[實(shí)用新型]一種基于虛擬雙目視覺的石壁爆破孔檢測與定位裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420587831.9
• 申請日: 2014-10-11
• 公開（公告）號: CN204202556U
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳從平;黃正
• 申請（專利權(quán)）人: 三峽大學(xué)
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: 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

本實(shí)用新型屬于測控技術(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

本實(shí)用新型提供一種能夠代替人工自動(dòng)完成石壁爆破孔的檢測與定位的、基于虛擬雙目視覺的石壁爆破孔檢測與定位裝置。

本實(shí)用新型的目是這樣實(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傳遞給控制模塊。

本實(shí)用新型提供的基于虛擬雙目視覺的石壁爆破孔檢測與定位裝置，通過機(jī)械手的平移運(yùn)動(dòng)，攝像機(jī)能夠從兩個(gè)不同的視角拍攝同一孔域的圖像，并將圖像通過采集卡送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，通過本實(shí)用新型提供的方法，能夠準(zhǔn)確將石壁上的孔定位，以便于采用機(jī)械的方式在孔中植入炸藥，本實(shí)用新型能夠克服操作者距離孔口遠(yuǎn)、孔口形貌不規(guī)則易與小石塊混淆等問題而準(zhǔn)確定位爆破孔，可代替人員操作，降低安全生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)組成示意圖。

圖2a、圖2b是預(yù)處理后的爆破孔圖像。

圖3是爆破孔虛擬雙目標(biāo)定模型圖，圖3中f為攝像機(jī)焦距，是由相機(jī)決定的已知量；(u₀,v₀)是相機(jī)成像平面中心點(diǎn)的坐標(biāo)，P為目標(biāo)孔中心，P₁，P₂分別為孔中心P在攝像機(jī)兩不同拍攝視角中的成像坐標(biāo)；u、u’分別為P在兩不同視角下攝像機(jī)中成像的橫坐標(biāo)；C、C’分別為攝像機(jī)在兩不同拍攝視角時(shí)的坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

以下是本實(shí)用新型的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本實(shí)用新型并不限于這些實(shí)施例。

本實(shí)用新型提供的基于虛擬雙目視覺的石壁爆破孔檢測與定位裝置結(jié)構(gòu)如下：如圖1所示，包括攝像機(jī)1，攝像機(jī)1安裝在多關(guān)節(jié)可移動(dòng)機(jī)械手7上，攝像機(jī)1通過信號線與圖像采集卡2連接，圖像采集卡2與計(jì)算機(jī)連接，多關(guān)節(jié)可移動(dòng)機(jī)械手7通過控制模塊5與計(jì)算機(jī)3連接，控制模塊中包含有速度和位移傳感器，視覺模塊4通過信號線與計(jì)算機(jī)3連接。

以下為本實(shí)用新型的一個(gè)操作實(shí)例：

通過機(jī)械手7的平移運(yùn)動(dòng)，攝像機(jī)1能夠從兩個(gè)不同的視角拍攝同一孔域6的圖像,并將圖像通過采集卡2送入計(jì)算機(jī)。視覺模塊4常規(guī)的圖象處理軟件的去噪、增強(qiáng)等操作分別對兩幅圖像進(jìn)行處理，搜索圖像中孔域并鎖定其中一孔為當(dāng)前目標(biāo)孔(如孔2)，如圖2a所示。

通過視覺模塊4中的圖像處理軟件對目標(biāo)孔的圖像進(jìn)行處理，分別獲得其在第一視角和第二視角中的二維圖像坐標(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)1(第一視角)為參考的坐標(biāo)系C中的三維坐標(biāo)(X,Y,Z)。

根據(jù)圖3所示的爆破孔的雙目標(biāo)定模型圖，可得：