[发明专利]基于激光测距仪和机器视觉的煤机装备定位方法和装置

说明书

本发明提出一种基于激光测距仪和机器视觉的煤机装备定位方法，包括工业摄像机对煤机装备进行实时跟踪，其中，工业摄像机上固定有倾角仪和激光测距仪，激光测距仪和工业摄像机指向同一方向；激光测距仪对所述煤机装备上固定的360度棱镜进行测距，获得激光测距仪和所述360度棱镜之间的距离；响应于所述煤机装备运动，倾角仪测量实时水平方向的倾角和垂直方向的倾角；计算得到所述煤机装备的实时位置。本发明方法成本较低，环境适应好，定位精度高。本发明还提出一种基于激光测距仪和机器视觉的煤机装备定位装置。

技术领域

本发明涉及煤机装备技术领域，尤其涉及一种基于激光测距仪和机器视觉的煤机装备定位方法和装置。

背景技术

煤矿井下掘进工作面是最重要的工作面之一，煤机装备，例如掘进机所在工作面环境复杂，工作人员较多。掘进机在截割过程中会产生大量的粉尘和噪音，且工作面温度、湿度较大，危害着工作人员的身体健康。因此，实现掘进机的自动化、掘进机工作面的智能化是必然的趋势，其中，掘进机的自主导航至关重要。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：传统的激光指向仪导航技术操作简单，机器视觉技术定位精度高、成本低，惯性导航技术抗干扰强、自主性高。但是，传统的激光指向仪易被遮挡，机器视觉受环境影响大，惯性导航存在累积误差。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种基于激光测距仪和机器视觉的煤机装备定位方法和装置。

第一方面，基于激光测距仪和机器视觉的煤机装备定位方法包括：

工业摄像机对煤机装备进行实时跟踪，其中，工业摄像机上固定有倾角仪和激光测距仪，激光测距仪和工业摄像机指向同一方向；

激光测距仪对所述煤机装备上固定的360度棱镜进行测距，获得激光测距仪和所述360度棱镜之间的距离；

响应于所述煤机装备运动，倾角仪测量实时水平方向的倾角和垂直方向的倾角；

根据激光测距仪和所述360度棱镜之间的距离、倾角仪测量的实时水平方向的倾角和垂直方向的倾角计算得到所述煤机装备的实时位置。

根据本发明的一个实施例，基于激光测距仪和机器视觉的煤机装备定位方法还包括：

服务器端获取所述工业摄像机采集的图像，利用帧差法识别出图像中的所述煤机装备，并控制工业摄像机偏转以指向所述煤机装备。

根据本发明的一个实施例，基于激光测距仪和机器视觉的煤机装备定位方法还包括：

将相邻帧图像对应像素值相减得到差分图像，对差分图像二值化；

若对应像素值的变化小于阈值，则此处为背景像素，否则此处为所述煤机装备像素。

根据本发明的一个实施例，基于激光测距仪和机器视觉的煤机装备定位方法还包括：

巷道坐标系的规定为：Y轴方向为巷道前进方向，X方向为垂直Y轴水平向右，Z轴为垂直水平面向上；

设定所述激光测距仪在巷道坐标系下的初始位置为P(X₀,Y₀,Z₀)，棱镜位置为T(X_t,Y_t,Z_t)；

所述煤机装备上的360度棱镜的位置按下式计算：

式中，θ为激光测距仪与360度棱镜的水平方向夹角，φ为激光测距仪与360度棱镜垂直方向夹角，S为激光测距仪与360度棱镜的斜距。

360度棱镜的实时位置即为煤机装备的实时位置。