方图均衡化的混合图像增强算法，并通过实验给出了混合图像增强算法中关键参数c，RH，RL的最佳取值。实验表明，混合图像增强算法比直方图均衡化、同态滤波等算法的增强效果更优，更适用于综采工作面液压支架护帮板监控图像增强。 （3）建立了基于图像特征的护帮板位姿解算模型，设计了护帮板图像位姿特征提取算法，给出了护帮板与滚筒截割干涉状态的判定方法。仿真实验表明，截割干涉状态识别准确率为95.3%，证明了基于护帮板监控图像的截割干涉监测方法的可行性。 （4）搭建了液压支架护帮板位姿监测实验平台，开展了护帮板监控图像增强实验与位姿解算实验。实验表明，混合图像增强算法能够对护帮板监控图像进行有效增强，位姿解算的伸缩位移平均误差0.037m，倾角平均误差5.5°，满足截割干涉监测要求。

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致谢

变量注释表

1绪论

1.1.1课题来源

1.1.2课题研究背景

1.2.1液压支架姿态监测技术研究现状

1.2.2机器视觉检测技术研究现状

1.2.3存在的问题

1.3课题研究内容与方法

1.4课题研究意义

2液压支架护帮板与采煤机滚筒截割干涉监测系统总体设计

2.1综采装备结构及协同工作过程

2.1.1液压支架基本结构

2.1.2采煤机基本结构

2.1.3综采装备协同工作过程

2.2液压支架护帮板与采煤机滚筒截割干涉发生机理

2.3液压支架护帮板与采煤机滚筒截割干涉监测系统设计

2.3.1截割干涉监测系统功能设计

2.3.2截割干涉监测系统框架设计

2.3.3截割干涉监测系统监测流程

2.4本章小结

3液压支架护帮板监控图像增强方法研究

3.1液压支架护帮板监控图像特性

3.2基于同态滤波与对比度受限双直方图均衡化的混合图像增强算法

3.2.1同态滤波算法

3.2.2双直方图均衡化

3.2.3双边滤波算法

3.2.4混合图像增强算法

3.3混合图像增强方法性能分析

（1）图像增强效果分析

（2）图像去噪效果分析

3.4本章小结

4基于图像特征护帮板位姿解算与截割干涉监测方法研究

4.1基于图像特征的护帮板位姿解算模型

4.1.1摄像机成像原理

4.1.2护帮板位姿解算模型

4.2基于背景差分和霍夫直线检测的护帮板图像位姿特征提取方法

4.2.1背景差分与混合高斯背景建模

4.2.2图像形态学处理

4.2.3霍夫直线检测

4.2.4基于背景差分和霍夫直线检测的护帮板图像位姿特征提取

4.3护帮板与滚筒截割干涉监测方法研究

4.3.1护帮板与滚筒相对空间位置模型

4.3.2护帮板与滚筒截割干涉监测

4.4仿真实验

4.4.1特征提取

4.4.2位姿解算

4.4.3截割干涉

4.5本章小结

5实验研究

5.1实验总体设计与实验平台搭建

5.2.1实验方案

5.2.2实验结果分析

5.3本章小结

6结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

作者简历

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