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题名基于双目视觉的掘锚机器人行驶位移检测方法
被引量：1
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作者
马宏伟
晁勇
薛旭升
毛清华
王川伟
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机构
西安科技大学机械工程学院
陕西省矿山机电装备智能检测与控制重点实验室
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出处
《工矿自动化》
北大核心
2022年第12期16-25,共10页
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基金
国家自然科学基金面上项目(51975468,52174150)
西安市科技计划项目(22GXFW0067)
陕煤联合基金项目(2021JLM-03)。
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文摘
针对掘锚机器人在行驶过程中存在行驶位移检测精度低的问题,以已支护锚杆为定位基准,通过分析掘锚机器人与已支护锚杆之间的距离关系,建立“掘锚机器人−已支护锚杆”定位模型,提出一种基于双目视觉的掘锚机器人行驶位移检测方法。煤矿井下环境复杂,采用传统的Census变换算法得到的视差图具有局限性,通过分析双目视觉测距原理,提出一种改进Census变换算法获取锚杆的视差图,得到锚杆图像的深度信息;提出一种锚杆特征的识别与定位方法,利用边缘检测算法对视差图中的锚杆进行轮廓提取,采用最小外接矩形与最大外接矩形算法对锚杆轮廓进行框选,提取锚杆特征点的像素坐标,通过分析坐标转换关系将特征点像素坐标转换为世界坐标,采用最小二乘法将特征点空间坐标拟合成一条直线,经过该直线建立平行于巷道截面的平面,解算双目相机与该平面之间的距离,进而得到掘锚机器人与该平面之间的距离。搭建移动机器人平台进行掘锚机器人行驶位移检测实验,结果表明:改进后的Census变换算法使误匹配率从19.85%降低到11.52%,较传统Census变换算法的误匹配率降低了41.96%;锚杆特征点识别与定位方法能够有效提取锚杆特征点的空间坐标,经过直线拟合得到相机与3个平行截面之间的距离分别为3010.428,2215.910,1415.127 mm。在机器人定位实验中,将真实计算位移与理论位移进行对比,结果表明,真实计算位移曲线与理论位移曲线基本重合,理论位移与计算位移误差不超过20 mm,可实现掘锚机器人的自主、准确、实时位移检测。
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关键词
掘锚机器人定位
双目视觉定位
双目测距
立体匹配算法
Census变换算法
锚杆特征点识别
“掘锚机器人−已支护锚杆”定位模型
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Keywords
anchor digging robot positioning
binocular vision positioning
binocular ranging
stereo matching algorithm
Census transform algorithm
anchor feature points recognition
positioning model of"anchor digging robot-supported bolt"
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分类号
TD632.2
[矿业工程—矿山机电]
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