[發(fā)明專利]一種基于線結(jié)構(gòu)光掃描的巷道多目視覺(jué)測(cè)量方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110163869.8
• 申請(qǐng)日: 2021-02-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112945121B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊洪濤;于印;許吉禪;曹亞南;梁鵬程
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/16
• 分類號(hào): G01B11/16
• 代理公司: 北京同輝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11357
• 代理人: 饒富春

1.一種基于線結(jié)構(gòu)光掃描的巷道多目視覺(jué)測(cè)量裝置，包括第一組立式雙目相機(jī)(1)和巷道車(2)，其特征在于，所述巷道車(2)上設(shè)有旋轉(zhuǎn)測(cè)量臺(tái)(3)，通過(guò)設(shè)在所述巷道車(2)內(nèi)的步進(jìn)電機(jī)(8)驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)組件水平往返擺動(dòng)180°，所述旋轉(zhuǎn)測(cè)量臺(tái)(3)上設(shè)有平臺(tái)雙目相機(jī)(4)和激光線掃描測(cè)頭(5)，所述平臺(tái)雙目相機(jī)(4)和激光線掃描測(cè)頭(5)均與旋轉(zhuǎn)測(cè)量臺(tái)(3)固定連接，沿巷道(7)縱深方向陣列設(shè)置多組第一組立式雙目相機(jī)(1)，所述巷道車(2)設(shè)有配合第一組立式雙目相機(jī)(1)觀測(cè)的標(biāo)志靶標(biāo)用于跟蹤所述巷道車(2)的位置坐標(biāo)；

所述擺動(dòng)組件包括擺桿(15)、滑塊(16)、支撐桿(19)和固定板(20)，所述擺桿(15)一端與固定座(14)鉸接，所述固定座(14)與巷道車(2)車體固定連接，所述擺桿(15)另一端與支撐桿(19)上的第二圓桿(192)鉸接，所述旋轉(zhuǎn)測(cè)量臺(tái)(3)與支撐桿(19)遠(yuǎn)離第二圓桿(192)端固定連接，所述第二圓桿(192)遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)測(cè)量臺(tái)(3)端設(shè)有第一圓桿(191)，所述固定板(20)開(kāi)設(shè)有容納支撐桿(19)的矩形槽(22)，所述固定板(20)側(cè)面開(kāi)設(shè)有第一滑槽(21)與矩形槽(22)貫通，所述第一滑槽(21)由V型槽和直槽組合而成，V型槽位于直槽中間，所述第一圓桿(191)收納在第一滑槽(21)內(nèi)沿第一滑槽(21)滑動(dòng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于線結(jié)構(gòu)光掃描的巷道多目視覺(jué)測(cè)量裝置，其特征在于，所述擺動(dòng)組件包括步進(jìn)電機(jī)(8)、減速箱(9)和轉(zhuǎn)軸(12)，所述轉(zhuǎn)軸(12)與巷道車(2)車體轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述旋轉(zhuǎn)測(cè)量臺(tái)(3)與轉(zhuǎn)軸(12)一端固定連接，所述轉(zhuǎn)軸(12)另一端通過(guò)聯(lián)軸器(10)與減速箱(9)的輸出軸固定連接，所述減速箱(9)輸入軸與所述步進(jìn)電機(jī)(8)輸出軸固定連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于線結(jié)構(gòu)光掃描的巷道多目視覺(jué)測(cè)量裝置，其特征在于，所述擺桿(15)上開(kāi)設(shè)有第二滑槽(151)，所述第二滑槽(151)內(nèi)設(shè)有滑塊(16)，所述滑塊(16)與第二滑槽(151)滑動(dòng)連接，所述滑塊(16)遠(yuǎn)離固定座(14)側(cè)設(shè)有連桿(17)，所述連桿(17)一端與滑塊(16)鉸接，所述連桿(17)另一端與一端轉(zhuǎn)軸(12)鉸接，所述轉(zhuǎn)軸(12)與巷道車(2)車體轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述轉(zhuǎn)軸(12)另一端與驅(qū)動(dòng)巷道車(2)運(yùn)動(dòng)的電機(jī)輸出軸固定連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于線結(jié)構(gòu)光掃描的巷道多目視覺(jué)測(cè)量裝置的測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：將所述激光線掃描測(cè)頭(5)和所述平臺(tái)雙目相機(jī)(4)固定安裝在所述旋轉(zhuǎn)測(cè)量臺(tái)(3)上；線結(jié)構(gòu)光對(duì)巷道表面進(jìn)行180°循環(huán)掃描的同時(shí)；平臺(tái)雙目相機(jī)(4)對(duì)照射在巷道表面的線結(jié)構(gòu)光進(jìn)行拍照采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)巷道某一位置截面進(jìn)行全面掃描采集，解決被測(cè)對(duì)象因遮擋而影響圖像采集問(wèn)題，獲得巷道某一位置截面全部真實(shí)信息；

步驟二：所述巷道車(2)根據(jù)自主規(guī)劃路徑向前移動(dòng)；所述激光線掃描測(cè)頭(5)對(duì)整個(gè)巷道表面進(jìn)行掃描的同時(shí)；所述平臺(tái)雙目相機(jī)(4)對(duì)整個(gè)巷道表面進(jìn)行采集，使得整個(gè)巷道表面被全部掃描采集；

步驟三：所述巷道車(2)車身貼標(biāo)志靶標(biāo)；所述第一組立式雙目相機(jī)(1)通過(guò)標(biāo)志靶標(biāo)對(duì)所述巷道車進(jìn)行位置跟蹤測(cè)量，從而反推得到所述激光線掃描測(cè)頭和所述平臺(tái)雙目相機(jī)的位置，最終得到一段巷道表面的三維信息；

步驟四：所述巷道車(2)行駛100米后，所述第二組立式雙目相機(jī)對(duì)巷道車(2)的位置進(jìn)行接龍式追蹤；依此類推，結(jié)合巷道內(nèi)每隔100米固定安裝的多組立式雙目相機(jī)追蹤巷道車(2)位置，最終得到整個(gè)巷道表面的三維信息，這樣可以有效解決了測(cè)量范圍有限并實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)傳遞，使得空間坐標(biāo)點(diǎn)歸一化，實(shí)現(xiàn)后期的空間坐標(biāo)點(diǎn)重構(gòu)，最終構(gòu)建出整個(gè)巷道表面的幾何模型；

所述旋轉(zhuǎn)測(cè)量臺(tái)(3)與巷道車(2)之間設(shè)有擺動(dòng)組件，所述擺動(dòng)組件包括擺桿(15)、滑塊(16)、支撐桿(19)和固定板(20)，所述擺桿(15)一端與固定座(14)鉸接，所述固定座(14)與巷道車(2)車體固定連接，所述擺桿(15)另一端與支撐桿(19)上的第二圓桿(192)鉸接，所述旋轉(zhuǎn)測(cè)量臺(tái)(3)與支撐桿(19)遠(yuǎn)離第二圓桿(192)端固定連接，所述第二圓桿(192)遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)測(cè)量臺(tái)(3)端設(shè)有第一圓桿(191)，所述固定板(20)開(kāi)設(shè)有容納支撐桿(19)的矩形槽(22)，所述固定板(20)側(cè)面開(kāi)設(shè)有第一滑槽(21)與矩形槽(22)貫通，所述第一滑槽(21)由V型槽和直槽組合而成，V型槽位于直槽中間，所述第一圓桿(191)收納在第一滑槽(21)內(nèi)沿第一滑槽(21)滑動(dòng)。