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公开(公告)号：CN112050732A
公开(公告)日：2020-12-08
申请号：CN202010850770.0
申请日：2020-08-21
申请人： 西安科技大学
IPC分类号： G01B11/00
摘要： 本发明公开了一种悬臂式掘进机空间位姿自动检测方法及系统，首先前置防爆相机采集截割臂上的标靶图像，通过视觉测量的方法确定掘进机截割头相对于机体的位姿；计算掘进机机身相对于巷道的位姿；通过后置防爆相机采集巷道顶板上的两相互平行的激光线，并进行激光线图像的预处理、直线特征提取；通过视觉测量的方法确定掘进机机身相对于巷道的初始位姿；再结合全站仪对机身、激光指向仪相对巷道的位姿测量，完成后置防爆相机的外参标定，得到机身相对于巷道的实时位姿；另外将机身实时位姿以及截割头实时位姿在上位机进行实时的图形化界面显示。通过本发明的方法和系统利用视觉测量方法可实现掘进机机身以及截割头的空间位姿自动检测。
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公开(公告)号：CN112066955A
公开(公告)日：2020-12-11
申请号：CN202010858615.3
申请日：2020-08-24
申请人： 西安科技大学
摘要： 本发明公开一种井下动态掘进机机身位姿参数测量方法及系统，建立巷道空间坐标系、全站仪测量坐标和掘进机刚体坐标系；使全站仪测量坐标系和巷道空间坐标系产生相互关系，全站仪测量掘进机机身的目标棱镜坐标则为巷道空间坐标系下的坐标值；目标棱镜在掘进机刚体坐标系下的坐标值是已知的，通过坐标转换，使巷道空间坐标系转换到掘进机机身刚体坐标系，求得掘进机的姿态角。本发明避免了依靠掘进机操作人员用眼去观察激光指向仪在岩石壁上的光斑的位置依靠经验判断掘进机的机身位姿对掘进机机身位姿进行调整，大大地提高了掘进机身的位姿测量精度，避免了超挖、欠挖等现象的发生，提高了工作效率及巷道的掘进质量。
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公开(公告)号：CN111833333A
公开(公告)日：2020-10-27
申请号：CN202010683907.8
申请日：2020-07-16
申请人： 西安科技大学
IPC分类号： G06T7/00 , G06T7/11 , G06T7/62 , G06T7/80 , G06K9/62 , G01C11/06 , G01C11/30 , G01C21/00 , G01C25/00
摘要： 本发明涉及一种基于双目视觉的悬臂式掘进装备位姿测量方法及系统。所述位姿测量方法包括：对所述双目相机进行标定，并根据内参数确定重投影矩阵；利用区域生长方法对红外LED光源图像的光斑区域进行分割，并确定每个光斑分割图像的光斑中心点二维像素坐标；获取前后时刻的两帧双目图像；利用时域特征点匹配法对前后时刻的两帧双目图像的光斑中心点二维像素坐标进行环形匹配，并确定每一帧双目图像匹配后的光斑中心点二维像素坐标；根据匹配后的光斑中心点二维像素坐标确定每一帧双目图像的光斑中心点三维像素坐标；根据每一帧双目图像的光斑中心点三维像素坐标确定悬臂式掘进装备的位姿。采用本发明能够实现精准定位，且实现长距离长时间连续测量。
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公开(公告)号：CN111946340B
公开(公告)日：2022-05-03
申请号：CN202010783915.X
申请日：2020-08-06
申请人： 西安科技大学
摘要： 本发明公开了基于视觉导航的煤矿悬臂式掘进机截割控制方法及系统，首先获取掘进机运行状态信息、掘进机在巷道空间中的姿态角；根据掘进机相对于巷道的位姿以及截割头相对于掘进机机身的位姿，求解截割头相对于巷道断面的位姿；规划截割头的导引轨迹，并求解截割头所需摆动的关节角度回转角和升降角；计算截割头实际测量所得回转角和升降角并与所需摆动的关节角度回转角和升降角比较计算截割头误差，采用模糊PID控制方法，利用DSP控制器输出控制命令通过电液比例阀驱动升降油缸及回转油缸控制截割臂摆动进行位姿偏差修正。本发明将视觉导航控制技术用于悬臂式掘进机的自动截割控制中，利用视觉测量方法实现对截割头位置的检测和精确定位。
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公开(公告)号：CN111833333B
公开(公告)日：2023-10-03
申请号：CN202010683907.8
申请日：2020-07-16
申请人： 西安科技大学
IPC分类号： G06T7/00 , G06T7/11 , G06T7/62 , G06T7/80 , G06V10/75 , G01C11/06 , G01C11/30 , G01C21/00 , G01C25/00
摘要： 本发明涉及一种基于双目视觉的悬臂式掘进装备位姿测量方法及系统。所述位姿测量方法包括：对所述双目相机进行标定，并根据内参数确定重投影矩阵；利用区域生长方法对红外LED光源图像的光斑区域进行分割，并确定每个光斑分割图像的光斑中心点二维像素坐标；获取前后时刻的两帧双目图像；利用时域特征点匹配法对前后时刻的两帧双目图像的光斑中心点二维像素坐标进行环形匹配，并确定每一帧双目图像匹配后的光斑中心点二维像素坐标；根据匹配后的光斑中心点二维像素坐标确定每一帧双目图像的光斑中心点三维像素坐标；根据每一帧双目图像的光斑中心点三维像素坐标确定悬臂式掘进装备的位姿。采用本发明能够实现精准定位，且实现长距离长时间连续测量。
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公开(公告)号：CN112066955B
公开(公告)日：2022-04-29
申请号：CN202010858615.3
申请日：2020-08-24
申请人： 西安科技大学
摘要： 本发明公开一种井下动态掘进机机身位姿参数测量方法及系统，建立巷道空间坐标系、全站仪测量坐标和掘进机刚体坐标系；使全站仪测量坐标系和巷道空间坐标系产生相互关系，全站仪测量掘进机机身的目标棱镜坐标则为巷道空间坐标系下的坐标值；目标棱镜在掘进机刚体坐标系下的坐标值是已知的，通过坐标转换，使巷道空间坐标系转换到掘进机机身刚体坐标系，求得掘进机的姿态角。本发明避免了依靠掘进机操作人员用眼去观察激光指向仪在岩石壁上的光斑的位置依靠经验判断掘进机的机身位姿对掘进机机身位姿进行调整，大大地提高了掘进机身的位姿测量精度，避免了超挖、欠挖等现象的发生，提高了工作效率及巷道的掘进质量。
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公开(公告)号：CN112344937A
公开(公告)日：2021-02-09
申请号：CN202011164836.7
申请日：2020-10-27
申请人： 西安科技大学
IPC分类号： G01C21/20
摘要： 本发明公开了一种基于单棱镜旋转装置的掘进机位姿测量方法及系统。该方法包括：获取全站仪坐标系下第一棱镜在第一位置、第二位置和第三位置的坐标；确定第一位置至中点位置的向量为第一向量，确定第二位置至第三位置的向量为第二向量；根据第一向量和全站仪坐标系的YOZ平面的法向量确定掘进机的偏航角；根据第一向量和全站仪坐标系的XOY平面的法向量确定掘进机的俯仰角；根据第二向量和全站仪坐标系的XOY平面的法向量确定掘进机的横滚角；根据第一位置的坐标、偏航角、俯仰角和横滚角确定掘进机位姿。采用本发明的方法及系统，利用一个棱镜测量得到掘进机位姿，测量简单，实用性强。
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公开(公告)号：CN111946340A
公开(公告)日：2020-11-17
申请号：CN202010783915.X
申请日：2020-08-06
申请人： 西安科技大学
摘要： 本发明公开了基于视觉导航的煤矿悬臂式掘进机截割控制方法及系统，首先获取掘进机运行状态信息、掘进机在巷道空间中的姿态角；根据掘进机相对于巷道的位姿以及截割头相对于掘进机机身的位姿，求解截割头相对于巷道断面的位姿；规划截割头的导引轨迹，并求解截割头所需摆动的关节角度回转角和升降角；计算截割头实际测量所得回转角和升降角并与所需摆动的关节角度回转角和升降角比较计算截割头误差，采用模糊PID控制方法，利用DSP控制器输出控制命令通过电液比例阀驱动升降油缸及回转油缸控制截割臂摆动进行位姿偏差修正。本发明将视觉导航控制技术用于悬臂式掘进机的自动截割控制中，利用视觉测量方法实现对截割头位置的检测和精确定位。
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公开(公告)号：CN112344937B
公开(公告)日：2022-08-16
申请号：CN202011164836.7
申请日：2020-10-27
申请人： 西安科技大学
IPC分类号： G01C21/20
摘要： 本发明公开了一种基于单棱镜旋转装置的掘进机位姿测量方法及系统。该方法包括：获取全站仪坐标系下第一棱镜在第一位置、第二位置和第三位置的坐标；确定第一位置至中点位置的向量为第一向量，确定第二位置至第三位置的向量为第二向量；根据第一向量和全站仪坐标系的YOZ平面的法向量确定掘进机的偏航角；根据第一向量和全站仪坐标系的XOY平面的法向量确定掘进机的俯仰角；根据第二向量和全站仪坐标系的XOY平面的法向量确定掘进机的横滚角；根据第一位置的坐标、偏航角、俯仰角和横滚角确定掘进机位姿。采用本发明的方法及系统，利用一个棱镜测量得到掘进机位姿，测量简单，实用性强。
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公开(公告)号：CN112050732B
公开(公告)日：2022-03-15
申请号：CN202010850770.0
申请日：2020-08-21
申请人： 西安科技大学
IPC分类号： G01B11/00
摘要： 本发明公开了一种悬臂式掘进机空间位姿自动检测方法及系统，首先前置防爆相机采集截割臂上的标靶图像，通过视觉测量的方法确定掘进机截割头相对于机体的位姿；计算掘进机机身相对于巷道的位姿；通过后置防爆相机采集巷道顶板上的两相互平行的激光线，并进行激光线图像的预处理、直线特征提取；通过视觉测量的方法确定掘进机机身相对于巷道的初始位姿；再结合全站仪对机身、激光指向仪相对巷道的位姿测量，完成后置防爆相机的外参标定，得到机身相对于巷道的实时位姿；另外将机身实时位姿以及截割头实时位姿在上位机进行实时的图形化界面显示。通过本发明的方法和系统利用视觉测量方法可实现掘进机机身以及截割头的空间位姿自动检测。
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