一种扒渣机四维度运动位置参量的检测和计算方法技术

一种扒渣机四维度运动位置参量的检测和计算方法，所述方法包括:步骤1，在扒渣机上设置作为参照物的标志物，在扒渣机上方和侧方设置摄像机，通过摄像机拍摄扒渣机当前的运动位置图像；步骤2，对图像进行实时的计算分析，得到扒渣机的旋转角度、俯仰角度、升降高度与前后伸缩距离。本发明专利技术不需要在扒渣机上安装传感器，从而很好的解决避免了传感器检修困难，以及因扒渣机工作时动作频繁且震动，对传感器的检测精度、稳定性和可靠性造成影响的问题。稳定性和可靠性造成影响的问题。稳定性和可靠性造成影响的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种扒渣机四维度运动位置参量的检测和计算方法


[0001]本专利技术涉及冶金行业，具体涉及一种扒渣机四维度运动位置参量的检测和计算方法。

技术介绍

[0002]扒渣机旋转角度、俯仰角度、升降高度与前后伸缩距离的检测，目前主要的技术手段是采用在扒渣机本体上安装传感器的方式直接检测，包括但不限于在旋转轴上安装编码器、在扒渣臂上安装倾角传感器、在液压油缸内安装位置传感器等。扒渣机通常安装在高温、充满金属粉尘的恶劣环境；扒渣机工作时动作频繁且震动较大，对传感器的检测精度、稳定性和可靠性都有十分不利。此外，安装在油缸中的传感器一旦出现故障，检修非常困难。

技术实现思路

[0003]鉴于现有技术中存在的技术缺陷和技术弊端，本专利技术实施例提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种扒渣机四维度运动位置参量的检测和计算方法，具体方案如下：
[0004]一种扒渣机四维度运动位置参量的检测和计算方法，所述方法包括:
[0005]步骤1，在扒渣机上设置作为参照物的标志物，在扒渣机上方和侧方设置摄像机，通过摄像机拍摄扒渣机当前的运动位置图像；
[0006]步骤2，对图像进行实时的计算分析，得到扒渣机的旋转角度、俯仰角度、升降高度与前后伸缩距离。
[0007]进一步地，步骤2中，对图像进行实时的计算分析，得到扒渣机的旋转角度具体包括：
[0008]步骤2.11，将扒渣机旋转至0
°
位置后保持静止，并获取该时刻扒渣机上方摄像机拍摄的图像，在扒渣机上方的摄像机拍摄的图像上沿扒渣机方向画一条辅助线M，辅助线M与扒渣机渣臂轴线重合，即穿过扒渣机旋转角度检测用的标志物的几何中心点和扒渣机旋转轴中心；
[0009]在扒渣机上方的摄像机拍摄的图像上，测量出旋转角度计算用的标志物的几何中心点至扒渣机旋转轴中心的物理距离L
sw
；
[0010]在扒渣机上方摄像机拍摄的图像上，于扒渣机尾部另画一条辅助线N，令辅助线N在图像上的长度为l
a
，对应的实际物理长度为L
a
，进而可计算出物像比k
a
；
[0011][0012]任取辅助线M上的两个点P(x1,y1)，P(x2,y2)，可得到辅助线M在图像上的直线方程；
[0013]A
s
·
x+B
s
·
y+C
s
＝0；
[0014]其中，A
s
＝y2–
y1；B
s
＝x1–
x2；C
s
＝x2·
y1–
x1·
y2；
[0015]步骤2.12，当扒渣机运行到任意位置时，通过扒渣机上方摄像机实时采集扒渣机的图像，基于物体识别与跟踪的神经网络模型，获得图像中标志物当前的位置信息，并获取标志物的几何中心点在图像上的坐标P
s
(x0,y0)；
[0016]计算P
s
(x0,y0)至辅助线M的实际物理距离L
p
；
[0017][0018]对于尾部不做俯仰动作的扒渣机，计算扒渣机旋转角度为：
[0019][0020]对于尾部既做旋转动作又作俯仰动作的扒渣机，通过俯仰角度θ修正扒渣机旋转角度得到扒渣机旋转角度为：
[0021][0022]计算出扒渣机旋转角度后，根据P
s
(x0,y0)与辅助线M在图像上的相对位置，修正扒渣机旋转角度的正负符号。
[0023]进一步地，步骤2中，对图像进行实时的计算分析，得到扒渣机的俯仰角度具体包括：
[0024]步骤2.21，将扒渣机俯仰至水平位置后保持静止，此时俯仰角认为是0
°
，并获取该时刻扒渣机侧面摄像机拍摄的图像，在扒渣机侧面摄像机拍摄的图像上沿扒渣机方向画一条辅助线J，辅助线J与扒渣机渣臂轴线重合，即穿过扒渣机俯仰角度检测用标志物的几何中心点和扒渣机俯仰轴中心；
[0025]在扒渣机侧面摄像机拍摄的图像上，测量出俯仰角度计算用的标志物的几何中心点至扒渣机俯仰轴中心的物理距离；
[0026]在扒渣机侧面摄像机拍摄的图像上，于扒渣机上另画一条辅助线K，令辅助线K在图像上的长度为l
b
，对应的实际物理长度为L
b
；进而可计算出物像比k
b
；
[0027][0028]任取辅助线J上的两个点P(x3,y3)，P(x4,y4)，可得到辅助线J在图像上的直线方程：
[0029]A
t
·
x+B
t
·
y+C
t
＝0；
[0030]其中，A
t
＝y4–
y3，B
t
＝x3–
x4，C
t
＝x4·
y3–
x3·
y4；
[0031]步骤2.22，当扒渣机运行到任意位置时，通过扒渣机侧方摄像机实时采集扒渣机的图像，基于物体识别与跟踪的神经网络模型，获得图像中标志物当前的位置信息，并获取标志物的几何中心点在图像上的坐标P
t
(x0,y0)；
[0032]计算P
t
(x0,y0)至辅助线J的实际距离L
q
；
[0033][0034]对于尾部不做俯仰动作的扒渣机，计算扒渣机俯仰角度θ为：
[0035][0036]对于尾部既做旋转动作又作俯仰动作的扒渣机，通过旋转角度修正扒渣机俯仰角度θ为：
[0037][0038]计算出扒渣机俯仰角度θ后，根据P
t
(x0,y0)与辅助线J在图像上的相对位置，修正扒渣机旋转角度的正负符号。
[0039]进一步地，对图像进行实时的计算分析，得到扒渣机的升降高度具体包括：
[0040]步骤2.31，将扒渣机本体降至最低位置后保持静止，并获取该时刻扒渣机侧面摄像机拍摄的图像，在扒渣机侧面摄像机拍摄的图像上，沿扒渣机底座画一条平行于地坪基础的辅助线S；
[0041]在扒渣机侧面摄像机拍摄的图像上，测量出升降高度计算用的标志物的几何中心点至辅助线S的物理距离；
[0042]在扒渣机侧面摄像机拍摄的图像上，于扒渣机上另画一条辅助线T，令辅助线T在图像上的长度为l
c
，对应的实际物理长度为L
c
；进而可计算出物像比k
c
；
[0043][0044]任取辅助线S上的两个点P(x5,y5)，P(x6,y6)，可得到辅助线S在图像上的直线方程；
[0045]A
h
·
x+B
h
·
y+C
h
＝0；
[0046]其中，A
h
＝y6–
y5，B
h
＝x5–
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扒渣机四维度运动位置参量的检测和计算方法，其特征在于，所述方法包括:步骤1，在扒渣机上设置作为参照物的标志物，在扒渣机上方和侧方设置摄像机，通过摄像机拍摄扒渣机当前的运动位置图像；步骤2，对图像进行实时的计算分析，得到扒渣机的旋转角度、俯仰角度、升降高度与前后伸缩距离。2.根据权利要求1所述的扒渣机四维度运动位置参量的检测和计算方法，其特征在于，步骤2中，对图像进行实时的计算分析，得到扒渣机的旋转角度具体包括：步骤2.11，将扒渣机旋转至0
°
位置后保持静止，并获取该时刻扒渣机上方摄像机拍摄的图像，在扒渣机上方的摄像机拍摄的图像上沿扒渣机方向画一条辅助线M，辅助线M与扒渣机渣臂轴线重合，即穿过扒渣机旋转角度检测用的标志物的几何中心点和扒渣机旋转轴中心；在扒渣机上方的摄像机拍摄的图像上，测量出标志物的几何中心点至扒渣机旋转轴中心的物理距离L
sw
；在扒渣机上方摄像机拍摄的图像上，于扒渣机尾部另画一条辅助线N，令辅助线N在图像上的长度为l
a
，对应的实际物理长度为L
a
，进而可计算出物像比k
a
；任取辅助线M上的两个点P(x1,y1)，P(x2,y2)，可得到辅助线M在图像上的直线方程；A
s
·
x+B
s
·
y+Cs＝0；其中，A
s
＝y2–
y1；B
s
＝x1–
x2；C
s
＝x2·
y1–
x1·
y2；步骤2.12，当扒渣机运行到任意位置时，通过扒渣机上方摄像机实时采集扒渣机的图像，获得图像中标志物当前的位置信息，并获取标志物的几何中心点在图像上的坐标P
s
(x0,y0)；计算P
s
(x0,y0)至辅助线M的实际物理距离L
p
；对于尾部不做俯仰动作的扒渣机，计算扒渣机旋转角度为：对于尾部既做旋转动作又作俯仰动作的扒渣机，通过俯仰角度θ修正扒渣机旋转角度得到扒渣机旋转角度为：计算出扒渣机旋转角度后，根据P
s
(x0,y0)与辅助线M在图像上的相对位置，修正扒渣机旋转角度的正负符号。3.根据权利要求1所述的扒渣机四维度运动位置参量的检测和计算方法，其特征在于，步骤2中，对图像进行实时的计算分析，得到扒渣机的俯仰角度具体包括：
步骤2.21，将扒渣机俯仰至水平位置后保持静止，并获取该时刻扒渣机侧面摄像机拍摄的图像，在扒渣机侧面摄像机拍摄的图像上沿扒渣机方向画一条辅助线J，辅助线J与扒渣机渣臂轴线重合，即穿过扒渣机俯仰角度检测用标志物的几何中心点和扒渣机俯仰轴中心；在扒渣机侧面摄像机拍摄的图像上，测量出标志物的几何中心点至扒渣机俯仰轴中心的物理距离；在扒渣机侧面摄像机拍摄的图像上，于扒渣机上另画一条辅助线K，令辅助线K在图像上的长度为l
b
，对应的实际物理长度为L
b
；进而可计算出物像比k
b
；任取辅助线J上的两个点P(x3,y3)，P(x4,y4)，可得到辅助线J在图像上的直线方程：A
t
·
x+B
t
·
y+C
t
＝0；其中，A
t
＝y4–
y3，B
t
＝x3–
x4，C
t
＝x4·
y3–
x3·
y4；步骤2.22，当扒渣机运行到任意位置时，通过扒渣机侧方摄像机实时采集扒渣机的图像，获得图像中标志物当前的位置信息，并获取标志物的几何中心点在图像上的坐标P
t
(x0,y0)；计算P
t
(x0,y0)至辅助线J的实际距离L
q
；对于尾部不做俯仰动作的扒渣机，计算扒渣机俯仰角度θ为：对于尾部既做旋转动作又作俯仰动作的扒渣机，通过旋转角度修正扒渣机俯仰角度θ为：计算出扒渣机俯...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴经纬，黄杏往，
申请(专利权)人：中冶南方工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：