基于双目结构光视觉的煤流量测量研究
张俊升
王洪磊
李佳城
煤炭科学研究总院有限公司 智能矿山研究院,北京 100013
摘要：在常规的双目视觉系统中,常用的加速稳健特征和尺度不变特征转换匹配算法对图像质量要求高,针对煤炭这种颜色纹理比较单一的场景应用时容易失效,且需要消耗大量的计算资源,难以保证实时性;激光雷达在进行煤流量测量时,有效视场范围较小,对应的测量点数较少,扫描频率也较低,在带式输送机运行速度较快时,精度会大幅降低.针对上述问题,提出一种基于双目结构光视觉的煤流量测量方法,将线结构光引入双目视觉系统,利用线结构光的约束,将图像特征点匹配简化成左右 2幅图像行之间的匹配.在保证双目系统相机光轴平行度的基础上,采用对应行匹配计算三维坐标点,提高采样频率和分辨率,进而提高煤流量测量精度,降低测量系统对光照和环境的依赖.点云获取:利用线结构光凸显煤料截面曲线,提取煤料截面中心线的图像坐标,利用双目相机获取左右煤料截面线结构光图像,建立双目结构光三维重建模型,左右图像中心线坐标构成匹配点对参与计算煤料截面三维坐标,实现点云的实时获取.煤流量计算:利用空载胶带截面点云和负载胶带截面点云,结合获取煤料点云,利用微元法对煤料三维点云进行采样,分别利用均匀网格化法和三角网格化法求取单位时间内的煤料体积,实现带式输送机煤流量测量.实验结果表明,利用均匀网格化法检测煤料体积平均相对误差为6.758%,利用三角网格化法检测煤料体积平均相对误差为 2.791%,三角网格化法测量精度高于均匀网格化法.工业性试验结果表明,基于双目结构光视觉的煤流量测量方法与电子胶带秤相比,绝对误差最大值为 87.855 t/h,绝对误差平均值为 25.902 t/h,相对误差最大值为 2.876%,平均相对误差为 0.847%,满足煤矿非接触式煤流量测量使用要求.
关键词：带式输送机非接触式测量双目结构光视觉双目相机煤流量检测均匀网格化三角网格化煤料点云
分类号：TD634(矿山电工)
资助基金：天地科技股份有限公司科技创新创业资金专项项目(2022-3-TD-ZD001)
论文发表日期：2023-07-10
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 19-26 )
英文信息