一种基于线扫描技术的多目立体视觉巷道形变监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于线扫描技术的多目立体视觉巷道形变监测装置，涉及煤矿巷道监测技术领域，包括巷道和智能调节旋转测量平台，巷道墙壁两侧安装有第一组追踪相机和第二组追踪相机，所述第一组追踪相机和第二组追踪相机均设置有多个,智能调节旋转测量平台固定安装在标识板上部，标识板固定安装在智能升降平台上，且智能升降平台安装在煤矿智能升降机器人内部，本发明专利技术巷道形变监测装置结构简单轻便、响应快速、测量空间开阔、测量精度高，能够持续性的实时无死角在线监测煤矿巷道复杂曲面形变量，为巷道灾害防治提供一种新的可靠的技术手段。手段。手段。

A multi eye stereo vision tunnel deformation monitoring device based on line scanning technology

【技术实现步骤摘要】
一种基于线扫描技术的多目立体视觉巷道形变监测装置


[0001]本专利技术涉及煤矿巷道监测
，具体的是一种基于线扫描技术的多目立体视觉巷道形变监测装置。

技术介绍

[0002]煤炭是工业发展的基础能源和重要原料。煤矿巷道支撑着整个煤层，为采矿提升、运输、通风、排水、动力供应等提供着非常必要的条件。当前，人工地下开采是煤炭的主要生产方式，随着煤炭开采强度和开采深度的不断加大，煤矿巷道的变形破坏会阻断井下交通，增大矿井通风阻力，损坏生产设备，造成人员伤亡，严重威胁煤矿的安全生产。
[0003]煤矿巷道形变是指巷道岩层在外力因素作用下会产生形状和尺寸变化，国内外学者对巷道岩层的形变研究采用了多种测量方法和装置，大量的巷道形变数据为巷道形变理论的发展提供了有力依据。按工作原理可将其分为机械测法、电测法、声波测法、激光测法等。机械测法在工程实际应用中最为常见，它是在机械传动系统中将金属构件因受到外力产生的弹性形变放大，然后在示数器上显示相应数值。电测法随着电子信息检测技术的发展被应用，它是利用传感器将巷道的形变量转换为电信号，然后显示在仪器上。声波测法是利用速度、时间与位移三者之间的关系，通过声波发射和碰壁返回被接受的时间差与声波在空气中的传播速度，计算出发射点与墙壁之间的距离。激光测法利用激光发射点与巷道壁面之间的距离反应巷道形变。但是，这些监测巷道形变的方法存在着明显的不足，一方面，没有考虑巷道变形的实时性、持续性、速度不一致性、位置突变性以及大范围性。另一方面，没有考虑巷道内恶劣的环境因素对测量精度的影响。<br/>[0004]目前，立体视觉技术基于计算机视觉技术的发展，被广泛应用到工业、天文气象以及空间信息等其他领域。立体视觉测量技术也被应用到矿山方面，对矿山开采过程中的地表、岩体、隧道断面、边坡和巷道等进行检测，使用一到两个相机对其进行拍照，然后利用开发的视觉计算原理对其图像特征信息进行处理，从而获得被测对象的形变信息。随着计算机图像处理能力的提高以及相机成本的降低，多目立体视觉测量技术基于双目立体视觉测量技术基础上得到越来越多的重视。多目立体视觉测量原理根据测量要求，可将被测对象分成若干个测量区域，每个子区域的测量数据由双目立体视觉系统测得，选取其中一个子区域的摄像机坐标系作为世界坐标系，把其他区域的测量数据统一融合到同一个世界坐标下，从而实现被测对象更广区域的测量。
[0005]煤矿巷道遍布于整个煤矿开采区内，范围大，现有的单目和双目立体视觉测量系统对煤矿巷道的测量存在明显的不足之处。一方面，无法对煤矿巷道进行整体视觉测量，只能获得局部区域信息，测量范围有限。另一方面，煤矿巷道结构和环境复杂，障碍物的遮挡以及光线的明暗，导致视线无法到达某些区域进行检测。另外，由于巷道内某些其他环境影响因素的存在，视觉测量系统的坐标基准容易变动，空间点坐标变动大以及定位困难等问题，导致空间点云重构困难，巷道表面几何模型构建精度低。
[0006]因此，需要开发一种能够对煤矿巷道复杂曲面形变量进行稳定精确测量、结构简
单轻便、快速响应、测量空间开阔等特点的测量系统，实时无死角的在线监测煤矿巷道复杂曲面形变量，为巷道灾害防治提供一种新的可靠的技术手段。

技术实现思路

[0007]为解决上述
技术介绍
中提到的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于线扫描技术的多目立体视觉巷道形变监测装置，本专利技术巷道形变监测装置结构简单轻便、响应快速、测量空间开阔、测量精度高，能够持续性的实时无死角在线监测煤矿巷道复杂曲面形变量，为巷道灾害防治提供一种新的可靠的技术手段。
[0008]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0009]一种基于线扫描技术的多目立体视觉巷道形变监测装置，包括巷道和智能调节旋转测量平台，巷道墙壁两侧安装有第一组追踪相机和第二组追踪相机，所述第一组追踪相机和第二组追踪相机均设置有多个,智能调节旋转测量平台固定安装在标识板上部，标识板固定安装在智能升降平台上，且智能升降平台安装在煤矿智能升降机器人内部；
[0010]所述智能调节旋转测量平台由测量相机、智能调节平台、激光线扫描器、扫描器夹具、旋转轴、第一联轴器、电机滚珠滑台传动模组支架和第一伺服电机组成；
[0011]所述智能升降平台由升降板、滑轨、滑块、滑块轴座、升降支撑臂、轴座、升降转轴、圆锥滚子轴承、丝杆轴承座、丝杆螺母、丝杆转轴、丝杆、电机传动座、第二联轴器、行星减速器、第二伺服电机和机器人底板组成。
[0012]进一步地，所述测量相机和激光线扫描器安装在智能调节平台上，所述智能调节平台通过旋转轴、第一联轴器、电机滚珠滑台传动模组支架与第一伺服电机相连。
[0013]进一步地，所述标识板安装在升降板上，所述升降板底部安装有滑轨，且依次通过滑块、滑块轴座、升降支撑臂、升降转轴、丝杆转轴、丝杆螺母与丝杆相连，所述丝杆通过第二联轴器和行星减速器安装在第二伺服电机上，所述圆锥滚子轴承安装在丝杆轴承座上，所述丝杆轴承座和电机传动座固定安装在所述机器人底板上。
[0014]进一步地，所述智能调节平台上设有刻度滑槽，所述测量相机和激光线扫描器滑动连接。
[0015]进一步地，所述智能调节旋转测量平台通过第一伺服电机智能调节旋转拍照角度，所述智能调节旋转测量平台可以进行三百六十度的循环转动。
[0016]进一步地，所述标识板分别位于煤矿智能升降机器人前进方向的左边、右边和后边，所述标识板外表面贴有使用高反光材料的编码标识点，所述第一组追踪相机通过识别标识板上的编码标识点进行位姿追踪。
[0017]进一步地，所述智能升降平台通过第二伺服电机调节智能调节旋转测量平台的扫描拍照高度，所述智能调节旋转测量平台可以获得最佳测量高度。
[0018]进一步地，所述煤矿智能升降机器人自主规划所述智能调节旋转测量平台的扫描拍照路径，所述智能调节旋转测量平台可以获得最佳测量位置。
[0019]本专利技术的有益效果：巷道形变监测装置结构简单轻便、响应快速、测量空间开阔、测量精度高，能够持续性的实时无死角在线监测煤矿巷道复杂曲面形变量，为巷道灾害防治提供一种新的可靠的技术手段。
附图说明
[0020]下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。
[0021]图1是本专利技术整体结构示意图；
[0022]图2为本专利技术智能调节旋转测量平台的结构图；
[0023]图3为本专利技术智能升降平台的结构图。
[0024]图中：1、巷道；2、第一组追踪相机；3、第二组追踪相机；4、智能调节旋转测量平台；401、测量相机；402、智能调节平台；403、激光线扫描器；404、扫描器夹具；405、旋转轴；406、第一联轴器；407、电机滚珠滑台传动模组支架；408、第一伺服电机；5、智能升降平台；501、升降板；502、滑轨；503、滑块；504、滑块轴座；505、升降支撑臂；506、轴座；507、升降转轴；508、圆锥滚子轴承；509、丝杆轴承座；510、丝杆螺母；511、丝杆转轴；512、丝杆；51本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于线扫描技术的多目立体视觉巷道形变监测装置，包括巷道(1)和智能调节旋转测量平台(4)，其特征在于，巷道(1)墙壁两侧安装有第一组追踪相机(2)和第二组追踪相机(3)，所述第一组追踪相机(2)和第二组追踪相机(3)均设置有多个,智能调节旋转测量平台(4)固定安装在标识板(6)上部，标识板(6)固定安装在智能升降平台(5)上，且智能升降平台(5)安装在煤矿智能升降机器人(7)内部；所述智能调节旋转测量平台(4)由测量相机(401)、智能调节平台(402)、激光线扫描器(403)、扫描器夹具(404)、旋转轴(405)、第一联轴器(406)、电机滚珠滑台传动模组支架(407)和第一伺服电机(408)组成；所述智能升降平台(5)由升降板(501)、滑轨(502)、滑块(503)、滑块轴座(504)、升降支撑臂(505)、轴座(506)、升降转轴(507)、圆锥滚子轴承(508)、丝杆轴承座(509)、丝杆螺母(510)、丝杆转轴(511)、丝杆(512)、电机传动座(513)、第二联轴器(514)、行星减速器(515)、第二伺服电机(516)和机器人底板(517)组成。2.根据权利要求1所述的一种基于线扫描技术的多目立体视觉巷道形变监测装置，其特征在于，所述测量相机(401)和激光线扫描器(403)安装在智能调节平台(402)上，所述智能调节平台(402)通过旋转轴(405)、第一联轴器(406)、电机滚珠滑台传动模组支架(407)与第一伺服电机(408)相连。3.根据权利要求1所述的一种基于线扫描技术的多目立体视觉巷道形变监测装置，其特征在于，所述标识板(6)安装在升降板(501)上，所述升降板(501)底部安装有滑轨(502)，且依次通过滑块(503)、滑块轴座(504...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洪涛，单翔飞，于印，沈梅，刘月琪，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：