基于双目立体视觉的矿井提升绳横向振动检测研究
矿井提升系统是一种典型的柔性传动提升系统，提升钢丝绳、平衡钢丝绳是其主要构成部件。矿井提升系统安全、高效地运行必须以提升钢丝绳的安全可靠性为前提。随着煤炭开采技术的不断提升，提升系统的运行速度越来越快，安全性要求也越来越高，因此，获得钢丝绳的摆振参数，对提升系统状况进行评估，预测可能发生的故障，对煤矿安全生产具有重大意义。 本研究主要内容包括：⑴基于立体视觉测量理论和应用场景提出了汇聚式正交双目立体视觉检测系统构型和平行式双目立体视觉检测系统构型，分析了图像采集硬件系统构成和两种不同构型的立体视觉成像范围，给出了两种检测构型在实际应用中的结构图，概述了双目立体检测视觉系统中关键部件摄像机和镜头的重要选型参数和硬件系统搭建的一般流程准则。⑵阐述了计算机视觉成像理论，建立了摄像机成像过程中的四个坐标系，即图像像素坐标系、图像物理坐标系、摄像机坐标系和世界坐标系，及它们的相互联系。对两种立体视觉构型的振动参数检测原理进行分析推导，正交双目立体视觉检测参数使用相对坐标法、绝对坐标法两种方式，平行双目立体视觉检测参数使用三角测量原理。⑶研究了针对绳弦类目标提取的图像算法，一个典型的目标提取图像处理过程包括预处理、图像分割和特征提取。绳弦类物体图像处理主要包括减少运算复杂度的ROI技术，预处理中的滤波、变换等，图像分割中的阈值分割和边缘检测，特征提取中的面积筛选和形态学处理等。⑷设计了包括摄像机操作和图像采集、单双目摄像机标定、ROI选择和参数计算以及立体匹配和参数计算等功能模块的双目立体视觉振动参数检测软件。根据微元模型原理搭建旋转实验台，利用短杆的圆周运动来模拟钢丝绳空间复合横向振动，并使用两种立体视觉构型进行图像、视频采集并完成标定，再分别对短杆旋转运动位移参数进行检测，用实际的图像检测结果与理论位移轨迹进行对比分析，验证了本文双目立体视觉检测系统对空间横向振动检测的有效性。
矿山设备;提升绳弦;横向振动;振动测量
中国矿业大学
硕士
机械电子工程
肖兴明
2017
中文
TD532;TD507
123
2018-11-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）