一种基于图像采集的掘进设备截割头位置标定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于图像采集的掘进设备截割头位置标定方法，包括如下步骤：S1、采集图像数据，并进行预处理；S2、提取截割头特征点，构建二维特征点集；S3、利用透视变换计算三维坐标，生成点云集合；S4、将点云集合与掘进设备的标准结构模型进行刚性配准，迭代求解旋转矩阵与平移向量，获得位姿参数；S5、模拟特征点在连续帧中的变化轨迹，构建时间一致性约束，优化位姿参数；S6、将优化后的三维坐标转换至参考坐标系，完成空间对齐，生成位置标定结果；S7、输出标定结果，用于控制指令生成与路径规划。本发明专利技术实现了掘进设备截割头的高精度、非接触式三维位置标定，提升了作业自动化与控制精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工业测量与标定，尤其涉及一种基于图像采集的掘进设备截割头位置标定方法。

技术介绍

1、掘进设备是煤矿、隧道及地下空间工程施工中关键的施工装备，截割头作为其前端工作机构，直接作用于岩体或煤层的切削破碎过程。截割头的姿态与位置精度直接影响掘进路径的稳定性、壁面成型质量及设备运行的安全性。因此，对截割头进行高精度的空间位置标定，对于提高掘进效率与智能化水平具有重要意义。

2、传统的截割头位置标定方法主要依赖人工测量或安装接触式传感器，通过测距、倾角测量或编码器反馈等方式间接估算其空间位置。这类方法存在诸多局限：一是依赖人工介入，易受人为误差影响，效率低、劳动强度大；二是接触式传感器在高粉尘、强振动、高湿热等复杂矿山环境中稳定性差，故障率高；三是测量结果多为单点或单轴数据，难以全面反映截割头整体结构的三维位姿特征。

3、近年来，部分研究尝试引入激光雷达、三维扫描仪等方式进行结构建模与定位，但这些方法成本高、对设备安装要求严格、在狭小空间下布设困难，且对目标表面光学特性敏感，仍难以满足矿山作业现场的可靠性与实用性要求。

<本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于图像采集的掘进设备截割头位置标定方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于图像采集的掘进设备截割头位置标定方法，其特征在于，所述图像数据由安装在掘进设备前方的图像采集装置获取，并进行灰度化、边缘增强与噪声抑制处理。

3.根据权利要求1所述的一种基于图像采集的掘进设备截割头位置标定方法，其特征在于，所述图像采集装置设置于掘进设备前部，面向截割头工作区域，用于采集截割头在不同工作姿态下的图像信息，所述图像采集装置的内部参数包括焦距、主点坐标、畸变系数和像素尺寸，用于在二维图像平面与三维空间之间建立投影映射关系。</p>

4.根据...

【技术特征摘要】

1.一种基于图像采集的掘进设备截割头位置标定方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于图像采集的掘进设备截割头位置标定方法，其特征在于，所述图像数据由安装在掘进设备前方的图像采集装置获取，并进行灰度化、边缘增强与噪声抑制处理。

3.根据权利要求1所述的一种基于图像采集的掘进设备截割头位置标定方法，其特征在于，所述图像采集装置设置于掘进设备前部，面向截割头工作区域，用于采集截割头在不同工作姿态下的图像信息，所述图像采集装置的内部参数包括焦距、主点坐标、畸变系数和像素尺寸，用于在二维图像平面与三维空间之间建立投影映射关系。

4.根据权利要求1所述的一种基于图像采集的掘进设备截割头位置标定方法，其特征在于，所述s2具体包括：

5.根据权利要求1所述的一种基于图像采集的掘进设备截割头位置标定方法，其特征在于，所述s3具体包括：

6.根据权利要求5所述的一种基于图像采集的掘进设备截割头位置标定方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈湘源，陈东峰，陈二斌，
申请(专利权)人：国能榆林能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：