【摘要】：礦井提升系統(tǒng)是一種典型的柔性傳動(dòng)提升系統(tǒng),提升鋼絲繩、平衡鋼絲繩是其主要構(gòu)成部件。礦井提升系統(tǒng)安全、高效地運(yùn)行必須以提升鋼絲繩的安全可靠性為前提。隨著煤炭開(kāi)采技術(shù)的不斷提升,提升系統(tǒng)的運(yùn)行速度越來(lái)越快,安全性要求也越來(lái)越高,因此,獲得鋼絲繩的擺振參數(shù),對(duì)提升系統(tǒng)狀況進(jìn)行評(píng)估,預(yù)測(cè)可能發(fā)生的故障,對(duì)煤礦安全生產(chǎn)具有重大意義。本文對(duì)礦井提升繩橫向振動(dòng)參數(shù)檢測(cè)開(kāi)展了以下研究:首先,基于立體視覺(jué)測(cè)量理論和應(yīng)用場(chǎng)景提出了匯聚式正交雙目立體視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)型和平行式雙目立體視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)型,分析了圖像采集硬件系統(tǒng)構(gòu)成和兩種不同構(gòu)型的立體視覺(jué)成像范圍,給出了兩種檢測(cè)構(gòu)型在實(shí)際應(yīng)用中的結(jié)構(gòu)圖,概述了雙目立體檢測(cè)視覺(jué)系統(tǒng)中關(guān)鍵部件攝像機(jī)和鏡頭的重要選型參數(shù)和硬件系統(tǒng)搭建的一般流程準(zhǔn)則。其次,詳細(xì)闡述了計(jì)算機(jī)視覺(jué)成像理論,建立了攝像機(jī)成像過(guò)程中的四個(gè)坐標(biāo)系,即圖像像素坐標(biāo)系、圖像物理坐標(biāo)系、攝像機(jī)坐標(biāo)系和世界坐標(biāo)系,及它們的相互聯(lián)系。對(duì)兩種立體視覺(jué)構(gòu)型的振動(dòng)參數(shù)檢測(cè)原理進(jìn)行分析推導(dǎo),正交雙目立體視覺(jué)檢測(cè)參數(shù)使用相對(duì)坐標(biāo)法、絕對(duì)坐標(biāo)法兩種方式,平行雙目立體視覺(jué)檢測(cè)參數(shù)使用三角測(cè)量原理。然后,研究了針對(duì)繩弦類目標(biāo)提取的圖像算法,一個(gè)典型的目標(biāo)提取圖像處理過(guò)程包括預(yù)處理、圖像分割和特征提取。繩弦類物體圖像處理主要包括減少運(yùn)算復(fù)雜度的ROI技術(shù),預(yù)處理中的濾波、變換等,圖像分割中的閾值分割和邊緣檢測(cè),特征提取中的面積篩選和形態(tài)學(xué)處理等。最后,設(shè)計(jì)了包括攝像機(jī)操作和圖像采集、單雙目攝像機(jī)標(biāo)定、ROI選擇和參數(shù)計(jì)算以及立體匹配和參數(shù)計(jì)算等功能模塊的雙目立體視覺(jué)振動(dòng)參數(shù)檢測(cè)軟件。根據(jù)微元模型原理搭建旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)臺(tái),利用短桿的圓周運(yùn)動(dòng)來(lái)模擬鋼絲繩空間復(fù)合橫向振動(dòng),并使用兩種立體視覺(jué)構(gòu)型進(jìn)行圖像、視頻采集并完成標(biāo)定,再分別對(duì)短桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)位移參數(shù)進(jìn)行檢測(cè),用實(shí)際的圖像檢測(cè)結(jié)果與理論位移軌跡進(jìn)行對(duì)比分析,驗(yàn)證了本文雙目立體視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)空間橫向振動(dòng)檢測(cè)的有效性。
[Abstract]:Mine hoisting system is a typical flexible transmission hoisting system. Hoisting wire rope and balancing wire rope are the main components of mine hoisting system. Safe and efficient operation of mine hoisting system must be based on the safety and reliability of wire rope. With the continuous improvement of coal mining technology, the running speed of the lifting system is faster and faster, and the safety requirements are higher and higher. Therefore, the swing parameters of the wire rope are obtained, the condition of the hoisting system is evaluated, and the possible faults are predicted. It is of great significance to coal mine safety production. In this paper, the transverse vibration parameters of mine hoist rope are studied as follows: first, Based on the stereo vision measurement theory and application scene, the confluent binocular stereo vision detection system configuration and the parallel binocular stereo vision detection system configuration are proposed. The structure of the image acquisition hardware system and the stereoscopic vision imaging range of two different configurations are analyzed, and the structure diagrams of the two detection configurations in practical application are given. The important selection parameters of camera and lens in binocular stereo inspection vision system and the general rules of hardware system construction are summarized. Secondly, the theory of computer vision imaging is described in detail, and four coordinate systems in the process of camera imaging are established, that is, image pixel coordinate system, image physical coordinate system, camera coordinate system and world coordinate system, and their interrelation. The principle of vibration parameter detection of two stereo vision configurations is analyzed and deduced. The relative coordinate method and absolute coordinate method are used to detect the parameters of orthogonal binocular stereo vision, and the triangulation principle is used to detect the parameters of parallel binocular stereo vision. Then, the image extraction algorithm for rope string is studied. A typical image processing process includes preprocessing, image segmentation and feature extraction. The image processing of string objects mainly includes ROI technology which reduces the computational complexity, filtering and transformation in preprocessing, threshold segmentation and edge detection in image segmentation, area filtering and morphological processing in feature extraction. Finally, a binocular stereo vision vibration parameter detection software including camera operation and image acquisition, single and binocular camera calibration ROI selection and parameter calculation, stereo matching and parameter calculation is designed. According to the principle of micro-element model, the rotating experiment table is built, and the circular motion of the short rod is used to simulate the composite transverse vibration of wire rope in space, and two stereo vision configurations are used to carry out the image, and the video is collected and calibrated. Then the rotation displacement parameters of the short rod are detected and compared with the theoretical displacement trajectory by the actual image detection results. The effectiveness of the binocular stereo vision detection system for the detection of spatial lateral vibration is verified by the comparison and analysis of the actual image detection results and the theoretical displacement trajectory.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TD532;TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2170655