视频识别技术在液压支架试验台测控系统中的应用探讨 -.pdf

煤炭工程 2 0 1 3年第 1 2期 do i 1 0． 1 1 79 9 ／c e 2 0 1 31 2 0 4 2 视频识别技术在液压支架试 验台测控 系统 中的应用探讨 王 阳 阳 ， 1 ．煤炭科学研究总院，北京1 0 0 0 1 3 ；2 ．煤炭资源开采与环境保护国家重点实验室，北京1 0 0 0 1 3 摘要液压支架试验 台调试过程 中，由于位移传感器和接近开关的局限性，很 多情况下需 要 用手动操作。针对手动操作所依赖的摄像头图像 ，文章提 出了一种通过 图像数字化同时引入视 频识别判断程序 ，对摄像头图像进行分析 ，进而做 出智能判断的技术。该技术运用后，能降低试 验台测控 系统的成本 。如与位移传感器配合使 用，可以提高支架试验台测控 系统的稳定性。 关键词 视 频识 别技 术 ；液压 支架试验 台；测控 系统 ；智能判 断 中图分类号 T P 3 1 1 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 1 0 9 5 9 2 0 1 3 1 2 - 0 1 2 2 - 0 3 Di s c us s i o n o n Vi d e o I de n t i fic a t i o n Te c hn o l o g y Ap pl i e d t o M e a s ur i n g a n d Co nt r o l Sy s t e m o f Hy dr a u l i c Po we r e d S up po r t Te s t Pl a t f o r m W ANG Ya ngya ng 一 1 ． C h i n a C o a l R e s e a r c h I n s t i t u t e ，B e i j i n g 1 0 0 0 1 3 ，C h i n a ； 2 ． N a t i o n al K e y L a b o f C o a l R e s o u r c e M i n i n g a n d E n v ir o n me n t P r o t e c t i o n，B e ij i n g 1 0 0 0 1 3 ，C h i n a Ab s t r a c t Du r i n g t h e d e b u g g i n g p r o c e s s o f t h e h y d r a u l i c p o w e r e d s u p p o r t t e s t p l a t f o r m， d u e t o t h e l i mi t a t i o n o f t h e d i s p l a c e me n t s e n s o r a n d t h e a p p r o a c h s w i t c h，ma n u a l o p e r a t i o n s wo u l d b e r e q u i r e d u n d e r t h e ma n y c o n d i t i o n s ． A c c o r d i n g t o t h e ma n u a l o p e r a t i o n s r e l i e d o n t h e i ma g e s f r o m t h e c a me r a， wi t h t h e i ma g e d i g i t a l i z a t i o n a n d wi t h t h e v i d e o i d e n t i fi c a t i o n a n d j u d g me n t p r o g r a m，t h e i m a g e s f r o m t h e c a m e r a c o u l d b e a n a l y z e d a n d a n i n t e l l i g e n t j u d g m e n t t e c h n o l o g y c o u l d b e p r o v i d e d．Af t e r t h e a p p l i c a t i o n，t h e c o s t o f t h e me a s u r i n g a n d c o n t r o l s y s t e m a p p l i e d t o t h e t e s t p l a t f o r m c o u l d b e r e d u c e d ． On c e t h e d i s p l a c e me n t s e n s o r c o u l d b e a p p l i e d， t h e s t a b i l i t y o f t h e me a s u r i n g a n d c o n t r o l s y s t e m a p p l i e d t o t h e t e s t pl a t f o r m c o u l d b e i mp r o v e d． Ke y wo r d sv i d e o i d e n t i fi c a t i o n t e c h n o l o g y； h y d r a u l i c p o we r e d s u p p o r t t e s t p l a t f o r m ； me a s u r i n g a n d c o n t r o l s y s t e m ； i n t e l l i g e n t j u d g m e n t 1 概述 作为液压支架检验专用设备的液压支架试验台，目前 大部分试验台调高靠人工观察判断插销与插销孑 L 是否对中， 再进行相应的插销动作。赵锐，沙宝银等 通过使用位 移传感器等辅助设备设计了一套液压支架试验台调高液压 系统 ，通过实时反馈闭环控制，实现试验台定档 自动调高， 并基于 C A N总线实现了分布式测控。但是在液压支架试验 台调试过程中发现位移传感器和接近开关有一定局限性 ， 做不到真正的摆脱手动操作。手动操作主要是靠观察设置 在插拔销孔处的销轴摄像头图像，来判断立架销轴孔与活 动梁销轴孑 L 是否对齐。 基于视频识别技术已经在煤炭行业广泛应用，孙继平 等 I 4 开发了从监控图像中识别空列车及煤岩界面的技术； 张唏等 开发了基于差影发识别输送带纵向撕裂的技术； 李玉良 基于视频识别开发了井下车场机车定位技术。 本文通过引入视频识别判断程序 ，使 电脑对摄像头图 像进行分析，进而做出智能判断。该技术实现应用后 ，能 有效避免手动操作的介入，降低试验 台测控系统的成本， 提高自动控制系统的稳定性。 2 视频识别技术的工作原理 通过对监控摄像头图片的截取，提取其中关键帧图片， 进行数字化分析，从数字化信息中销轴对准位置和非对准 收稿 日期 2 0 1 3 0 7 0 4 作者简介王阳阳 1 9 8 5 一 ，男 ，山西晋城人，硕士，2 0 0 8年毕业于韩国东亚大学机械工程学院，现在煤炭科学研究 总院检测分院主要从事支护检测技术研究及检测产品开发。 1 2 2 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 煤炭工程 2 0 1 3年第 1 2期 动梁销轴孑 L 与立架销轴孔从相切、重叠到错过，其关键线 条灰度平均值曲线如图5所示 ，曲线的最高点既为活动梁 销轴孔与 立架销轴 孔重 叠 的位 置 ，及可 以进行插 拔销 的准 确位置 。 图 5 累计中间竖直线条处 平均灰度值 图像 2 ． 3 程序 实现 与优化 在实际应用过程 中，需要把程序改为 V B或者 l a b v i e w 可以识别的其他格式，用来和设备所 自有软件进行整合， 同时需要对摄像头进行相应的处理，使电脑可以直接进行 拍照存档 。 在本文计算过 程 中发 现 ，在进行 关 闭红 色通道 的处 理 后再进行彩色图像灰度化，图2可以转化为图6所示图像。 其在提取灰度值、测量频宽及平均灰度值时可以大幅提高 效率 。 图 6 关闭红色通道后灰度化的图片 关闭通道处理后的图像，进行灰度值频宽判断方法时， 其中一个图像如图7所示。容易得出，此图像读取中部灰 度值宽度更方便 ，在 后期 的研 究 中，希 望通过 改变销 轴颜 色或在程序中加入相应的语句来实现相同的目的。 l 2 4 1 5 O 1 0 0 5 0 O 厂 1 I-- ] I I 3结论 1 通过对摄像头图像的数据处理 ，可以对液压支架调 高过程中的销轴孔对准与否进行智能判断，彻底代替人工 观察 。 2 与普通位移传感器相比，本方法不需要调 0点 ，不 用担心累计误差，试验台变形及传感器精度降低等问题。 3 相对于高精度位移传感器动辄上万的价格，本方法 在硬件成本方面优 势较为 明显 ，只需 要更换 高性 能工控机 及摄像头就可 以实现。 4 扩展性强，可以扩展到更多的试验台，及其他需要 位移传感器及需要实现相关判断的领域。 参 考文献 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 1 O ] [ 1 2 ] [ 1 3 ] 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 频宽 [ 1 4 ] 图 7 使 用 P S处理过图像得 出频宽图 赵锐 ，沙 宝银 ，赵忠辉 ，等．3 0 0 0 0 k N液压 支架试 验台 自动调高液 压 系统 设 计 [ J ] ．煤 炭科 学 技 术 ，2 0 1 l ，3 9 1 2 9 9～1 0 1 ． 沙宝银 ，王勇 ，姜金球 ，等．基于 C AN总线的液压支架 分 布式测控系统研究[ J ] ．工矿 自动化 ，2 0 0 8， 3 l O 9 一 l 1 1 ． 孙继平 ，陈伟 ，王福增 ，等．矿井 监控图像 中空列车 的 识别 [ J ] ． 中国矿业大学学报 ，2 0 0 7，3 6 5 5 9 7～ 6 0 2 ． 孙继平．基 于图像识别的煤岩界 面识 别方法研究 [ J ] ．煤 炭科学技 ，2 0 1 l ，3 9 2 7 7～7 9 ． 张唏，顾歆 ，齐悦 ，等．输送带 纵 向撕 裂差影法 图 像识别技术研究 [ J ] ．煤炭科学技术 ， 2 0 0 8 ，3 6 1 1 8 5 ～ 8 8． 李玉 良．井下车场机车视觉定位 技术研究 [ J ] ．煤炭科学 技术 ，2 0 0 9 ，3 7 4 5 O～ 5 6 ． 儒林．基于鉴别分析 的彩色人 脸图像 灰度转换 方法 【 J ] ． 科技通报 ，2 0 1 2 ，2 8 4 9 4～9 6 ． [ 美] R．c ． 冈萨雷斯 ，著 ．阮秋 琦 ，译．数 字图像 处理 MA T L A B版 [ M] ．阮秋琦译．北京 电子工业 出版 社， 2 0 0 5 1 2 95 3． 刘卫 国．MA T L AB程序设计教 程[ M]．北 京 中 国水 利 水 电出版社 ，2 0 0 5 5 8～ 9 2 ． 李旭东．基于图像灰度平 均值 的数字水 印算法 [ J ] ．武 汉 大学学报 信息科学版 ，2 0 0 7 ，3 2 6 5 5 6～ 5 5 9 ． 李蓉．液压支架报废技 术检验 规范 的研 究 [ D] ．太原 太原理工大学 ，2 0 0 8 ． 姜金球．综采液压支架标 准检验与安全标 志管理 [ J ] ．煤 矿开采 ，2 0 0 8 ，1 3 4 ，9 9 1 0 0 ． 王晓东．加载方式 对液压 支架型式 检验结 果的影 响l J ] ． 煤炭科学技术 ，2 0 0 6 ，3 4 2 ，2 7～ 3 1 ． 刘欣科 ，武晋汾．液压 支架试验力测试方法 研究 [ J ] ．煤 矿机械 ，2 o o 7，2 8 1 2 ，3 8～ 4 0 ． 责任编辑赵巧芝 “ 趔 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m