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专利号: 2020110707279
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-12-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于低数据量的双目视觉采煤机定位与位姿检测系统的检测方法,其特征在于,所述低数据量的双目视觉采煤机定位与位姿检测系统包括LED标志单元、视觉定位检测单元和上位机;

其中,所述LED标志单元包括定位标志点和配准标志点,所述定位标志点布置于采煤机上,所述配准标志点布置于刮板输送机上;所述视觉定位检测单元包括多个沿刮板输送机输送方向排布的双目相机模块(1),所述双目相机模块(1)的镜头朝向待采煤壁,相邻双目相机模块(1)的视野有重合范围,且配准标志点位于所述重合范围内;

所述双目相机模块(1)内部集成有两台摄像机和处理器,相邻双目相机模块(1)之间进行数据传输连接;所述处理器用于对拍摄到的数字图像进行图像处理,并控制本台双目相机模块和相邻两台双目相机模块(1)的启停;所述上位机根据输出的图像处理结果计算得到定位标志点的三维坐标,进而实现采煤机定位与位姿检测;

所述双目相机模块(1)底部设有定位支撑杆(2),并通过定位支撑杆(2)固定在液压支架的底座上,所述定位支撑杆(2)高度与采煤机机身高度相同;

所述双目相机模块(1)上两个摄像机的光轴平行,均垂直于煤壁,且两个摄像机的相对位姿固定;

所述定位标志点采用颜色不同的LED圆形光源,其在采煤机上的安装位置包括摇臂与滚筒连接处的中心点、摇臂与机身铰接点、机身轮廓线角点和关键点;

所述配准标志点采用与定位标志点颜色不同的LED圆形光源,且安装在刮板输送机的中部槽侧边;

包括以下步骤:

S1当综采工作面的采煤机在刮板输送机上行走作业时,双目相机模块(1)启动,对采煤机进行连续拍照;

S2处理器对拍摄到的数字图像进行处理,提取其中定位标志点和配准标志点的像素坐标;

S3通过已获得的配准标志点的像素坐标,结合相机内参数矩阵,经过矩阵变换,计算得到相邻双目相机模块的坐标变换矩阵,并上传到上位机;

S4通过已获得的定位标志点的像素坐标,结合相机内参数矩阵,求得定位标志点在双目相机模块相对坐标系中的三维齐次坐标,并上传到上位机;

S5根据定位标志点在双目相机模块视野中分布的位置,判断采煤机在视野中的体积,从而实现步骤S1中双目相机模块(1)的启停控制:当采煤机在视野中的体积超过二分之一时,根据采煤机行走方向,双目相机模块(1)的处理器发出信号,启动下一台相邻的双目相机模块(1);当采煤机在视野中体积为零时,双目相机模块(1)的处理器发出信号,关闭本台双目相机模块(1);其余情况时,处理器不发出启停指令;

S6根据步骤S3得到的坐标变换矩阵,计算得到双目相机模块相对坐标系与世界坐标系的变换矩阵,并结合步骤S4得到的三维齐次坐标,得到定位标志点在世界坐标系中的三维齐次坐标,从而进一步得到世界坐标系下的采煤机摇臂角度、机身姿态角参数和位置坐标。

2.根据权利要求1所述的一种低数据量的双目视觉采煤机定位与位姿检测系统的检测方法,其特征在于,所述步骤S2中处理器所采用的图像处理方法包括:首先将拍摄到的图像由RGB空间转换到HSV空间,对颜色进行识别,通过颜色确定图像中定位标志点在采煤机上的位置,使用高斯滤波去除图像噪声,并将图像二值化处理,然后使用膨胀和腐蚀算法,对二值化的图像进行形态学处理,然后查找并描绘出图形轮廓,去掉轮廓长度过小的轮廓、有父轮廓的轮廓,对最后余下的轮廓进行最小外接圆拟合,把外接圆的圆心作为定位标志点和配准标志点的像素坐标。

3.根据权利要求1所述的一种低数据量的双目视觉采煤机定位与位姿检测系统的检测方法,其特征在于,所述步骤S5中采煤机行走方向的判断方法包括:使用同一双目相机模块连续拍摄的两张图像,提取同一定位标志点在双目相机模块相对坐标系中的三维坐标,通过比较两次坐标的变化判断出采煤机行走方向。