贺 杰, 王桂梅, 刘杰辉, 杨立洁

(河北工程大学 机械与装备工程学院, 河北 邯郸 056038)

1 引 言

我国作为煤炭生产的大国,皮带机输送原煤消耗了大量能源,功耗约占煤矿矿井总功耗30%[1], 实现皮带机调速控制、节能降耗的关键是实时煤量计量。皮带机运输煤量实时煤量计量的方式主要有接触式与非接触式。接触式计量有电子皮带秤、核子秤等；非接触计量有视频检测和激光仪器检测等[2]。接触式计量中的电子皮带秤计量精度不仅取决于传感器本身,还与安装位置、振动及运转工况等因素有关。而核子皮带秤要用到放射性核源，出于环保和安全考虑，核子皮带秤的应用受到很多限制[3]。与接触式计量相比，非接触式计量的方式可以提高皮带机煤量计量的准确性和实时性。

为了进一步提高皮带机非接触式煤量精准度，本文提出一种基于图像处理技术的煤量体积计量方法，通过采集皮带上实时激光线图像，对图像进行预处理，然后通过细化、膨胀提取激光线轮廓，通过实时皮带机线激光与空载时皮带基线相结合实现计量皮带机上实时煤量体积。

2 总体方案设计

本文提出的方法主要通过图像采集设备采集皮带上激光线曲线，通过激光线轮廓计算煤量截面积，然后通过带速计算皮带上煤量，流程图如图1。

图1 方案流程图Fig.1 Schema flow chart

图像采集使用90 帧/s的CMOS相机进行图像采集，通过USB接口与PC相连，采用波长630 nm，扇形角75°，出瞳功率25 mW的线激光器。软件开发工具采用Microsoft Visual Studio 2017, 实现对原始图像的去噪、二值化和其它前期操作;使用OpenCV视觉库完成对采集到的图像进行图像膨胀、骨架提取、轮廓绘制、面积的计量。……