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悬臂式掘进机截割头位姿视觉测量系统改进

张旭辉 谢楠 张超 杨文娟 张楷鑫 周创

张旭辉,谢楠,张超,等.悬臂式掘进机截割头位姿视觉测量系统改进[J].工矿自动化,2021,47(7):1-7..  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021010057
引用本文: 张旭辉,谢楠,张超,等.悬臂式掘进机截割头位姿视觉测量系统改进[J].工矿自动化,2021,47(7):1-7..  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021010057
ZHANG Xuhui, XIE Nan, ZHANG Chao, et al. Improvement of vision measurement system for cutting head position of boom-type roadheader[J]. Industry and Mine Automation, 2021, 47(7): 1-7. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021010057
Citation: ZHANG Xuhui, XIE Nan, ZHANG Chao, et al. Improvement of vision measurement system for cutting head position of boom-type roadheader[J]. Industry and Mine Automation, 2021, 47(7): 1-7. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021010057

悬臂式掘进机截割头位姿视觉测量系统改进

doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021010057
基金项目: 

国家自然科学基金资助项目(51974228,51834006)

陕西省创新能力支撑计划项目(2018TD-032)

陕西省重点研发计划项目(2018ZDCXL-GY-06-04)

详细信息
  • 中图分类号: TD632

Improvement of vision measurement system for cutting head position of boom-type roadheader

  • 摘要: 基于红外LED特征的悬臂式掘进机截割头位姿视觉测量系统中,外参标定稳定性和红外 LED光斑中心提取精确性对截割头位姿检测精度具有重要影响。现有外参标定方法需依靠经验将截割臂摆至正中位置(未知),标定结果存在较大波动。针对该问题,提出了一种基于多点固定的外参标定方法,该方法控制掘进机截割臂分别摆动到左上角、右上角、左下角、右下角4个已知极限位置并采集标靶图像,计算外参矩阵值,可有效提高外参标定稳定性。现有的灰度质心法采用像素的灰度值作为权重来计算光斑质心,精度只能到像素级,仅粗略满足实际应用需求。针对该问题,提出采用亚像素级边缘检测算法改进光斑中心提取方法:首先采用灰度质心法进行光斑中心粗提取,然后采用亚像素级边缘检测算法求出亚像素级边缘坐标,最后使用最小二乘法拟合光斑中心,实现光斑中心精确提取。实验结果表明:改进光斑中心提取方法将标靶LED灯间距最大测量误差从3.2 mm缩小为1 mm,提高了检测精度;基于多点固定的外参标定方法所获得的外参数矩阵比较稳定,平移矩阵中位移的最大变化幅度为15 mm,旋转矩阵中角度的最大变化幅度为1°;视觉测量系统改进前对截割头摆角的测量误差范围为[-1.2°,1.7°],改进后截割头水平摆角误差范围为[-0.5°,0.5°],垂直摆角误差范围为[-0.6°,0.6°],说明改进方法有效提高了截割头摆角的检测精度。

     

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  • 刊出日期:  2021-07-20

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