锚杆钻车及其巷道支护方法技术

本发明专利技术公开了一种锚杆钻车及其巷道支护方法，所述锚杆钻车的巷道支护方法包括：利用所述激光发射器向煤壁发射十字圆环形光斑；利用所述主摄像机获取所述煤壁上的光斑图像；利用所述图像处理器对所述光斑图像进行处理，得到所述锚杆钻机的位姿；利用所述控制器控制所述移动臂移动，以将所述锚杆钻机调整至预设位姿；利用所述锚杆钻机进行打锚杆或打锚索作业；其中，所述锚杆钻机的位姿包括所述锚杆钻机与所述煤壁之间的距离、所述锚杆钻机与所述煤壁之间的夹角。本发明专利技术实施例的锚杆钻车的巷道支护方法具有成巷速度快和自动化程度高等优点。优点。优点。

【技术实现步骤摘要】
锚杆钻车及其巷道支护方法


[0001]本专利技术涉及煤矿开采
，具体涉及一种锚杆钻车及其巷道支护方法。

技术介绍

[0002]目前，我国煤炭巷道掘进面临成巷速度慢、机械化、自动化水平低等问题。影响煤炭巷道掘进速度的主要因素是巷道支护作业，相关技术中，使用锚杆钻车进行支护作业时，需要人工操作手柄操作液压阀组实现锚杆钻机的位姿调整，保证将锚杆以确定的姿态打入巷道的巷帮或顶壁中，锚杆钻机的位姿调整效率低。锚杆钻机的位姿调整效率低，不仅导致成巷速度低，影响煤矿的采煤效率；而且不利于实现巷道支护作业的自动化。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0004]为此，本专利技术的实施例提出一种锚杆钻车，以提高成巷速度。
[0005]本专利技术实施例的锚杆钻车包括车架、锚杆钻机、激光发射器、相机检测装置、图像处理器和控制器，所述锚杆钻机通过移动臂与所述车架相连，所述移动臂用于调整所述锚杆钻机的位姿；所述激光发射器设在所述锚杆钻机上，所述激光发射器能够发射出十字圆环形光斑，所述十字圆环形光斑包括中心相重合的十字线形光斑和n个圆形光斑，其中，n为大于等于2的整数；所述相机检测装置设在所述车架上，所述相机检测装置包括主摄像机，所述主摄像机用于获取所述十字圆环形光斑照射在煤壁上的光斑图像；所述图像处理器设在所述车架上，所述图像处理器与主摄像机信号连接，以根据所述光斑图像得到所述锚杆钻机的位姿；所述移动臂和所述图像处理器均与所述控制器信号连接。
[0006]在一些实施例中，所述主摄像机的光轴垂直于所述煤壁；所述锚杆钻机包括钻架和钻箱，所述钻架与所述移动臂相连，所述钻箱可移动地设在所述钻架上，所述激光发射器的激光发射方向平行于所述钻箱的移动方向。
[0007]在一些实施例中，所述主摄像机包括镜头，所述镜头的物侧设有滤光片，所述滤光片供与所述激光发射器发射的波长相等的光线通过。
[0008]在一些实施例中，所述相机检测装置还包括辅摄像机，所述辅摄像机设在所述车架上，所述辅摄像机用于获取巷道内的环境图像，所述辅摄像机与所述图像处理器信号连接。
[0009]在一些实施例中，所述相机检测装置包括罩体、主透光板和辅透光板，所述罩体具有主透光孔和辅透光孔，所述主透光板封堵所述主透光孔，所述辅透光板封堵所述辅透光孔，所述罩体、所述主透光板和所述辅透光板形成封闭的安装腔，所述罩体为金属罩体，所述罩体与所述车架相连，所述主摄像机和所述辅摄像机均设在所述安装腔内，且所述主摄像机对应所述主透光板设置，所述辅摄像机对应所述辅透光板设置。
[0010]本专利技术实施例的锚杆钻车的巷道支护方法包括：
[0011]利用所述激光发射器向煤壁发射十字圆环形光斑；
[0012]利用所述主摄像机获取所述煤壁上的光斑图像；
[0013]利用所述图像处理器对所述光斑图像进行处理，得到所述锚杆钻机的位姿；
[0014]利用所述控制器控制所述移动臂移动，以将所述锚杆钻机调整至预设位姿；
[0015]利用所述锚杆钻机进行打锚杆或打锚索作业；
[0016]其中，所述锚杆钻机的位姿包括所述锚杆钻机与所述煤壁之间的距离、所述锚杆钻机与所述煤壁之间的夹角。
[0017]在一些实施例中，得到所述锚杆钻机的位姿的步骤包括：
[0018]预先对所述激光发射器进行标定，并将标定数据存储在数据库中，其中，对所述激光发射器进行标定包括：所述激光发射器发射出的十字圆环形光斑照射在标定平面上，使得所述标定平面上呈现标定光斑，获取包括标定光斑的图像信息、所述激光发射器和标定平面之间的距离、所述激光发射器的激光发射方向与所述标定平面之间的夹角的所述标定数据；
[0019]对所述光斑图像进行处理，获取所述光斑图像的图像信息；
[0020]将获取的所述光斑图像的图像信息与所述数据库中的标定数据进行比对，得到所述激光发射器的位姿；
[0021]根据所述激光发射器和所述锚杆钻机的相对位置，得到所述锚杆钻机的位姿；
[0022]其中，当所述标定光斑包括由n个所述圆形光斑形成的n个圆形光圈时，所述标定光斑的图像信息包括所述标定光斑中位于最外侧的圆形光圈的直径和/或面积；当所述标定光斑包括由n个所述圆形光斑形成的n个椭圆形光圈时，所述标定光斑的图像信息包括所述标定光斑中位于最外侧的椭圆形光圈的长轴长度和短轴长度；
[0023]当所述光斑图像包括由n个所述圆形光斑形成的n个圆形光环时，所述光斑图像的图像信息包括所述光斑图像中位于最外侧的圆形光环的直径和/或面积；当所述光斑图像包括由n个所述圆形光斑形成的n个椭圆形光环时，所述光斑图像的图像信息包括所述光斑图像中位于最外侧的椭圆形光环的长轴长度和短轴长度。
[0024]在一些实施例中，所述获取所述光斑图像的图像信息的步骤包括：
[0025]所述十字线形光斑包括相互垂直的两个一字形光斑，以所述光斑图像中与所述十字线形光斑的中心对应的点为原点O1、以所述光斑图像中与所述两个一字形光斑中的其中一个所述一字形光斑对应的线为X1轴、以所述光斑图像中与所述两个一字形光斑中的另一个所述一字形光斑对应的线为Y1轴建立二维的第一直角坐标系；
[0026]所述主摄像机具有视场，以所述视场的中心为原点O2、以所述视场的与所述X1轴平行的对称轴为X2轴、以所述视场的与所述Y1轴平行的对称轴为Y2轴建立二维的第二直角坐标系；
[0027]当所述第一直角坐标系的原点O1与所述第二直角坐标系的原点O2重合时，所述光斑图像包括由n个所述圆形光斑形成的n个圆形光环，获取位于最外侧的所述圆形光环的直径作为所述光斑图像的图像信息；
[0028]当所述第一直角坐标系的X1轴和所述第二直角坐标系的X2轴重合，且所述第一直角坐标系的Y1轴和所述第二直角坐标系的沿Y2轴错开，或者当所述第一直角坐标系的X1轴和所述第二直角坐标系的X2轴错开，且所述第一直角坐标系的Y1轴和所述第二直角坐标系的沿Y2轴重合时，所述光斑图像包括由n个所述圆形光斑形成的n个椭圆形光环，获取位于
最外侧的所述椭圆形光环的长轴长度和短轴长度作为所述光斑图像的图像信息。
[0029]在一些实施例中，当所述光斑图像包括n个所述圆形光环时，所述第一直角坐标系的X1轴与n个所述圆形光环形成2n个第一交点，所述2n个第一交点依次为(x1，0)，(x2，0)，(x3，0)，、、、，(x
2n
，0)，所述第一直角坐标系的Y1轴与n个所述圆形光环形成2n个第二交点，所述2n个第二交点依次为(0，y1)，(0，y2)，(0，y3)，、、、，(0，y
2n
)，所述x
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与所述x1的差值的绝对值，以及所述y
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与所述y1的差值的绝对值为位于最外侧的所述圆形光环的直径；
[0030]当所述光斑图像包括n个所述椭圆形光环时，所述第一直角坐标系的X1轴与n个所述椭圆形光环形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锚杆钻车，其特征在于，包括：车架；锚杆钻机，所述锚杆钻机通过移动臂与所述车架相连，所述移动臂用于调整所述锚杆钻机的位姿；激光发射器，所述激光发射器设在所述锚杆钻机上，所述激光发射器能够发射出十字圆环形光斑，所述十字圆环形光斑包括中心相重合的十字线形光斑和n个圆形光斑，其中，n为大于等于2的整数；相机检测装置，所述相机检测装置设在所述车架上，所述相机检测装置包括主摄像机，所述主摄像机用于获取所述十字圆环形光斑照射在煤壁上的光斑图像；图像处理器，所述图像处理器设在所述车架上，所述图像处理器与主摄像机信号连接，以根据所述光斑图像得到所述锚杆钻机的位姿；和控制器，所述移动臂和所述图像处理器均与所述控制器信号连接。2.根据权利要求1所述的锚杆钻车，其特征在于，所述主摄像机的光轴垂直于所述煤壁；所述锚杆钻机包括钻架和钻箱，所述钻架与所述移动臂相连，所述钻箱可移动地设在所述钻架上，所述激光发射器的激光发射方向平行于所述钻箱的移动方向。3.根据权利要求2所述的锚杆钻车，其特征在于，所述主摄像机包括镜头，所述镜头的物侧设有滤光片，所述滤光片供与所述激光发射器发射的波长相等的光线通过。4.根据权利要求2所述的锚杆钻车，其特征在于，所述相机检测装置还包括辅摄像机，所述辅摄像机设在所述车架上，所述辅摄像机用于获取巷道内的环境图像，所述辅摄像机与所述图像处理器信号连接。5.根据权利要求4所述的锚杆钻车，其特征在于，所述相机检测装置包括罩体、主透光板和辅透光板，所述罩体具有主透光孔和辅透光孔，所述主透光板封堵所述主透光孔，所述辅透光板封堵所述辅透光孔，所述罩体、所述主透光板和所述辅透光板形成封闭的安装腔，所述罩体为金属罩体，所述罩体与所述车架相连，所述主摄像机和所述辅摄像机均设在所述安装腔内，且所述主摄像机对应所述主透光板设置，所述辅摄像机对应所述辅透光板设置。6.一种权利要求1
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5中任一项所述的锚杆钻车的巷道支护方法，其特征在于，包括：利用所述激光发射器向煤壁发射十字圆环形光斑；利用所述主摄像机获取所述煤壁上的光斑图像；利用所述图像处理器对所述光斑图像进行处理，得到所述锚杆钻机的位姿；利用所述控制器控制所述移动臂移动，以将所述锚杆钻机调整至预设位姿；利用所述锚杆钻机进行打锚杆或打锚索作业；其中，所述锚杆钻机的位姿包括所述锚杆钻机与所述煤壁之间的距离、所述锚杆钻机与所述煤壁之间的夹角。7.根据权利要求6所述的锚杆钻车的巷道支护方法，其特征在于，得到所述锚杆钻机的位姿的步骤，包括：预先对所述激光发射器进行标定，并将标定数据存储在数据库中，其中，对所述激光发射器进行标定包括：所述激光发射器发射出的十字圆环形光斑照射在标定平面上，使得所
述标定平面上呈现标定光斑，获取包括标定光斑的图像信息、所述激光发射器和标定平面之间的距离、所述激光发射器的激光发射方向与所述标定平面之间的夹角的所述标定数据；对所述光斑图像进行处理，获取所述光斑图像的图像信息；将获取的所述光斑图像的图像信息与所述数据库中的标定数据进行比对，得到所述激光发射器的位姿；根据所述激光发射器和所述锚杆钻机的相对位置，得到所述锚杆钻机的位姿；其中，当所述标定光斑包括由n个所述圆形光斑形成的n个圆形光圈时，所述标定光斑的图像信息包括所述标定光斑中位于最外侧的圆形光圈的直径和/或面积；当所述标定光斑包括由n个所述圆形光斑形成的n个椭圆形光圈时，所述标定光斑的图像信息包括所述标定光斑中位于最外侧的椭圆形光圈的长轴长度和短轴长度；当所述光斑图像包括由n个所述圆形光斑形成的n个圆形光环时，所述光斑图像的图像信息包括所述光斑图像中位于最外侧的圆形光环的直径和/或面积；当...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭吉昌，王子越，姜鹏飞，陈志良，曹晓明，罗超，韦尧中，刘畅，
申请(专利权)人：天地科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：