基于机器视觉技术的带式输送机输送量检测系统的应用与研究

摘要

在煤炭工业领域，以节能高效、节省成本为目的的煤炭输送过程控制越来越受到重视，而带式输送机煤炭输送量有效的实时检测则成为其中的关键技术环节。然而现有的接触式以及部分非接触式检测方法都存在一定的不足。因此，研究一种简单易行、高精度、高自动化、低检测成本的检测方法就具有十分重要的应用意义和研究价值。
　　本文针对煤矿用带式输送机上物料输送量检测的具体项目需求展开研究，应用机器视觉检测技术和计算机图像处理技术设计、开发了一套带式输送机物料输送量的非接触检测系统，系统采用工业相机配合线激光器动态采集物料的端面图像，对图像进行处理后，结合输送机带速和物料的密度实现物料输送量的检测。
　　本文首先对系统实现所需的图像处理及标定算法进行研究，然后针对用户需求进行整体分析，确定系统的总体设计方案，对系统关键硬件进行选型，并采用面向对象技术对系统软件部分进行分析、设计和建模;接下来在Visual C#.Net开发环境下，编程实现了实际的检测系统软件，并在实验室实验中得到应用。
　　基于上述研究和设计，在实验室搭建了输送量检测原型模拟系统，进行了系统标定和截面面积的测试和试验，验证了基于机器视觉技术的物料输送量检测系统的可行性，此检测方案也为其他大型散装物料体积和重量的检测提供了一种有效的手段。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景

1．2 国内外相关研究及应用

1．3 课题研究的意义

1．4 本文主要研究的内容及结构

第2章 物料输送量检测系统设计与实现

2．1 物料检测方案的选取

2．2 基于机器视党技术检测方法的选择

2．2 物料输送量检测系统的工作原理

2．2．1 垂直入射法

2．2．2 斜入射法

2．2．3 本文采用的入射方法

2．3 物料输送量检测系统的结构

2．4 关键硬件设备选型

2．4．1 相机型号的选择

2．4．2 线激光发生器的选择

2．5 系统软件设计

2．5．1 系统软件设计的基本思想

2．5．2 系统软件的结构

2．5．3 系统软件开发平台与相关技术

2．6 系统软件建模

2．6．1 系统用例建模

2．6．2 系统静态建模

2．6．3 系统动态建模

第3章 图像预处理与轮廓骨架抽取

3．1 物料图像预处理

3．1．1 图像缩放处理

3．1．2 图像增强

3．1．3 图像阈值处理

3．1．4 图像二值化处理

3．1．5 程序实现与试验结果分析

3．2 结构光中心提取

3．2．1 结构光细化算法研究

3．2．2 程序实现与试验结果分析

第4章 基于图像处理的输送量检测

4．1 输送带模型

4．2 物料轮廓拼合

4．3 物料轮廓填充

4．4 轮廓链码

4．4．1 轮廓边界Freeman链码描述

4．4．2 轮廓链码提取程序实现

4．4．3 轮廓链码改进

4．5 物料截面积计算

4．5．1 基于Freeman8-链码的区域面积计算

4．5．2 基于Freeman8-链码矢量标注的区域面积计算

4．5．3 基于Freeman8-链码的Tang目标区域面积计算

4．5．4 实验分析

4．6 体积计算

第5章 系统实验设计与误差分析

5．1 系统与相机标定

5．1．1 系统传统标定

5．1．2 相机畸变标定

5．1．3 标定程序设计与结果实现

5．2 实验方案设计

5．2．1 实验目的

5．2．2 实验步骤

5．2．3 实验系统搭建

5．2．4 实验物料选择

5．2．5 实验方案

5．3 实验结果分析

5．4 实验误差分析

5．4．1 截面积计算误差

5．4．2 体积计算误差

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢