[发明专利]一种用于矿用激光靶的标定方法

说明书

本发明公开一种用于矿用激光靶的标定方法，包括矿用激光靶、可升降全站仪、基准棱镜、激光靶稳定支架，矿用激光靶内部包括倾斜仪、光学传感器以及安装支架，矿用激光靶标定分为横轴标定和纵轴标定；在矿用激光靶标定过程中，调平激光靶支架，使内部倾斜仪两轴的度数最小，调平可升降全站仪，通过棱镜与矿用激光靶精密互换及全站仪测量，建立棱镜和矿用激光靶在全站仪坐标系下的位置及入射光的角度；同时记录下全站仪射出的光在矿用激光靶中的光斑质心，从而使全站仪的入射光与光斑质心一一对应，进而完成矿用激光靶横轴及纵轴的标定。本发明适合大壳体激光靶因体积无法翻转的条件下，完成高精度矿用激光靶标定。

技术领域

本发明涉及一种激光靶标定技术，具体涉及一种用于矿用激光靶的标定方法。

背景技术

近几年，随着煤矿快速掘进技术的普及，我国煤炭企业生产的速度越来越快。掘进机是一种大型巷道挖掘专用设备，广泛用于煤矿巷道掘进工作，更是井下巷道综掘施工的核心装备，在我国煤炭工业生产中占有极重要的地位。随着快掘系统深入应用，对矿井下巷道综掘施工的自动化水平提出了更高的要求，掘进机的实时位姿自动检测技术是其中最为关键的研究内容之一。

在传统方法中，煤矿巷道的中心轴线设计主要靠精确调整的激光指向仪保证，掘进机司机通过目视断面上的激光光斑控制掘进机截割头，并在断面上截割运行。针对掘进机的自动位姿测量技术，目前方法主要有基于全站仪的导向和定位、惯性导航、电子罗盘和视觉测量等。以上几种测量方法有各自的优点和不足之处，其中将视觉测量和惯性导航结合起来的矿用激光靶测量方法实现了掘进机实时位姿的6自由度测量。

为了确保煤机导向系统的精度、稳定性和可靠性，首先需要确定在三维空间的绝对位置，需要六个参数，即三个线元素和三个角元素，其中，三个线元素(X、Y、Z)的测量由全站仪完成，三个角元素中的两个——煤矿巷道轴线相对于水平面的坡度角和滚动角，由倾斜仪来测量，而针对第三个角元素的测量方法——煤矿巷道轴线与设计隧道轴线在水平面上的夹角(偏航角)，则是影响整个自动导向系统的精度、稳定性和可靠性关键。目前，通过矿用激光靶获取掘进机的实时位姿优点是精度高、性能稳定可靠、所需测量窗口小，但是价格稍高，同样是目前性能最先进的自动导向系统。

所以，矿用激光靶的标定即成为煤机导向系统测量的基础。矿用激光靶标定的目的是让光斑质心与光入射的角度一一对应。每一个矿用激光靶组装时相机和倾角仪的相对位置不尽相同，所以每一个矿用激光靶都需要标定，从而确定在这种组装下光板质心与角度的对应关系。传统的激光靶标定系统的方式是先将激光靶正放到一维转台上，全站仪锁定激光靶，此时全站仪保持不动，转动一维转台，质心坐标会相应的发生变化，记录质心坐标与转台转动角度之间的关系，完成横轴的标定；需将激光靶翻转90°度，重复标定横轴的步骤，可完成纵轴的标定。但由于矿用激光靶体积较大无法放在一维转台上，并且无法通过翻转激光靶本身完成标定。

针对上述技术问题，如何提供一种较为方便，重复性低的矿用激光靶标定方法就成了本领域技术人员的长期技术诉求。

发明内容

为了克服背景技术中存在的不足，本发明提供了一种高效且准确的用于大型激光靶的标定方法。

为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：

一种用于矿用激光靶的标定方法，包括矿用激光靶、可升降全站仪、基准棱镜、激光靶稳定支架，矿用激光靶内部包括倾角仪、电路板、光学传感器以及安装支架，通过对矿用激光靶标横轴和纵轴进行的标定确定每一个矿用激光靶组装时相机和倾角仪的相对位置进而获得光斑质心与角度的对应关系，具体标定过程包括以下步骤：

a.所述矿用激光靶安装在所述激光靶稳定支架上，然后放置在测试平台上固定好；

b.所述可升降全站仪固定在距离所述矿用激光靶1～10米处；

c.将所述基准棱镜放置在所述可升降全站仪视野范围内尽可能远处固定好；