基于三维点云的煤矿带式输送机跑偏定量检测方法研究
毛清华1
苏毅楠2
伊春3
翟姣2
薛旭升1
王荣泉4
尚新芒4
1.西安科技大学机械工程学院,陕西 西安 710054;西安科技大学陕西省矿山机电装备智能检测与控制重点实验室,陕西 西安 7100542.西安科技大学机械工程学院,陕西 西安 7100543.陕西煤业股份有限公司,陕西 西安 7100544.西安重装韩城煤矿机械有限公司,陕西韩城 715400
摘要：针对煤矿井下传统接触式跑偏检测方法无法检测跑偏量、二维图像检测方法受井下恶劣环境影响导致跑偏定量检测准确性不高问题,提出一种基于三维点云的煤矿带式输送机跑偏定量检测方法.针对点云数据量大导致跑偏检测效率低的问题,通过ROI(Region of Interest)局部区域采样方式采集带式输送机点云数据,并对点云数据进行体素质心下采样实现点云数据精简.针对点云数据中噪点和托辊、机架等多余信息点滤除问题,提出改进的快速欧式聚类(Fast Euclidean Clustering,FEC)与区域生长结合的点云分割方法,实现托辊等多余点云信息的滤除和输送带面点云数据快速准确分割.针对输送带三维点云边缘点信息提取准确度和效率低的问题,提出引入序贯概率比检验(Se-quential Probability Ratio Test,SPRT)和赤池信息准则(Akaike Information Criterion,AIC)的自适应随机抽样一致算法(Random Sample Consensus,RANSAC)内点提取方法获取输送带边缘直线最优模型参数,实现输送带边缘直线的高效准确拟合.针对输送带跑偏精确定量检测问题,提出一种输送带中线与机架中线之间空间位置偏差的跑偏定量检测方法,实现输送带跑偏方向与跑偏量的准确检测.搭建带式输送机跑偏检测试验平台,设计正常光照、不同带速、模拟雾尘 3种不同试验环境进行带式输送机跑偏定量检测方法试验验证.试验结果表明:在正常光照条件下,该方法于输送带空载时测量跑偏的整体平均误差为 0.05 cm,平均检测速度为每帧 0.551 s;而在输送带带负载时,测量跑偏的平均误差增加至 0.12 cm,平均检测速度减缓到每帧 0.729 s;较低带速下,测量跑偏量的平均误差不超过 0.103 cm,而较高带速下,测量跑偏量的平均误差不超过 0.12 cm,满足实际测量精度需求;模拟雾尘环境下,测量跑偏量的平均误差为 0.11 cm,平均检测速度为每帧 0.565 s,实现了点云缺失严重情况下跑偏量高精度实时检测.综上所述,该方法在不同工况下测量跑偏量的最大平均误差为 0.12 cm,平均检测速度最快可达每帧 0.551 s,其测量精度与检测速度均满足煤矿实际生产场景中对输送带跑偏检测的需求.
关键词：带式输送机三维点云跑偏检测随机抽样一致算法边缘提取
分类号：TD76(矿山安全与劳动保护)
资助基金：陕西省教育厅青年创新团队科研计划资助项目(23JP094)陕西省秦创原科学家+工程师队伍建设资助项目(2023KXJ-238)陕西省重点研发计划资助项目(2024CY2-GJHX-25)
论文发表日期：2025-11-30
在线出版日期：2025-12-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：16( 51-66 )
英文信息