[實用新型]一種基于攝像機與激光測距傳感器聯合定位爆破孔的裝置

有效

• 申請號: 201420588665.4
• 申請日: 2014-10-11
• 公開（公告）號: CN204086539U
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 陳從平;黃正
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G01S17/08
• 分類號: G01S17/08;G01S11/12;G01B11/00;G01C3/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

技術領域

本實用新型涉及測控技術領域，具體涉及到一種基于攝像機與激光測距傳感器聯合定位爆破孔的裝置。

背景技術

在大型土木工程中通常需要對山體進行爆破，一般首先在石壁上鉆孔，然后裝入炸藥。然而，由于野外環境中石壁很高、表面積大且表面形貌極不規則，采用人工植入炸藥不僅勞動強度大、效率低，且危險性很高，若采用自動化設備植入炸藥，又因大部分孔洞與設備上的操作者距離太遠、孔口形貌不規則易與小石塊混淆等原因使設備操作人員經常漏裝或錯裝許多孔洞，因而需要開發爆破孔自動檢測與定位裝置，為操作者提供爆破孔的空間位置信息，提高炸藥植入的準確性，降低漏裝率和操作者的勞動強度。

實用新型內容

本實用新型提供一種基于攝像機與激光測距傳感器聯合定位爆破孔的裝置，該裝置能夠為操作者提供爆破孔的空間位置信息，提高炸藥植入的準確性，降低漏裝率和操作者的勞動強度。

本實用新型的目的是這樣實現的：一種基于攝像機與激光測距傳感器聯合定位爆破孔的裝置，包括機械手，在機械手上安裝有攝像機和激光測距傳感器，攝像機通過圖像采集卡及視覺模塊與計算機連接；激光測距傳感器及機械手通過控制模塊與計算機連接。

所述的機械手上還設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計算機。

本實用新型提供的基于攝像機與激光測距傳感器聯合定位爆破孔的裝置，通過攝像機將爆破孔定位，再通過激光測距傳感器得到距離信息，達到將爆破孔進行三維定位的目的，利用機械手即可完成炸藥植入作業。本實用新型具有炸藥植入的準確性高，漏裝率低的特點，降低了操作者的勞動強度。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

圖1是本實用新型的結構示意圖。

圖2是本實用新型的系統原理圖。

圖3是本實用新型得到的爆破孔圖像。

具體實施方式

本實用新型的結構如圖1所示：一種基于攝像機與激光測距傳感器聯合定位石壁爆破孔的裝置，包括機械手7，在機械手7上安裝有攝像機1和激光測距傳感器8，攝像機1通過圖像采集卡2及視覺模塊4與計算機3連接；激光測距傳感器8及機械手7通過控制模塊5與計算機3連接。

本實用新型的工作原理如下：利用攝像機1對石壁上的孔進行搜索，搜索過程中若視覺模塊4判斷拍攝區域內有孔，則在視域中分割、鎖定各孔；若出現同一幅圖像中拍攝到多個孔的情況下，則鎖定某一孔為當前目標孔以備機械手植入炸藥。

通過視覺模塊4中的圖像處理軟件對孔的圖像進行處理，得到孔的圖像二維坐標，再結合正式工作前現場標定的攝像系統參數矩陣，可以求得由攝像機坐標原點指向目標孔中心的空間直線；

控制模塊5發指令調整激光測距傳感器8對準空間直線方向進行測距，所獲得的數據即為目標孔與激光測距傳感器8之間的距離，進一步換算到機械手固定參考坐標系中，由此得到了目標孔的空間三維坐標，即可引導機械手植入炸藥。

以上過程中運動的移及坐標數據均以機械手底座為基準參考坐標系，正式工作前需在現場對攝像機進行標定；工作過程中通過安裝在機械手上的位移、速度傳感器實時獲取攝像機、激光測距傳感器以及機械手末端執行機構相對于該參考坐標系的空間位置，進而可通過控制軟件計算獲取其他需要的相對坐標數據，同時獲得了機械手末端執行器與目標孔間在各方向上的相對距離。

本實用新型中取得爆破孔二維及三維坐標的過程如下：

將得到的孔的圖像中的孔進行分割，并鎖定一個孔為當前目標孔，對給定圖像，可知目標孔在圖像中的二維坐標I(u,v)，首先將其轉化為以攝像機為參考的坐標系C(X,Y,Z)中，結果為：