本發(fā)明涉及安全檢測，具體而言，涉及一種礦井振動微調(diào)機器視覺副井操車安全檢測裝置。

背景技術：

1、在當前的煤礦工業(yè)中，礦井機器視覺副井操車安全檢測裝置扮演著至關重要的角色。這類裝置主要用于實時監(jiān)測副井操車設備的位置狀態(tài)及人員操作行為，以確保操作過程的安全性和效率。然而，由于礦井環(huán)境的復雜性和特殊性，這些機器視覺檢測裝置在實際應用中面臨諸多挑戰(zhàn)，尤其是在視覺采集的平穩(wěn)性和圖像清晰度方面。

2、中國發(fā)明專利，申請?zhí)朿n201910484331.x，一種智能礦井安全監(jiān)測裝置，包括礦井監(jiān)測裝置主體、機箱、警報燈以及監(jiān)拍裝置，所述礦井監(jiān)測裝置主體另一側固定安裝有監(jiān)拍裝置，所述礦井監(jiān)測裝置主體底部固定安裝有檢測口，所述礦井監(jiān)測裝置主體內(nèi)部固定安裝有伺候電機，所述伺候電機一側固定安裝有振動檢測器，所述振動檢測器下方固定安裝有氧氣檢測器，所述礦井監(jiān)測裝置主體頂部固定安裝有機箱，所述機箱外部表面固定開設有散熱口，本發(fā)明通過設置的氧氣檢測器以及檢測口，礦井內(nèi)部氣流通過檢測口流入，經(jīng)過氧氣檢測器對氣體進行檢測。

3、但是現(xiàn)有的礦井機器視覺副井操車在操作的過程中存在一些不足之處仍需要進行改進，現(xiàn)有的礦井內(nèi)的機械設備在運行過程中會產(chǎn)生顛簸，這些外部因素會直接影響機器視覺檢測裝置的穩(wěn)定性。礦井內(nèi)機械設備的顛簸，機器視覺檢測采集也會受到相應的影響。這種振動會導致攝像機鏡頭與成像系統(tǒng)的相對位置發(fā)生變化，進而造成圖像模糊或抖動當裝置受到振動時，其鏡頭和成像系統(tǒng)可能發(fā)生偏移，導致采集的圖像模糊或失真。

4、在礦井等高振動環(huán)境中，傳統(tǒng)的機器視覺檢測裝置往往難以保持穩(wěn)定，導致圖像采集不清晰、有抖動。這嚴重影響了圖像質量和后續(xù)的數(shù)據(jù)處理與分析。

5、現(xiàn)有的檢測裝置通常不具備有效的減震機制，無法有效分散振動能量，從而減少對攝像頭的影響。這限制了其在高振動環(huán)境下的應用范圍。

6、傳統(tǒng)的檢測裝置的支撐結構不夠穩(wěn)固，容易受到外部振動的影響而產(chǎn)生位移或形變，進一步影響圖像采集的穩(wěn)定性和準確性。傳統(tǒng)檢測裝置在高振動環(huán)境下采集到的圖像往往存在模糊、抖動等問題，難以滿足高精度圖像處理的需求。在緊急情況下，如設備故障或安全隱患出現(xiàn)時，傳統(tǒng)檢測裝置可能無法及時響應并發(fā)出預警信號，延誤了問題的解決時機。部分檢測裝置采用有線傳輸方式，不僅布線繁瑣，還可能因線路問題導致數(shù)據(jù)傳輸中斷或延遲。

7、傳統(tǒng)的礦井機器視覺檢測裝置所采用的光源通常是固定亮度和色溫的照明設備。這些設備在安裝后，其光照參數(shù)無法根據(jù)礦井內(nèi)復雜多變的光線條件進行自動調(diào)節(jié)。礦井內(nèi)的光線條件受到多種因素的影響，包括不同時間段的自然光照變化、礦井深度和巷道布局導致的光照不均勻、設備運行產(chǎn)生的陰影以及粉塵等環(huán)境因素對光線的散射和吸收。由于現(xiàn)有技術無法實現(xiàn)光源的自適應調(diào)節(jié)，這就導致了以下幾個嚴重的問題：

8、在光線過強或過弱的情況下，機器視覺攝像頭獲取的圖像可能會出現(xiàn)過曝或欠曝的現(xiàn)象，導致圖像細節(jié)丟失，影響檢測的準確性。例如，當有強烈的自然光從井口射入時，固定亮度的光源可能會導致部分區(qū)域過亮，而在光線較暗的角落則無法清晰成像。

9、固定色溫的光源無法適應礦井內(nèi)不同區(qū)域的色溫差異，可能會使獲取的圖像顏色失真，給后續(xù)的圖像處理和分析帶來困難。例如，某些區(qū)域的燈光偏黃，而另一些區(qū)域偏藍，這會使得對物體顏色和特征的判斷出現(xiàn)偏差。

10、當?shù)V井的工作條件發(fā)生變化，如新增設備、改變開采區(qū)域等，固定光源難以滿足新的照明需求，需要重新進行復雜的光源布置和調(diào)試。

11、在光線充足的區(qū)域，固定亮度的光源持續(xù)以最大功率運行，造成了不必要的能源消耗；而在光線不足的地方，又無法提供足夠的照明，影響檢測效果

12、因此我們提出一種礦井振動微調(diào)機器視覺副井操車安全檢測裝置。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于：針對目前存在的背景技術提出的問題。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術方案：一種礦井振動微調(diào)機器視覺副井操車安全檢測裝置，包括機器視覺攝像頭，所述機器視覺攝像頭的后側設置有光源傳感器，所述光源傳感器與光源自適應調(diào)節(jié)模塊相連接，所述機器視覺攝像頭安裝固定在檢測裝置安裝架上，機器視覺攝像頭的感光元件尺寸為1/2.5英寸，像素尺寸為3.45μm，最小照度為0.01lux，所述檢測裝置安裝架上設置有八角連接臺，所述檢測裝置安裝架設置有安全檢測掃描模塊，所述安全檢測掃描模塊和安全檢測圖像采集模塊以及安全熱檢測模塊與安全檢測數(shù)據(jù)處理器數(shù)據(jù)連接，所述安全檢測數(shù)據(jù)處理器與安全檢測報警器相連接；

2、所述安全檢測圖像采集模塊的視場角計算公式如下：

3、

4、其中d是圖像傳感器的對角線長度(單位：mm),f為鏡頭焦距(單位：mm)。通過所述安全檢測圖像采集模塊的視場角計算公式計算圖像的視野范圍；

5、所述安全檢測數(shù)據(jù)處理器通過方形連桿與八角連接臺相連接，所述安全檢測數(shù)據(jù)處理器的下方設置有圓形殼體，安全檢測數(shù)據(jù)處理器采用四核處理器，主頻達到1.8ghz，配備4gb?ddr4內(nèi)存；所述所述安全檢測數(shù)據(jù)處理器的上方設置有無線信號傳輸器，無線信號傳輸器支持ieee?802.11b/g/n標準，工作頻率為2.4ghz；

6、無線信號傳輸器的發(fā)射功率為p(單位：dbm)，信號在自由空間中的傳播損耗l(單位：db)通過以下公式計算信號傳輸距離:

7、l＝20log10(d)+20log10(f)-147.55；

8、其中:d是信號傳輸距離(單位：km)，f是信號頻率(單位：mhz),通過公式計算信號傳輸距離估計在不同距離下的信號強度。

9、所述八角連接臺的內(nèi)部設置有旋轉球機構，旋轉球機構能進行360°連續(xù)旋轉，所述旋轉球機構包括旋轉球本體、轉動軸、圓形墊片、同步電機，所述旋轉球本體上設置有轉動軸，所述轉動軸上套有圓形墊片，所述轉動軸與同步電機相連接，同步電機的額定功率為5w，額定轉速為3000rpm，所述旋轉球機構設置在環(huán)架機構的內(nèi)部，所述環(huán)架機構包括內(nèi)環(huán)和外環(huán)，所述內(nèi)環(huán)與所述外環(huán)活動配合，所述旋轉球本體設置在內(nèi)環(huán)的內(nèi)部。

10、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，所述檢測裝置安裝架的側邊設置有裝置固定架，所述裝置固定架上設置有固定螺栓，所述檢測裝置安裝架上設置有連接桿，所述連接桿上設置有連接法蘭。

11、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，所述機器視覺攝像頭和所述安全檢測掃描模塊以及所述安全熱檢測模塊，安全熱檢測模塊采用紅外熱像儀，分辨率為320×240像素，熱靈敏度小于50mk；將采集到采集礦井副井操車的運行數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿霭踩珯z測圖像采集模塊中；

12、安全熱檢測模塊的平均溫度表示為：

13、

14、其中：t(x,y)是在點(x,y)處的溫度，a是安全檢測掃描的區(qū)域面積，通過計算平均溫度獲得整個區(qū)域的溫度分布情況；

15、所述礦井副井操車的運行數(shù)據(jù)包括副井操車外觀、軌道狀態(tài)、副井操車裝載和副井操車位置以及速度數(shù)據(jù)，安全熱檢測模塊的溫度測量范圍為-20℃至+500℃，精度為±2℃。

16、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，所述安全檢測圖像采集模塊將數(shù)據(jù)通過電路傳輸?shù)剿霭踩珯z測數(shù)據(jù)處理器，所述安全檢測數(shù)據(jù)處理器對所述安全檢測圖像采集模塊的數(shù)據(jù)進行圖像去噪、增強、邊緣檢測處理；

17、所述安全檢測數(shù)據(jù)處理器圖像去噪的公式為：

18、f(x,y)＝median{g(s,t)},(s,t)∈w；

19、其中，f(x,y)是處理后的圖像，g(s,t)是原始圖像的一個窗口w內(nèi)的像素值，公式通過選擇窗口內(nèi)像素值的中位數(shù)來替換中心像素的值，去除圖像孤立的噪聲點。

20、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案所述安全檢測數(shù)據(jù)處理器對安全檢測圖像采集模塊提取的數(shù)據(jù)分析和判斷，并與礦井副井操車的運行規(guī)律和安全標準相對比，將評估礦井副井操車的運行狀態(tài)和安全風險通過無線信號傳輸器傳輸?shù)桨踩行?，無線信號傳輸器的傳輸距離為5km，傳輸速率為2mbps；

21、所述安全檢測數(shù)據(jù)處理器過程中特征提取公式為：

22、

23、其中：δ為特征值，i表示圖像的灰度值函數(shù)；在二值圖像中，通常取值為0或1，其中1代表目標像素，0代表背景像素；r,s表示圖像中像素點的位置坐標；在離散的數(shù)字圖像中為整數(shù)值，但在連續(xù)的情況下是非整數(shù)；p，q表示矩的階數(shù)。

24、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，所述外環(huán)的外部設置有中間連接體，所述中間連接體的上部設置有第一半圓體。

25、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，所述中間連接體的下部設置有第二半圓體。

26、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，所述第一半圓體的上部設置有上蓋圓扣，所述上蓋圓扣的下側內(nèi)部設置有圓扣卡鉤。

27、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，所述第二半圓體的下部開設有安裝孔。

28、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，所述第一半圓體和所述第二半圓體以及所述中間連接體的內(nèi)部形成圓形空腔，所述旋轉球本體設置在圓形空腔的中心處。

29、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果：在本發(fā)明的方案中：當?shù)V井內(nèi)機械設備開始運行時，產(chǎn)生的振動通過礦井結構傳遞到檢測裝置。此時，旋轉球機構開始發(fā)揮其減震作用，通過精確控制同步電機的旋轉速度和方向，可以實現(xiàn)對旋轉球本體運動的微調(diào)，從而在一定程度上抵消外部振動，通過旋轉球本體為球形或近似球形，這種形狀具有天然的穩(wěn)定性，能夠在多個方向上均勻分散振動能量。當外部振動傳遞到旋轉球本體時，其球形允許在一定范圍內(nèi)自由旋轉，從而抵消部分振動，減少對機器視覺攝像頭的影響，通過旋轉球本體旋轉的緩沖，減少振動對機器視覺攝像頭的影響；

30、通過采用旋轉球機構和環(huán)架機構的結合，有效提升了機器視覺檢測裝置在振動環(huán)境下的穩(wěn)定性，保證了圖像采集的清晰度和準確性。旋轉球機構的減震作用能夠分散振動能量，減少對機器視覺攝像頭的影響，提高了圖像采集的質量。環(huán)架機構的穩(wěn)固支撐為旋轉球機構提供了相對穩(wěn)定的支撐環(huán)境，限制了旋轉球本體的過大位移，同時允許必要的旋轉運動以應對振動。中間連接體與上第二半圓體的結構優(yōu)化增強了整個裝置的結構強度，并實現(xiàn)了裝置的快速安裝與拆卸，便于維護和檢修。圓形空腔的設計為旋轉球機構提供了足夠的空間，保證了其自由旋轉的靈活性。安裝與調(diào)試過程簡單明了，易于操作。啟動與運行過程中，旋轉球機構發(fā)揮其減震作用，減少了振動對機器視覺攝像頭的影響。圖像采集與處理過程中，機器視覺攝像頭在相對穩(wěn)定的環(huán)境下進行圖像采集，確保采集到的圖像清晰、無抖動。維護與檢修方便，定期對檢測裝置進行維護和檢修，包括清潔鏡頭、檢查旋轉球機構和環(huán)架機構的磨損情況、更換圓形墊片等。高平穩(wěn)性實現(xiàn)：通過旋轉球本體、轉動軸、圓形墊片、同步電機與環(huán)架機構協(xié)同工作，共同實現(xiàn)高平穩(wěn)性。

31、通過機器視覺攝像頭、光源傳感器和光源自適應調(diào)節(jié)模塊實現(xiàn)自適應光源過程：機器視覺攝像頭負責采集礦井中的圖像信息。光源傳感器用于檢測礦井內(nèi)的光線強度和色溫。光源自適應調(diào)節(jié)模塊則根據(jù)光源傳感器獲取的光線數(shù)據(jù)進行分析和處理，通過控制光源的驅動電路來實現(xiàn)亮度和色溫的自動調(diào)節(jié)。