[發明專利]一種礦用掘進機位姿監測系統及監測方法

在審

• 申請號: 202010692933.7
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111780666A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 賀文海;郭仲宇
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01C11/00;G01C11/02;G06T7/80;G05D3/10
• 代理公司: 西安吉順和知識產權代理有限公司 61238
• 代理人: 韓景云

本發明提供了一種礦用掘進機位姿監測系統及監測方法，包括安裝于掘進機的攝像機，攝像機在任意時刻都能拍攝三掘進機后方的三個燈，以此測量掘進機機身的位置與姿態參數；其中機身的位置參數是指掘進機機身沿世界坐標系O_w?X_wY_wZ_w中三個坐標軸的平移量；姿態參數是指掘進機機身繞世界坐標系O_w?X_wY_wZ_w中三個坐標軸的轉動角度。利用安裝于掘進機的攝像機4，以及掘進機后方的三個燈，測量掘進機機身的位置與姿態參數；監測過程中，可以同步獲得掘進機機身的六個位姿參數。機身的位置參數是指掘進機機身沿世界坐標系O_w?X_wY_wZ_w中三個坐標軸的平移量；姿態參數是指掘進機機身繞世界坐標系O_w?X_wY_wZ_w中三個坐標軸的轉動角度。

技術領域

本發明涉及監測系統，特別是一種礦用掘進機位姿監測系統及監測方法。

背景技術

煤礦巷道掘進向少人(無人)值守的方向發展，同時煤礦掘進裝備向智能化的方向發展，而掘進機在巷道內的位置與姿態直接影響巷道掘進的精準度，為此，必須準確監測掘進機的位姿參數。

發明內容

本發明的目的是提供一種礦用掘進機位姿監測系統及監測方法，以便能及時獲得礦用掘進機的位姿參數，從而提高巷道掘進的精準度。

本發明的目的是這樣實現的，一種礦用掘進機位姿監測系統，包括安裝于掘進機的攝像機4，以及掘進機后方的三個燈，所述攝像機4在任意時刻都能拍攝三個燈，以此測量掘進機機身的位置與姿態參數；

其中機身的位置參數是指掘進機機身沿世界坐標系O_w-X_wY_wZ_w中三個坐標軸的平移量；姿態參數是指掘進機機身繞世界坐標系O_w-X_wY_wZ_w中三個坐標軸的轉動角度。

還包括上電機3和下電機2，所述攝像機4安裝于上電機3上，上電機3安裝于下電機2上，下電機2安裝于掘進機1的機身上；攝像機4可繞上電機3和下電機2的軸轉動，在掘進機后方安裝有三個不同顏色的燈。

三個不同顏色的燈分別為藍色燈5、紅色燈6、綠色燈7，藍色燈5、紅色燈6、綠色燈7構成三角形分布，測量過程中，上電機3及下電機2的軸分別轉動，帶動攝像機4運動，使攝像機4的鏡頭的主光軸指向藍色燈5、紅色燈6、綠色燈7所構成的三角形的形心位置，以此保證攝像機4在任意時刻都能拍攝到藍色燈5、紅色燈6、綠色燈7。

攝像機4通過USB總線與上位機連接，工作過程中，控制電路通過驅動上電機3、下電機2帶動攝像機4運動，從而保證攝像機4的主光軸能夠指向三個燈所構成的三角形的形心附近；攝像機4獲取包括藍色燈5、紅色燈6、綠色燈7的圖像，生成包括藍色燈5、紅色燈6、綠色燈7的彩色圖片；然后，提取攝像機4所拍攝的一幀彩色圖片，作為原圖像。

控制電路包括：微控制器STM32F103ZET6、電機驅動器L298N、光電編碼器MG513BP30；光電編碼器MG513BP30分別與上電機3、下電機2一體式安裝，上電機3與下電機2為永磁有刷直流減速電機；光電編碼器MG513BP30轉動一周輸出的脈沖數為15000個，微控制器STM32F103ZET6與上位機以串行方式通信。