1.一种掘进机截割轨迹规划系统,其特征在于,包括安装在掘进机主体(1)上的图像获取模块(2)、数据处理模块(3)以及控制模块(6);所述图像处理模块(2)包括防爆壳体(2-1)和安装在防爆壳体内的CCD摄像机(2-3),CCD的摄像机(2-3)前端的防爆壳体上设有高透光视窗(2-2),CCD摄像机(2-3)的上方安装有隔爆型探照灯(2-4);所述数据处理模块(3)包括嵌入式微处理器系统与PLC控制系统,CCD摄像机(2-3)将拍摄的图像信息输送至微处理器系统,微处理器系统将处理后的信息作为输入变量信号输送至PLC控制系统;所述控制模块(6)包括与掘进机截割臂相连的电液比例控制阀,所述PLC控制系统输出信号至电液比例控制阀控制截割臂的动作。
2.根据权利要求1所述的掘进机截割轨迹规划系统,其特征在于,所述图像处理模块(2)、数据处理模块(3)、控制模块(6)均通过安装支架(5)以及隔振器(4)固定在掘进机主体(1)上。
3.一种掘进机截割轨迹规划方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步、提前对待截割巷道截割断面的图像进行特性提取,通过BoW模型来描述煤与夹矸图像,利用支持向量机训练区分煤与夹矸,将获取巷道截割断面的煤岩纹理信息作为学习样本;
第二步、CCD摄像机拍摄的图像进行数字图像处理,将其纹理特征与学习样本中的纹理模型库进行对比,进而得出断面煤岩分布情况,并在此基础上,利用栅格法对巷道截面进行地图建模;
第三步、利用单元分解法对栅格地图横向分割成若干区域单元;上下两栅格值不同的数量Z>3时,对差异栅格边界连线进行分割;
第四步、以区域边界的栅格单元作为路径规划的起点和终点,使运动机器的行走路径覆盖每个区域单元内所有栅格,分别创建每个区域的路径规划路线,并选择重复覆盖率最少的一组路线即作为该区域单元的最优路径规划路线;
第五步、按照第四步方法依次获得所有区域的最优规划路线。
4.根据权利要求3所述的掘进机截割轨迹规划方法,其特征在于,第二步中对巷道截面进行地图建模的栅格地图所采用的栅格单元为正六边形。
5.根据权利要求4所述的掘进机截割轨迹规划方法,其特征在于,第一步中通过BoW模型来描述煤与夹矸图像,具体分类过程如下:
1)提取训练样本图像块中的特征向量;
2)利用K-Means算法构建视觉词典;
3)训练SVM分类器。
6.根据权利要求5所述的掘进机截割轨迹规划方法,其特征在于,第二步中对于CCD所拍摄的图像,通过下面三步判断图像类别:
1)先提取图像的SIFT特征;
2)用词表中的单词将图像表示成数值向量直方图;
3)通过SVM分类器对矸石和煤体进行分类。