【技术实现步骤摘要】
一种采煤机摇臂惯性/视觉组合定姿装置标定方法
本专利技术属于采煤机定位定姿
,特别涉及一种采煤机摇臂惯性/视觉组合定姿装置标定方法。
技术介绍
自动化采煤过程中,采煤机是综采工作面落煤和装煤的主要设备,是一种高集成度综采设备。采煤机摇臂是采煤机的重要组成部分,通过测量摇臂姿态,可以实现采煤机截煤轨迹自动测量和自动控制。采煤机摇臂定姿是综采工作面自动化、远程自动控制的关键技术。现有方法主要采用基于标准六面体的标定方法,在惯性测量单元和单目视觉测量单元均安装标准六面体,利用自准直仪、基准平面镜等仪器在精密转台上测量安装误差,该方法操作复杂,对于仪器设备(如自准直仪、转台)和操作人员要求高,需要外部辅助仪器设备提供姿态信息,存在基准传递误差、仪器设备误差等误差,影响了标定效率和精度。
技术实现思路
为了解决上述现有技术的不足,本专利技术提出了一种采煤机摇臂惯性/视觉组合定姿装置标定方法,能够利用转台作为辅助工具,解决采煤机摇臂惯性/视觉组合定姿装置标定问题,具有易于实施,提高标定效率和精度的优点。为了实现上述目的,本专利技术采用了如下的技术方案:一种采煤机摇臂惯性/视觉组合定姿装置标定方法,步骤一:将惯性测量单元3通过工装与单目视觉测量单元2刚性连接,确保惯性测量单元3与单目视觉测量单元2之间不发生相对线位移和相对角位移,将刚性连接好的惯性测量单元3与单目视觉测量单元2安装在双轴转台5上。步骤二:根据信息处理单元4通讯电缆长度,把信息处理单元4安装在双轴转台5上或安装在双轴转台5周边,应确保通讯电缆长度不妨碍双轴转台5的转动。步骤三:将目标特征点单元1安装在双 ...
【技术保护点】
1.一种采煤机摇臂惯性/视觉组合定姿装置标定方法,其特征在于:步骤一:将惯性测量单元(3)通过工装与单目视觉测量单元(2)刚性连接,确保惯性测量单元(3)与单目视觉测量单元(2)之间不发生相对线位移和相对角位移,将刚性连接好的惯性测量单元(3)与单目视觉测量单元(2)安装在双轴转台(5)上;步骤二:根据信息处理单元(4)通讯电缆长度,把信息处理单元(4)安装在双轴转台(5)上或安装在双轴转台(5)的周边,应确保通讯电缆长度不妨碍转台的转动;步骤三:将目标特征点单元(1)安装在双轴转台(5)周边,调节双轴转台(5)的转台内环轴(6),使单目视觉测量单元(2)指向目标特征点单元(1),确保单目视觉测量单元(2)能够对光学特征点(8)成像,记录双轴转台(5)内环角数值,后续保持内环角不变;步骤四:惯性/视觉组合定姿装置开始通电工作,调节双轴转台(5)的转台外环轴(7),使转台外环轴(7)的角度为3°~5°,标记为第一位置;步骤五:信息处理单元(4)记录第一位置的惯性测量俯仰角、航向角θ(0),ψ(0),γ(0)和滚动角和视觉测量俯仰角、航向角和滚动角θc(0),ψc(0),γc(0);步骤六 ...
【技术特征摘要】
1.一种采煤机摇臂惯性/视觉组合定姿装置标定方法,其特征在于:步骤一:将惯性测量单元(3)通过工装与单目视觉测量单元(2)刚性连接,确保惯性测量单元(3)与单目视觉测量单元(2)之间不发生相对线位移和相对角位移,将刚性连接好的惯性测量单元(3)与单目视觉测量单元(2)安装在双轴转台(5)上;步骤二:根据信息处理单元(4)通讯电缆长度,把信息处理单元(4)安装在双轴转台(5)上或安装在双轴转台(5)的周边,应确保通讯电缆长度不妨碍转台的转动;步骤三:将目标特征点单元(1)安装在双轴转台(5)周边,调节双轴转台(5)的转台内环轴(6),使单目视觉测量单元(2)指向目标特征点单元(1),确保单目视觉测量单元(2)能够对光学特征点(8)成像,记录双轴转台(5)内环角数值,后续保持内环角不变;步骤四:惯性/视觉组合定姿装置开始通电工作,调节双轴转台(5)的转台外环轴(7),使转台外环轴(7)的角度为3°~5°,标记为第一位置;步骤五:信息处理单元(4)记录第一位置的惯性测量俯仰角、航向角θ(0),ψ(0),γ(0)和滚动角和视觉测量俯仰角、航向角和滚动角θc(0),ψc(0),γc(0);步骤六:双轴转台(5)保持转台内环轴(6)角位置不变,调节转台外环轴(7),使转台外环轴(7)的角度为8°~10°,标记为第二位置;步骤七:信息处理单元(4)记录第二位置的惯性测量俯仰角、航向角和滚动角θ(1),ψ(1),γ(1)和视觉测量俯仰角、航向角和滚动角θc(1),ψc(1),γc(1);步骤八:信息处理单元(4)利用视觉测量姿态和惯性测量姿态,根据计算公式计算航向安装误差Φ。2.根据权利要求1所述的一种采煤机摇臂惯性/视觉组合定姿装置标定方法,其特征在于:所述的目标特征点单元(1)由4个光学特征点组成,4个特征点共面分布,且呈正方形;单目视觉测量单元(2)与惯性测量单元(3)通过工装刚性连接好后,安装于转台上,确保目标特征点单元(1)的光学特征点(8)全部位于单目视觉测量单元(2)的视场范围内;单目视觉测量单元(2)利用单个相机拍摄目标特征点单元(1)的图像,利用图像上多个特征点之间的相对位置约束关系,求解特征坐标系与单目视觉测量单元(2)体坐标系之间的姿态关系,并将求解出的姿态传送给信息处理单元(4);惯性测量单元(3)包含了三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺,加速度计测量物体在惯性测量单元(3)体坐标系三个轴向上的加速度信号,陀螺测量惯性测量单元(3)体坐标系相对于当地水平地理坐标系的角速度信号,并将角速度和加速度信号传送给信息处理单元(4)。3.根据权利要求1所述的一种采煤机摇臂惯性/视觉组合定姿装置标定方法,其特征在于:所述的信息处理单元(4)接收载体三轴角速度和三轴加速度信号,利用捷联惯导算法,解算惯性测量单元(3)相对于当地水平地理坐标系的姿态;信息处理单元(4)根据视觉姿态和惯性姿态,计算出惯性测量单元(3)体坐标系与单目视觉测量单元(2)体坐标系的航向安装误差;具体计算方法如下:定义图像坐标系:图像左下点为图像坐标系原点,横轴为u轴,纵轴为v轴,图像坐标系以像素数为单位;定义特征坐标系OtXtYtZt:坐标系原点Ot固连在4个目标特征点的几何中心,以4个目标特征点所在平面为YOZ,Xt轴垂直于目标特征点平面向外,Yt轴指天,Zt轴与Xt轴、Yt轴构成右手坐标系;定义单目视觉测量单元(2)体坐标系OcXcYcZc:坐标系原点Oc固连在相机透视投影中心,Xc轴正向沿镜头的光轴指向目标特征点单元(1),Yc轴垂直向上,Zc轴与Xc轴、Yc轴构成右手坐标系;定义惯性测量单元(3)体坐标系ObXbY...
【专利技术属性】
技术研发人员:党宏涛,梁成,许孝敏,张敏,邓淇文,孔令云,
申请(专利权)人:西京学院,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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