[发明专利]一种基于视觉的综采工作面直线度检测方法和系统

说明书

本发明提供一种基于视觉的综采工作面直线度检测方法，方法包括：在工作面的快速巡检平台上，搭载视觉系统。视觉系统的摄像机布置在巡检平台的端头处，摄像机的机头平行于行走轨道，且应尽量向下微倾。在巡检平台快速移动过程中进行拍摄视频，尽量稳定保证巡检平台行走机构轨道始终出现在拍摄画面内。当巡检平台行走机构以较快的速度沿工作面循回，拍摄其行走的轨迹，然后基于视觉算法计算巡检平台行走机构的运动轨迹，从而检测出综采工作面的直线度，实现综采工作面的自动找直。

技术领域

本发明涉及煤矿开采领域，特别涉及一种煤矿井下综采工作面的直线度检测方法和系统。

背景技术

综采工作面有采煤机、刮板运输机和液压支架等设备构成。刮板运输机是由一节一节溜槽连接起来构成的，由刮板运输机的连接孔和液压支架推移杆连接头通过销子固定连接，通过工作面液压支架推移千斤顶的伸缩动作，现实刮板运输机的移动。多台液压支架在工作面依次排列，其各自的位置在工作面受到刮板运输机约束，但各自之间相互的位置并没有约束，是一个半浮动系统。在工作时，为了实现工作面的正常运转，多个工作面液压支架之间需要保持一定的直线度，即多个工作面液压支架基本处于同一直线上。同时，在采煤过程中，刮板运输机是采煤机运行的轨道，所以在工作面液压支架推溜以后要求刮板运输机同样具有较好的直线度，以保证采煤机割煤质量。

在综采工作面开采过程中，由于支架的参差不齐和上窜下滑、刮板运输机推移弯曲、煤层的起伏等因素，加剧刮板运输机齿轨磨损、甚至损伤支架等设备。由于刮板机连接销耳间的隙窜动量，影响行程传感器的测量精度，造成直线度的检测误差。上述原因会导致工作面不能连续推进，影响开采生产的安全、高效和协调运行。因此，需要开展工作面自动直线度检测技术的研究开发，实现综采工作面的自动找直。目前，在煤矿综采过程中，主要采用的工作面找直方法主要有：基于惯性导航的方法、基于光纤应变的方法、基于激光矩阵的方法，以及传统人工拉绳的方法。典型的现有技术如中国专利申请CN201210142362.5或CN201410103888.1中介绍的直线度控制方法和系统。

液压支架手动系统工作面靠人工进行工作面液压支架的推溜或拉架来进行刮板运输机的调直控制，少数采用传感器进行直线度校正的系统结构复杂，使用的传感器数量多，信息传输受井下环境影响较大，调直不够准确，同时安装上需要对现有的工作面支护系统做较大的改动，不利于大规模的推广应用。基于惯性导航的方法其成本较高，具有累积误差的缺点，以及不能实时检测控制的缺点；基于激光应变的方法实施起来同样成本代价很高，以及具有累积误差，而且安装使用维护复杂。基于激光矩阵的方法也具有累积误差的不足，以及只能测量之间的相对位移。传统人工拉绳方法，虽然实施简单，但是达不到实现以自动化、智能化技术减人的目标。为此，本领域急需研制一种安全可靠的工作面直线度控制系统，用来较为精确和便捷的调整工作面液压支架的直线度，从而实现各工作面液压支架之间的直线度的控制。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明提供一种综采工作面直线度检测的方法和系统，本发明通过在综采工作面电缆槽边上布置的快速巡检行走机构上安装视频采集装置采集工作面视频信息，使用光流跟踪算法从所述视频信息中计算出视频采集装置的运动轨迹，根据其运动轨迹得到工作面的直线度。

第一方面，一种综采工作面直线度检测方法，其特征在于，包括：

使视频获取装置以预设速度在与工作面相同的方向运动；

在运动过程中，所述视频获取装置获取所述工作面的视频流；

从所述视频流中提取关键帧序列；

计算每两个相邻关键帧F_i和F_j之间的匹配特征点组P_i和P_j；