本發(fā)明涉及帶式輸送機(jī)，具體涉及一種礦用皮帶機(jī)的調(diào)偏系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、皮帶機(jī)調(diào)偏技術(shù)在物料輸送系統(tǒng)中尤為關(guān)鍵，廣泛應(yīng)用于礦業(yè)、冶金、水泥、造紙及其他重工業(yè)生產(chǎn)線，皮帶機(jī)系統(tǒng)以高效、連續(xù)性和成本效率的優(yōu)勢(shì)，成為大規(guī)模物料的搬運(yùn)首選設(shè)備，然而，在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，由于材料的不均勻加載、安裝誤差、機(jī)械磨損及環(huán)境因素的影響，皮帶機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)偏移問(wèn)題，偏移不僅降低設(shè)備效率，還可能引起皮帶損壞、物料溢出乃至安全事故。因此，為保證皮帶機(jī)的高效和安全運(yùn)行，對(duì)皮帶的監(jiān)測(cè)和矯正偏移技術(shù)顯得尤為重要，現(xiàn)有的皮帶機(jī)是通過(guò)在皮帶機(jī)兩側(cè)設(shè)置傳感器，比如光電傳感器、磁性傳感器或聲波傳感器等來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)皮帶的位置和動(dòng)態(tài)，自動(dòng)調(diào)節(jié)滾筒或馬達(dá)的位置。其次，可部署高分辨率攝像頭結(jié)合圖像處理軟件，實(shí)時(shí)監(jiān)控皮帶的運(yùn)行狀況。通過(guò)圖像分析技術(shù)，系統(tǒng)可準(zhǔn)確識(shí)別皮帶的位置和偏移趨勢(shì)，并自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整。但是由于礦井工作的復(fù)雜性，使用傳統(tǒng)電子設(shè)備和視覺(jué)系統(tǒng)面臨多重挑戰(zhàn)。

2、例如：1.礦井中可能存在的可燃?xì)怏w(如甲烷)與空氣混合后，極易引發(fā)爆炸。未經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的電子設(shè)備可能因電火花或過(guò)熱而觸發(fā)爆炸，限制了可用的傳感器設(shè)備種類(lèi)，

3、2.礦井中的高塵埃水平會(huì)嚴(yán)重干擾視覺(jué)系統(tǒng)的攝像頭和其他光學(xué)元件，顯著降低圖像的清晰度和準(zhǔn)確性。

4、3.礦井中的大型電氣設(shè)備可能產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁干擾，影響傳感器和視覺(jué)系統(tǒng)的性能及信號(hào)傳輸。

5、因此，現(xiàn)有的礦用皮帶機(jī)的調(diào)偏系統(tǒng)及方法可靠性不高，不能在復(fù)雜環(huán)境中保持高效的檢測(cè)性能，特別是在光照變化、滾筒遮擋和滾筒重疊的情況下，調(diào)偏效果差，誤差大，整體檢測(cè)流程復(fù)雜，處理速度慢。

6、因此，現(xiàn)有對(duì)于皮帶機(jī)的調(diào)偏方法由于存在上述技術(shù)缺陷而導(dǎo)致可靠性不高，由此可見(jiàn)，如何提高皮帶機(jī)調(diào)偏方法的可靠性為本領(lǐng)域需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)于現(xiàn)有皮帶機(jī)調(diào)偏方法存在可靠性不高的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種礦用皮帶機(jī)的調(diào)偏系統(tǒng)，其能夠使得皮帶機(jī)在不同的復(fù)雜環(huán)境下保證對(duì)皮帶調(diào)偏的效率和準(zhǔn)確性，大大提高了皮帶機(jī)調(diào)偏方法的可靠性，在此基礎(chǔ)上，還形成了礦用皮帶機(jī)的調(diào)偏方法，其有效地克服了現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種礦用皮帶機(jī)的調(diào)偏方法，所述礦用皮帶機(jī)的調(diào)偏方法包括如下步驟：

3、步驟1：在皮帶機(jī)的運(yùn)輸過(guò)程中，通過(guò)前端電子設(shè)備對(duì)皮帶的位置狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，確保采集到的圖片具有足夠的分辨率以捕捉皮帶的細(xì)微偏移；

4、步驟2：將采集到的圖片分割成若干子圖像，并將這些子圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖，以簡(jiǎn)化后續(xù)的像素強(qiáng)度分析；

5、步驟3：建立yolo模型，并利用yolo模型對(duì)若干子圖像分別進(jìn)行處理，在子圖像識(shí)別皮帶與滾軸的邊緣特征，通過(guò)定位并標(biāo)注需要調(diào)偏的區(qū)域；

6、步驟4：基于中值絕對(duì)偏差的方法，確定每個(gè)子圖像的特定閾值，以區(qū)分在需要調(diào)偏區(qū)域內(nèi)的皮帶與滾軸之間的關(guān)鍵像素，并對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行灰度處理；

7、步驟5:用拉普拉斯算子進(jìn)行皮帶與滾軸的邊緣檢測(cè)，將上述區(qū)分的關(guān)鍵像素繪制皮帶與滾軸的邊緣線，確保檢測(cè)到的邊緣準(zhǔn)確反映實(shí)際的偏移情況；

8、步驟6：計(jì)算皮帶以及滾軸邊緣線到兩者之間中距的距離，并根據(jù)這些距離調(diào)整皮帶的位置。若偏移量超過(guò)預(yù)設(shè)閾值，則啟動(dòng)調(diào)偏裝置；

9、步驟7：在調(diào)節(jié)后，對(duì)調(diào)整結(jié)果進(jìn)行反饋檢測(cè)。如果檢測(cè)到的距離持續(xù)超過(guò)閾值，且多次調(diào)整無(wú)效，則觸發(fā)警報(bào)；

10、步驟8：流程循環(huán)執(zhí)行，直到檢測(cè)到的偏移距離在可接受的范圍內(nèi)或者觸發(fā)安全機(jī)制為止。

11、進(jìn)一步地，在通過(guò)前端設(shè)備對(duì)帶式輸送機(jī)進(jìn)行采集時(shí)，可在不同光照條件、不同皮帶運(yùn)行狀態(tài)下拍攝大量皮帶機(jī)運(yùn)行圖像，確保數(shù)據(jù)的多樣性。

12、進(jìn)一步地，yolo模型的建立需要先通過(guò)采集設(shè)備對(duì)輸送帶進(jìn)行不同情況下的拍攝采集，并對(duì)所采集到的圖像進(jìn)行皮帶位置以及滾軸位置的邊界框的標(biāo)注。

13、進(jìn)一步地，對(duì)進(jìn)行邊界框標(biāo)注的圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)增強(qiáng)技術(shù)生成更多樣的訓(xùn)練樣本。

14、進(jìn)一步地，所述yolo模型的建立步驟包括如下，首選，需要通過(guò)前端設(shè)備對(duì)帶式輸送機(jī)在不同光照條件、不同皮帶運(yùn)行狀態(tài)下拍攝大量皮帶機(jī)運(yùn)行圖像，確保數(shù)據(jù)的多樣性；然后對(duì)所采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行手動(dòng)標(biāo)注，對(duì)圖片中皮帶和滾軸位置的進(jìn)行邊界框的標(biāo)注，并為每個(gè)邊界框分配類(lèi)別標(biāo)簽，然后將標(biāo)注后的圖像可通過(guò)數(shù)據(jù)增強(qiáng)技術(shù)生成更多樣的訓(xùn)練樣本，提高模型的泛化能力；然后將轉(zhuǎn)化后標(biāo)注的圖片分為訓(xùn)練集和驗(yàn)證集，通過(guò)訓(xùn)練集實(shí)現(xiàn)yolo模型的訓(xùn)練，再通過(guò)驗(yàn)證集不斷的迭代來(lái)對(duì)模型進(jìn)行不斷的優(yōu)化，以保證數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)。

15、進(jìn)一步地，yolo模型中增加密集連接層，其可根據(jù)皮帶的形狀特點(diǎn)，選擇合適的邊界框類(lèi)型橢圓形。

16、進(jìn)一步地，步驟4中通過(guò)使用加權(quán)平均的浮點(diǎn)公式對(duì)需調(diào)偏區(qū)域進(jìn)行灰度處理。

17、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供來(lái)一種礦用皮帶機(jī)的調(diào)偏系統(tǒng)，礦用皮帶機(jī)的調(diào)偏的系統(tǒng)，其包括：采集模塊，轉(zhuǎn)化模塊，識(shí)別模塊，標(biāo)注模塊，關(guān)鍵像素確定模塊，灰度處理模塊，邊緣檢測(cè)模塊，繪制模塊，中距計(jì)算模塊，對(duì)比模塊，調(diào)偏模塊，警報(bào)模塊；

18、采用模塊包括采集單元以及分割單元，采集用于對(duì)皮帶的位置狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，所采集到的圖像通過(guò)分割單元分割成若干子圖像；

19、轉(zhuǎn)化模塊用于對(duì)分割單元分割成的若干子圖像進(jìn)行灰度圖的轉(zhuǎn)化，以簡(jiǎn)化后續(xù)的像素強(qiáng)度分析；

20、識(shí)別模塊對(duì)轉(zhuǎn)化模塊進(jìn)行灰度圖轉(zhuǎn)化后的子圖像進(jìn)行皮帶與滾軸的邊緣特征的識(shí)別并進(jìn)行標(biāo)注；

21、關(guān)鍵像素確定模塊確定每個(gè)子圖像的特定閾值，以區(qū)分在需要調(diào)偏區(qū)域內(nèi)的皮帶與滾軸之間的關(guān)鍵像素，然后通過(guò)灰度處理模塊對(duì)其進(jìn)行灰度處理；

22、邊緣檢測(cè)模塊進(jìn)行皮帶與滾軸的邊緣檢測(cè)，將上述區(qū)分的關(guān)鍵像素繪制皮帶與滾軸的邊緣線，確保檢測(cè)到的邊緣準(zhǔn)確反映實(shí)際的偏移情況；

23、中距計(jì)算模塊用于計(jì)算皮帶以及滾軸邊緣線到兩者之間中距的距離，并根據(jù)這些距離與預(yù)設(shè)值通過(guò)對(duì)比模塊進(jìn)行對(duì)比，若偏移量超過(guò)預(yù)設(shè)閾值，則通過(guò)調(diào)偏模塊調(diào)整皮帶的位置進(jìn)行調(diào)偏；

24、若在調(diào)節(jié)后，對(duì)調(diào)整結(jié)果所檢測(cè)到的距離持續(xù)超過(guò)閾值，且多次調(diào)整無(wú)效，則觸發(fā)報(bào)警模塊進(jìn)行警報(bào)。

25、進(jìn)一步地，所述識(shí)別模塊包括模型建立單元以及標(biāo)注單元，通過(guò)模型建立單元進(jìn)行識(shí)別模型的建立，然后通過(guò)該識(shí)別模型能夠?qū)D(zhuǎn)化模塊進(jìn)行灰度圖轉(zhuǎn)化后的子圖像進(jìn)行皮帶與滾軸的邊緣特征的識(shí)別，然后通過(guò)標(biāo)注單元對(duì)特征識(shí)別后的區(qū)域進(jìn)行標(biāo)注。

26、本發(fā)明提供的礦用皮帶機(jī)的調(diào)偏系統(tǒng)，其通過(guò)提供一種新的適用于礦井下的皮帶機(jī)調(diào)偏的方法，使其能夠在復(fù)雜環(huán)境中保持高效的檢測(cè)性能，特別是在光照變化、滾筒遮擋和滾筒重疊的情況下，大大提高了皮帶機(jī)調(diào)偏方法的可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種礦用皮帶機(jī)的調(diào)偏方法，其特征在于，所述礦用皮帶機(jī)的調(diào)偏方法包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用皮帶機(jī)的調(diào)偏方法，其特征在于，在通過(guò)前端設(shè)備對(duì)帶式輸送機(jī)進(jìn)行采集時(shí)，可在不同光照條件、不同皮帶運(yùn)行狀態(tài)下拍攝大量皮帶機(jī)運(yùn)行圖像，確保數(shù)據(jù)的多樣性。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用皮帶機(jī)的調(diào)偏方法，其特征在于，yolo模型的建立需要先通過(guò)采集設(shè)備對(duì)輸送帶進(jìn)行不同情況下的拍攝采集，并對(duì)所采集到的圖像進(jìn)行皮帶位置以及滾軸位置的邊界框的標(biāo)注。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種礦用皮帶機(jī)的調(diào)偏方法，其特征在于，對(duì)進(jìn)行邊界框標(biāo)注的圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)增強(qiáng)技術(shù)生成更多樣的訓(xùn)練樣本。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用皮帶機(jī)的調(diào)偏方法，其特征在于，所述yolo模型的建立步驟包括如下，首選，需要通過(guò)前端設(shè)備對(duì)帶式輸送機(jī)在不同光照條件、不同皮帶運(yùn)行狀態(tài)下拍攝大量皮帶機(jī)運(yùn)行圖像，確保數(shù)據(jù)的多樣性；然后對(duì)所采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行手動(dòng)標(biāo)注，對(duì)圖片中皮帶和滾軸位置的進(jìn)行邊界框的標(biāo)注，并為每個(gè)邊界框分配類(lèi)別標(biāo)簽，然后將標(biāo)注后的圖像可通過(guò)數(shù)據(jù)增強(qiáng)技術(shù)生成更多樣的訓(xùn)練樣本，提高模型的泛化能力；然后將轉(zhuǎn)化后標(biāo)注的圖片分為訓(xùn)練集和驗(yàn)證集，通過(guò)訓(xùn)練集實(shí)現(xiàn)yolo模型的訓(xùn)練，再通過(guò)驗(yàn)證集不斷的迭代來(lái)對(duì)模型進(jìn)行不斷的優(yōu)化，以保證數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種礦用皮帶機(jī)的調(diào)偏方法，其特征在于，yolo模型中增加密集連接層，其可根據(jù)皮帶的形狀特點(diǎn)，選擇合適的邊界框類(lèi)型橢圓形。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用皮帶機(jī)的調(diào)偏方法，其特征在于，步驟4中通過(guò)使用加權(quán)平均的浮點(diǎn)公式對(duì)需調(diào)偏區(qū)域進(jìn)行灰度處理。

8.一種礦用皮帶機(jī)的調(diào)偏系統(tǒng)，其特征在于，礦用皮帶機(jī)的調(diào)偏的的系統(tǒng)，其包括：采集模塊，轉(zhuǎn)化模塊，識(shí)別模塊，標(biāo)注模塊，關(guān)鍵像素確定模塊，灰度處理模塊，邊緣檢測(cè)模塊，繪制模塊，中距計(jì)算模塊，對(duì)比模塊，調(diào)偏模塊，警報(bào)模塊；

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的礦用皮帶機(jī)的調(diào)偏系統(tǒng)，其特征在于，所述識(shí)別模塊包括模型建立單元以及標(biāo)注單元，通過(guò)模型建立單元進(jìn)行識(shí)別模型的建立，然后通過(guò)該識(shí)別模型能夠?qū)D(zhuǎn)化模塊進(jìn)行灰度圖轉(zhuǎn)化后的子圖像進(jìn)行皮帶與滾軸的邊緣特征的識(shí)別，然后通過(guò)標(biāo)注單元對(duì)特征識(shí)別后的區(qū)域進(jìn)行標(biāo)注。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種礦用皮帶機(jī)的調(diào)偏系統(tǒng)及方法，首先通過(guò)前端電子設(shè)備對(duì)皮帶的位置狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，然后將采集到的圖片分割成若干子圖像，并將這些子圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖，其次并利用YOLO模型對(duì)若干子圖像分別進(jìn)行處理，在子圖像識(shí)別皮帶與滾軸的邊緣特征，通過(guò)定位并標(biāo)注需要調(diào)偏的區(qū)域，然后區(qū)分在需要調(diào)偏區(qū)域內(nèi)的皮帶與滾軸之間的關(guān)鍵像素，并對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行灰度處理，然后皮帶與滾軸的邊緣檢測(cè)并進(jìn)行邊緣線的繪制，然后計(jì)算皮帶以及滾軸邊緣線到兩者之間中距的距離，并根據(jù)這些距離調(diào)整皮帶的位置使其能本方案夠能夠在復(fù)雜環(huán)境中保持高效的檢測(cè)性能，特別是在光照變化、滾筒遮擋和滾筒重疊的情況下，進(jìn)一步地提高了調(diào)偏可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：董仲澤,林洋,傅林
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海煤科檢測(cè)技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10