【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于滚轮罐耳运行状态检测，特别涉及一种基于点云与图像融合的滚轮罐耳运行状态检测方法及系统。
技术介绍
1、在煤炭开采过程中，立井提升系统扮演着运输煤炭、设备和人员等重要角色。滚轮罐耳作为立井提升系统的重要设备，其工作原理是沿着刚性罐道上下运行工作，从而保障提升系统安全平稳运行。一旦滚轮罐耳出现故障，轻则提升系统无法正常运行，影响煤矿的经济效益，重则危及到工作人员安全。因此，研究滚轮罐耳的运行状态具有重要意义。
2、滚轮罐耳的工作原理为，当滚轮承受水平冲击时，传动轴带动摆臂绕铰接处转动，摆臂压缩缓冲器，从而起到缓冲、消噪的作用。在长期工作过程中，滚轮罐耳会出现轴承损坏、缓冲器损坏、胶轮磨损和零部件损坏等问题。为了避免滚轮罐耳故障造成重大事故，《煤矿安全规程》规定需要对滚轮罐耳进行定期的安全检测，当聚氨酯轮磨损超过一定阈值、罐耳变形以及罐耳即将发生脱落时，需要及时报警停机并更换滚轮罐耳。
3、在日常工作中，由于矿井工作环境的约束，通常采用定期检修和事后维修的方法对滚轮罐耳进行安全检测。其中，定期检修主要采用的检测方式仍然是人工检测，但人工检测受到现场环境、检测水平和检测时间等因素的影响，测量结果的准确度难以保证，同时，人工检测伴随着安全隐患且对煤炭的生产效率产生影响。而事后维修是在故障发生之后的一种补救方案，这都存在着一定的安全隐患，因此，为了避免恶性事故的发生，需要对立井提升滚轮罐耳的运行状态进行实时监测，通过监测得到的相关数据分析立井提升滚轮罐耳的运行状态，对滚轮罐耳的异常状况及时监测，从而确保
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提出一种基于点云与图像融合的滚轮罐耳运行状态检测方法，该方法通过对采集到的滚轮罐耳的点云与图像数据进行融合处理，能够高效、精确地获取滚轮罐耳的运行状态信息，从而为立井提升系统安全运行提供可靠的数据支撑。
2、本专利技术为了实现上述目的，采用如下技术方案：
3、基于点云与图像融合的滚轮罐耳运行状态检测方法，包括如下步骤：
4、步骤1.对激光雷达扫描到的滚轮罐耳数据进行点云特征提取；
5、首先将采集到的罐耳与罐道的点云数据与背景噪声的点云数据进行分离，然后将分离后的罐耳与罐道的点云数据中的倾斜点云校正成正视点云数据，最后基于pointnet网络将校正后的正视点云数据进行聚类分割，得到聚类分割后的点云坐标；
6、步骤2.对采集的滚轮罐耳图像数据进行图像特征提取；
7、首先对采集到的倾斜图像进行校正，再采用otsu阈值的图像分割算法对校正后的滚轮罐耳图像进行分割，再次采用基于数学形态学开运算获取较为光滑的胶轮图像，最后对提取出胶轮图像基于zernike矩的亚像素边缘检测方法，提取出胶轮的外边缘轮廓；
8、步骤3.对点云与图像的信息融合处理并预测滚轮罐耳运行状态；
9、首先通过联合标定获取雷达与相机之间的关系，并求取相机的内参矩阵与外参矩阵，通过获取的转换参数实现点云投影到图像中，然后将获取的融合图像送入alexnet网络，实现滚轮罐耳运行状态的检测。
10、此外，在基于点云与图像融合的滚轮罐耳运行状态检测方法的基础上，本专利技术还提出了一种基于点云与图像融合的滚轮罐耳运行状态检测系统，其采用如下技术方案：
11、基于点云与图像融合的滚轮罐耳运行状态检测系统，包括：
12、点云特征提取模块，用于对激光雷达扫描到的滚轮罐耳数据进行点云特征提取；
13、首先将采集到的罐耳与罐道的点云数据与背景噪声的点云数据进行分离，然后将分离后的罐耳与罐道的点云数据中的倾斜点云校正成正视点云数据，最后基于pointnet网络将校正后的正视点云数据进行聚类分割，得到聚类分割后的点云坐标；
14、图像处理模块，用于对采集的滚轮罐耳图像数据进行图像特征提取；
15、首先对采集到的倾斜图像进行校正，再采用otsu阈值的图像分割算法对校正后的滚轮罐耳图像进行分割，再次采用基于数学形态学开运算获取较为光滑的胶轮图像，最后对提取出胶轮图像基于zernike矩的亚像素边缘检测方法，提取出胶轮的外边缘轮廓；
16、以及融合处理及预测模块，用于对点云与图像的信息融合处理并预测滚轮罐耳运行状态；
17、首先通过联合标定获取雷达与相机之间的关系，并求取相机的内参矩阵与外参矩阵，通过获取的转换参数实现点云投影到图像中，然后将获取的融合图像送入alexnet网络，实现滚轮罐耳运行状态的检测。
18、本专利技术具有如下优点：
19、如上所述，本专利技术述及了一种基于点云与图像融合的滚轮罐耳运行状态检测方法及系统。本专利技术将点云与图像融合算法引入到立井提升系统中滚轮罐耳的动态监测中，智能化程度高，能够及时在故障的萌发阶段发现潜在的问题。本专利技术方法通过融入视觉图像不仅能够解决雷达数据稀疏、测量数据不精确等问题，而且克服了传统机器视觉检测鲁棒性差、可靠性低的缺点，本专利技术通过融合点云与图像信息，能够综合利用彼此的优势，增强环境理解准确性，通过融合点云与图像信息可以提高目标分割与检测的精准度。本专利技术方法能够高效、精确、无损地获取滚轮罐耳的运行状态，进而为立井提升系统安全运行提供可靠的数据支撑。
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1.基于点云与图像融合的滚轮罐耳运行状态检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的滚轮罐耳运行状态检测方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的滚轮罐耳运行状态检测方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的滚轮罐耳运行状态检测方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的滚轮罐耳运行状态检测方法，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的滚轮罐耳运行状态检测方法，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的滚轮罐耳运行状态检测方法，其特征在于，
8.根据权利要求1所述的滚轮罐耳运行状态检测方法，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的滚轮罐耳运行状态检测方法，其特征在于，
10.基于点云与图像融合的滚轮罐耳运行状态检测系统，其特征在于，包括：
【技术特征摘要】
1.基于点云与图像融合的滚轮罐耳运行状态检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的滚轮罐耳运行状态检测方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的滚轮罐耳运行状态检测方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的滚轮罐耳运行状态检测方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的滚轮罐耳运行状态检测方法，其特征在于，
【专利技术属性】
技术研发人员：张昭喜，陆翔，张宏乐，王明钦，白星振，冯宏普，马宁，冯亮，陈旭，李宗，王德强，刘振华，曹帅，王晓鹏，盖森亮，梁军，杨国华，
申请(专利权)人：兖矿能源集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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