[發(fā)明專利]一種基于虛擬雙目視覺的石壁爆破孔檢測(cè)與定位裝置及定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410536210.2
• 申請(qǐng)日: 2014-10-11
• 公開（公告）號(hào): CN104296658A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳從平;黃正
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三峽大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/00
• 分類號(hào): G01B11/00;F42D1/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103
• 代理人: 成鋼

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于測(cè)控技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于虛擬雙目視覺的石壁爆破孔檢測(cè)與定位裝置及定位方法。

背景技術(shù)

在大型土木工程中通常需要對(duì)山體進(jìn)行爆破，一般首先在石壁上鉆孔，然后裝入炸藥。然而，由于野外環(huán)境中石壁很高、表面積大且表面形貌極不規(guī)則，采用人工植入炸藥不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低，且危險(xiǎn)性很高，若采用自動(dòng)化設(shè)備植入炸藥，又因大部分孔洞與設(shè)備上的操作者距離太遠(yuǎn)、孔口形貌不規(guī)則易與小石塊混淆等原因使設(shè)備操作人員經(jīng)常漏裝或錯(cuò)裝許多孔洞，因而需要開發(fā)爆破孔自動(dòng)檢測(cè)與定位裝置，為操作者提供空位置信息，提高炸藥植入的準(zhǔn)確性，降低漏裝率和操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種能夠代替人工自動(dòng)完成石壁爆破孔的檢測(cè)與定位的、基于虛擬雙目視覺的石壁爆破孔檢測(cè)與定位裝置及定位方法。

本發(fā)明的目是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種基于虛擬雙目視覺的石壁爆破孔檢測(cè)與定位裝置，包括攝像機(jī)，攝像機(jī)安裝在多關(guān)節(jié)可移動(dòng)機(jī)械手上，攝像機(jī)通過信號(hào)線與圖像采集卡連接，圖像采集卡與計(jì)算機(jī)連接，多關(guān)節(jié)可移動(dòng)機(jī)械手通過控制模塊與計(jì)算機(jī)連接，視覺模塊通過信號(hào)線與計(jì)算機(jī)連接。

所述的控制模塊上還設(shè)有位移和速度傳感器。

所述的位移和速度傳感器的信號(hào)傳遞給控制模塊。

利用上述裝置定位石壁爆破的方法，包括以下步驟：

1)爆破孔搜索、檢測(cè)：通過控制模塊操控機(jī)械手平移運(yùn)動(dòng)，使攝像機(jī)能夠從兩種不同的視角分別拍攝有爆破孔分布的區(qū)域，并通過圖像采集卡將拍攝的圖片傳輸至視覺模塊，視覺模塊檢測(cè)圖片中的爆破孔并鎖定其中一個(gè)孔為當(dāng)前目標(biāo)孔；

2)目標(biāo)孔三維坐標(biāo)確定：通過視覺模塊中的圖像處理軟件對(duì)孔的圖像進(jìn)行處理，分別獲得在第一視角和第二視角所拍攝圖像中目標(biāo)孔的二維圖像坐標(biāo)P₁(u,v)和P₂(u′,v′)。此時(shí)，若攝像機(jī)處于第二視角時(shí)的光軸平行于其處于第一視角時(shí)的光軸，則可以通過三角關(guān)系求出目標(biāo)孔在以攝像機(jī)(第一視角)為參考的坐標(biāo)系C中的三維坐標(biāo)(X,Y,Z)；

X=Lkd(u-u0)k=Ld(u-u0)Y=Lkd(v0-v)k=Ld(v0-v)Z=Lfkd]]>(k為像元長(zhǎng)度)????(1)

式(1)中，f為相機(jī)焦距，L為兩攝像機(jī)之間的距離，d＝u-u′為視差，(u₀,v₀)相機(jī)成像平面中心點(diǎn)的坐標(biāo)；由此即獲得了目標(biāo)孔中心在攝像機(jī)坐標(biāo)系C中的三維坐標(biāo)；

進(jìn)一步，假設(shè)攝像機(jī)坐標(biāo)系C與機(jī)械手底座坐標(biāo)系O(X₀,Y₀,Z₀)之間的空間轉(zhuǎn)換矩陣為T，其中T中的各參數(shù)由安裝在控制模塊中的位移傳感器實(shí)時(shí)測(cè)得，則可將攝像機(jī)坐標(biāo)系C轉(zhuǎn)換至機(jī)械手坐標(biāo)系O中：