掘进机定位系统技术方案

本实用新型专利技术涉及掘进机技术领域，提出了一种掘进机定位系统。掘进机定位系统包括：掘进机，包括：惯导系统；激光靶，激光靶上设置有第一预设区域；激光仪，用于向第一预设区域发射激光；摄像模块，安装于掘进机上，摄像模块用于采集第一预设区域的激光图像；数据处理模块，与摄像模块相连接，数据处理模块用于根据摄像模块的反馈确定掘进机与激光仪的位置关系；惯导系统，与数据处理模块相连接，惯导系统用于根据位置关系对掘进机进行定位。本实用新型专利技术提供的掘进机定位系统，通过对激光仪光斑坐标、激光靶特征区域的捕捉，提升光斑捕捉的准确性与算法精度，为掘进机坐标系引入巷道坐标系提供准确、可靠数据支撑，有效提升掘进机工作面成型质量。成型质量。成型质量。

【技术实现步骤摘要】
掘进机定位系统


[0001]本技术涉及掘进机
，具体而言，涉及一种掘进机定位系统。

技术介绍

[0002]在掘进机智能掘进实际工作过程中，若需要对掘进机实行一键启动、定位截割、远程遥控等操作，需要对设备进行自主导航，导航基础是要建立相应的掘进机坐标系及巷道坐标系的融合。目前，掘进机坐标系引入巷道坐标系方法，通常在生产过程中手动测量掘进机上某一约束点与巷道坐标系关系，进行两个坐标系的融合，应用惯导系统进行自主导航，以此种方式建立的坐标关系存在测量误差、操作繁琐，难以准确的对掘进机进行巷道坐标系引进与融合。
[0003]现有技术通过在巷道内设置激光靶和激光指向仪，激光指向仪在激光靶上形成光斑；获取激光靶到巷道起始位置的位移；在掘进机上设置摄像头，通过摄像头拍摄光斑，获取光斑相对摄像头的位移；根据激光靶到巷道起始位置的位移和光斑相对摄像头的位移计算得到掘进机相对巷道起始位置的位移；掘进机的捷联惯导系统根据计算得到的掘进机相对巷道起始位置的位移进行误差校正。
[0004]这样做的缺点是实际使用中很难保证激光光斑被有效捕捉，激光是否打在标靶上难以确定，而用依靠这种捕捉方式进行的计算对定位精度影响大，很难满足使用要求。

技术实现思路

[0005]本技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
[0006]为此，本技术的一个方面在于提出了一种掘进机定位系统。
[0007]有鉴于此，根据本技术的一个方面，提出了一种掘进机定位系统，包括：掘进机，包括：惯导系统；激光靶，激光靶上设置有第一预设区域；激光仪，用于向第一预设区域发射激光；摄像模块，安装于掘进机上，摄像模块用于采集第一预设区域的激光图像；数据处理模块，与摄像模块相连接，数据处理模块用于根据摄像模块的反馈确定掘进机与激光仪的位置关系；惯导系统，与数据处理模块相连接，惯导系统用于根据位置关系对掘进机进行定位。
[0008]本技术提供的掘进机定位系统，包括掘进机、惯导系统、激光靶、激光仪、摄像模块以及数据处理模块。激光靶上设置有第一预设区域，用于约束激光仪坐标，从而更准确地引入巷道坐标系。激光仪向第一预设区域发射激光，形成光斑。摄像模块安装在掘进机上，在掘进机工作过程中，采集激光靶上第一预设区域的激光图像，并将激光图像传输给数据处理模块。数据处理模块根据摄像模块的反馈，即根据第一预设区域的激光图像，确定掘进机与激光仪的位置关系，并将位置关系对应的数据下发给掘进机，最终反馈给惯导系统。惯导系统根据该位置关系对掘进机进行定位。
[0009]可根据摄像模块的工作参数，以及激光靶与掘进机的距离来设置第一预设区域，以使第一预设区域在摄像模块的有效工作范围内，其中工作参数包括如焦距、视场角等参
数。在实际使用中，摄像模块可能捕捉不到激光靶上的激光，或者捕捉到了，对惯导系统来说工作性能差。本技术引入第一预设区域以后，可通过第一预设区域约束摄像模块是否能够捕捉到激光靶。通过上位机软件来识别第一预设区域，若软件可识别出第一预设区域，则认为激光靶工作在最佳状态，从而可以确保摄像模块捕捉到激光光斑，否则，激光靶可能因为歪斜而不在最佳状态，则需要调整激光靶位置，以保证摄像模块捕捉到激光光斑。在保证摄像模块捕捉到激光靶的前提下，第一预设区域越小越好，以提高算法精度。
[0010]进一步地，可通过标识第二预设区域来进行约束关系建立，即掘进机坐标系与激光坐标系（巷道坐标系）的关系。在保证第二预设区域在摄像模块的有效工作范围内的前提下，第二预设区域越小越好，从而能有效提升算法精度。
[0011]可通过标识特征点的方式确定第一预设区域。
[0012]本技术提供的掘进机定位系统，通过对激光仪光斑坐标、激光靶特征区域的捕捉，提升光斑捕捉的准确性与算法精度，为掘进机坐标系引入巷道坐标系提供了准确、可靠的数据支撑，从而有效提升掘进机工作面成型质量。
[0013]在本技术中不对激光仪在巷道中的位置做限定，激光仪可能在巷道起始位置（或其它位置）的正中、左上角或右上角，调整激光靶，以使激光靶能接到激光，同时保证摄像模块能采集到光斑即可。
[0014]根据本技术的上述掘进机定位系统，还可以具有以下技术特征：
[0015]在上述技术方案中，掘进机定位系统还包括：数据传输模块，数据传输模块分别与摄像模块，掘进机以及数据处理模块相连接；数据传输模块，用于将激光图像传输至数据处理模块。
[0016]在该技术方案中，掘进机定位系统包括掘进机、惯导系统、激光靶、激光仪、摄像模块、数据处理模块以及数据传输模块。应用数据传输模块传输数据，将摄像模块采集的激光图像实时传输给数据处理模块，从而保证巷道坐标引入的实时性，进一步为掘进机坐标系引入巷道坐标系提供了准确、可靠的数据支撑。
[0017]在上述任一技术方案中，摄像模块包括并排设置在同一水平面上的第一摄像仪和第二摄像仪；第一摄像仪，用于采集激光图像对应的第一图像；第二摄像仪，用于采集激光图像对应的第二图像。
[0018]在该技术方案中，摄像模块包括并排设置在同一水平面上的第一摄像仪和第二摄像仪，只要获悉第一摄像仪和第二摄像仪的位置关系（包括水平偏差），无需限定两者之间的距离。通过第一摄像仪和第二摄像仪对激光光斑图像（包括图片和视频）进行采集，类似于看同一个物体，左右眼睛看的位置不一样，从而得到第一图像和第二图像。根据第一图像和第二图像的位置关系，以及第一摄像仪和第二摄像仪的位置关系，可确定掘进机与激光的位置关系。
[0019]在上述任一技术方案中，第一预设区域的中心与激光靶的中心相同，第一预设区域为矩形区域或圆形区域。
[0020]在该技术方案中，通过将第一预设区域的中心与激光靶的中心保持一致，一方面方便标识，另一方面也便于上位机软件对第一预设区域进行识别。
[0021]在上述任一技术方案中，第一预设区域对应的最长距离为第一预设距离，第一预设区域对应的最短距离为第二预设距离。
[0022]在该技术方案中，第一预设区域对应的最长距离为第一预设距离，第一预设区域对应的最短距离为第二预设距离，其中，第一预设距离和第二预设距离和摄像模块的工作参数，以及激光靶与掘进机的距离相关，即根据摄像模块的有效工作范围来确定第一预设距离和第二预设距离。
[0023]在上述任一技术方案中，第一预设区域包括第二预设区域；第二预设区域的中心与激光靶的中心相同；激光仪，用于向第二预设区域发射激光。
[0024]在该技术方案中，第一预设区域包括第二预设区域，即在第一预设区域内设置第二预设区域，第二预设区域与第一预设区域的中心相同，都是激光靶的中心。第二预设区域边界范围可根据摄像模块的有效工作范围来确定，并且在保证第二预设区域在摄像模块的有效工作范围内的前提下，第二预设区域越小越好。通过本技术提供的掘进机定位系统，可通过第一预设区域约束摄像仪是否能够捕捉到激光靶，通过第二预设区域进行约束关系建立，即掘进机坐标系与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种掘进机定位系统，其特征在于，包括：掘进机，包括：惯导系统；激光靶，所述激光靶上设置有第一预设区域；激光仪，用于向所述第一预设区域发射激光；摄像模块，安装于所述掘进机上，所述摄像模块用于采集所述第一预设区域的激光图像；数据处理模块，与所述摄像模块相连接，所述数据处理模块用于根据所述摄像模块的反馈确定所述掘进机与所述激光仪的位置关系；所述惯导系统，与所述数据处理模块相连接，所述惯导系统用于根据所述位置关系对所述掘进机进行定位。2.根据权利要求1所述的掘进机定位系统，其特征在于，还包括：数据传输模块，所述数据传输模块分别与所述摄像模块，所述掘进机以及所述数据处理模块相连接；所述数据传输模块，用于将所述激光图像传输至所述数据处理模块。3.根据权利要求2所述的掘进机定位系统，其特征在于，所述摄像模块包括并排设置在同一水平面上的第一摄像仪和第二摄像仪；所述第一摄像仪，用于采集所述激光图像对应的第一图像；所述第二摄像仪，用于采集所述激光图像对应的第二图像。4.根据权利要求1至3中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东旭，刘懿锋，陈东宇，
申请(专利权)人：三一重型装备有限公司，
类型：新型
国别省市：