基于三维点云的带式输送机跑偏及堆煤监测方法

作者

徐世昌程刚袁敦鹏孙旭金祖进李勇
单位

中国矿业大学机电工程学院山东中衡光电科技有限公司
摘要

输送带跑偏和堆煤是煤矿带式输送机常见故障。传统的接触式输送带跑偏或堆煤检测方法在耐用性、灵敏度、可靠性等方面无法满足煤矿安全生产要求，而基于图像处理方法的检测效果受图像颜色信息影响较大，易产生误识别问题。提出了一种基于三维点云的带式输送机跑偏及堆煤监测方法，采用线激光双目相机采集输送带表面的三维点云数据，通过分析处理点云数据对输送带跑偏和堆煤进行实时监测。在输送带跑偏监测方面，采用欧氏聚类和随机采样一致性算法滤除多余点云数据，提取输送带边沿数据点，并采用均中心表征值表征输送带跑偏程度，以减小输送带宽度方向形状变化对监测的影响。在堆煤监测方面，通过处理点云数据得到煤流等效高度来表征煤流高度和宽度信息，实时评估堆煤程度。搭建了带式输送机跑偏及堆煤监测系统试验台，试验结果表明：输送带速度为0.5～3.0 m/s时，输送带边沿点检测误差为-2.84～1.26 mm，最大误差仅为2.84 mm，说明该系统能可靠实现跑偏故障监测功能，并能准确预测跑偏趋势；在输送带上堆积煤炭样本（质量为14～41 kg，以1 kg为增量），当煤炭质量在14～24 kg及28～41 kg范围内，堆煤检测结果均正确，在25～27 kg范围内存在检测错误情况，原因是该范围内煤炭样本质量较接近触发堆煤报警的临界值27.6 kg。
关键词

带式输送机输送带跑偏监测跑偏趋势预测堆煤监测线激光双目相机三维点云
基金项目(Foundation)

江苏高校优势学科建设工程资助项目；
文章目录

0 引言
1 带式输送机跑偏及堆煤监测系统
2 输送带跑偏监测原理
2.1 点云数据片段采样
2.2 多余点云信息滤除
2.3 输送带边沿检测
3 输送带堆煤监测原理
4 试验验证
4.1 系统实现
4.2 跑偏监测功能验证
4.2.1 边沿点提取试验
4.2.2 跑偏趋势预测试验
4.3 堆煤监测功能验证
5 结论
引用格式

徐世昌,程刚,袁敦鹏,孙旭,金祖进,李勇.基于三维点云的带式输送机跑偏及堆煤监测方法[J].工矿自动化,2022,48(09):8-15+24.DOI:10.13272/j.issn.1671-251x.17948.
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