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基于视觉-惯导信息融合的采场支架姿态感知方法
1
作者
邢轲轲
程敬义
+5 位作者
许忠鑫
万志军
薛民体
闫万梓
包阔
易俊杰
《工矿自动化》
北大核心
2025年第3期32-38,共7页
针对目前采场支架姿态感知中惯导方法存在漂移误差大、解算精度低,以及视觉方法存在相机易受粉尘与设备遮挡而位姿识别误差大等问题,提出了一种基于视觉-惯导信息融合的采场支架姿态感知方法。首先将四特征点红外标靶固定于支架底座凸台...
针对目前采场支架姿态感知中惯导方法存在漂移误差大、解算精度低,以及视觉方法存在相机易受粉尘与设备遮挡而位姿识别误差大等问题,提出了一种基于视觉-惯导信息融合的采场支架姿态感知方法。首先将四特征点红外标靶固定于支架底座凸台,将双目相机分别固定于支架顶梁与掩护梁,采用基于Canny-最小二乘法的靶标识别方法和基于四特征点的BA-PnP算法解算顶梁、掩护梁相对底座的俯仰角、横滚角。然后将惯性测量单元固定于液压支架顶梁、掩护梁、底座,通过惯性测量单元中MEMS陀螺仪和加速度计的互补滤波方法解算顶梁、掩护梁、底座在世界坐标系下的俯仰角、横滚角。最后将视觉系统解算的姿态角与惯导解算的姿态角进行扩展卡尔曼滤波多源信息融合,利用视觉信息的低频稳定性抑制惯性测量单元的累计误差,得到精确的采场支架姿态。采用基于视觉、惯导和视觉-惯导信息融合3种支架姿态感知方法进行对比实验,结果表明:①初始静止状态下,3种方法的精度均较高,但随着支架运行循环次数增加,基于视觉、惯导的感知结果逐渐偏离真值。②基于视觉、惯导和视觉-惯导信息融合方法的顶梁相对底座的俯仰角感知均方根误差分别为0.201,0.190,0.081°,掩护梁相对底座的俯仰角感知均方根误差分别为0.340,0.297,0.162°。③基于视觉-惯导信息融合方法解算的液压支架立柱伸缩长度的均方根误差为13.682 mm,满足现场需求。基于视觉-惯导信息融合的采场支架姿态感知方法可为液压支架智能化控制提供更准确的姿态参数。
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关键词
液压
支架姿态感知
视觉惯导信息融合
惯性测量单元
扩展卡尔曼滤波
光束平差-透视点定位
姿态
估计算法
IMU
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职称材料
基于支架结构运动学的放煤机构精准控制研究
被引量：
1
2
作者
王祖洸
王伸
+4 位作者
李东印
李化敏
王文
岳帅帅
李东辉
《工矿自动化》
CSCD
北大核心
2024年第9期28-40,共13页
放煤机构的精准控制是实现智能化、无人化放顶煤开采的重要基础,放煤机构与后部刮板输送机的空间关系及支架姿态对空间关系的影响规律是构建放顶煤支架控制模型的关键。以ZF17000/27.5/42D型低位放顶煤支架为研究对象,阐述了支架顶板和...
放煤机构的精准控制是实现智能化、无人化放顶煤开采的重要基础,放煤机构与后部刮板输送机的空间关系及支架姿态对空间关系的影响规律是构建放顶煤支架控制模型的关键。以ZF17000/27.5/42D型低位放顶煤支架为研究对象,阐述了支架顶板和底板不同俯仰姿态下放煤机构与后部刮板输送机的空间关系;基于液压支架放煤机构开口度控制逻辑,搭建了支架姿态感知系统,提出了液压支架放煤机构末端运动学分析方法;建立了基于D-H矩阵的低位放顶煤液压支架放煤机构末端运动学模型,并据此构建了液压支架放煤机构开口度计算模型,平均计算误差仅为1.71%,满足现场应用精度要求;提出了基于姿态反馈的支架放煤机构闭环控制方法,并将基于放煤机构开口度计算模型开发的放煤决策模型应用于现场。应用效果表明:自动放煤时各支架平均放煤时间的均方差仅为0.13 min,较人工放煤方式整体放煤效率提高20%~43.9%;顶煤采出率达89%,后部刮板输送机负载更加均衡,过载率仅为0.73%。
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关键词
综放开采智能化
放煤机构
运动学分析
放煤
支架
控制
支架姿态感知
开口度控制
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职称材料
题名
基于视觉-惯导信息融合的采场支架姿态感知方法
1
作者
邢轲轲
程敬义
许忠鑫
万志军
薛民体
闫万梓
包阔
易俊杰
机构
中国矿业大学矿业工程学院
中国矿业大学信息与控制工程学院
出处
《工矿自动化》
北大核心
2025年第3期32-38,共7页
基金
国家自然科学基金青年科学基金资助项目(51604267)
中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2022XSCX21)。
文摘
针对目前采场支架姿态感知中惯导方法存在漂移误差大、解算精度低,以及视觉方法存在相机易受粉尘与设备遮挡而位姿识别误差大等问题,提出了一种基于视觉-惯导信息融合的采场支架姿态感知方法。首先将四特征点红外标靶固定于支架底座凸台,将双目相机分别固定于支架顶梁与掩护梁,采用基于Canny-最小二乘法的靶标识别方法和基于四特征点的BA-PnP算法解算顶梁、掩护梁相对底座的俯仰角、横滚角。然后将惯性测量单元固定于液压支架顶梁、掩护梁、底座,通过惯性测量单元中MEMS陀螺仪和加速度计的互补滤波方法解算顶梁、掩护梁、底座在世界坐标系下的俯仰角、横滚角。最后将视觉系统解算的姿态角与惯导解算的姿态角进行扩展卡尔曼滤波多源信息融合,利用视觉信息的低频稳定性抑制惯性测量单元的累计误差,得到精确的采场支架姿态。采用基于视觉、惯导和视觉-惯导信息融合3种支架姿态感知方法进行对比实验,结果表明:①初始静止状态下,3种方法的精度均较高,但随着支架运行循环次数增加,基于视觉、惯导的感知结果逐渐偏离真值。②基于视觉、惯导和视觉-惯导信息融合方法的顶梁相对底座的俯仰角感知均方根误差分别为0.201,0.190,0.081°,掩护梁相对底座的俯仰角感知均方根误差分别为0.340,0.297,0.162°。③基于视觉-惯导信息融合方法解算的液压支架立柱伸缩长度的均方根误差为13.682 mm,满足现场需求。基于视觉-惯导信息融合的采场支架姿态感知方法可为液压支架智能化控制提供更准确的姿态参数。
关键词
液压
支架姿态感知
视觉惯导信息融合
惯性测量单元
扩展卡尔曼滤波
光束平差-透视点定位
姿态
估计算法
IMU
Keywords
hydraulic support posture perception
visual-inertial information fusion
inertial measurement unit
extended Kalman filter
bundle adjustment-perspective point posture estimation algorithm
IMU
分类号
TD355.4 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
基于支架结构运动学的放煤机构精准控制研究
被引量：
1
2
作者
王祖洸
王伸
李东印
李化敏
王文
岳帅帅
李东辉
机构
河南理工大学能源科学与工程学院
河南理工大学医学院
煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心
河南理工大学地质资源与地质工程博士后流动站
东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室
出处
《工矿自动化》
CSCD
北大核心
2024年第9期28-40,共13页
基金
河南理工大学安全学科“双一流”创建国家级重点项目培育资助项目(AQ20240306)
河南理工大学博士基金资助项目(B2023-26)
+1 种基金
河南省科技攻关计划项目(242102320210)
河南省重点研发专项项目(241111320800)。
文摘
放煤机构的精准控制是实现智能化、无人化放顶煤开采的重要基础,放煤机构与后部刮板输送机的空间关系及支架姿态对空间关系的影响规律是构建放顶煤支架控制模型的关键。以ZF17000/27.5/42D型低位放顶煤支架为研究对象,阐述了支架顶板和底板不同俯仰姿态下放煤机构与后部刮板输送机的空间关系;基于液压支架放煤机构开口度控制逻辑,搭建了支架姿态感知系统,提出了液压支架放煤机构末端运动学分析方法;建立了基于D-H矩阵的低位放顶煤液压支架放煤机构末端运动学模型,并据此构建了液压支架放煤机构开口度计算模型,平均计算误差仅为1.71%,满足现场应用精度要求;提出了基于姿态反馈的支架放煤机构闭环控制方法,并将基于放煤机构开口度计算模型开发的放煤决策模型应用于现场。应用效果表明:自动放煤时各支架平均放煤时间的均方差仅为0.13 min,较人工放煤方式整体放煤效率提高20%~43.9%;顶煤采出率达89%,后部刮板输送机负载更加均衡,过载率仅为0.73%。
关键词
综放开采智能化
放煤机构
运动学分析
放煤
支架
控制
支架姿态感知
开口度控制
Keywords
intelligent coal caving
coal caving mechanism
kinematic analysis
coal discharge support control
support posture sensing
opening degree control
分类号
TD823.49 [矿业工程—煤矿开采]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于视觉-惯导信息融合的采场支架姿态感知方法
邢轲轲
程敬义
许忠鑫
万志军
薛民体
闫万梓
包阔
易俊杰
《工矿自动化》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
基于支架结构运动学的放煤机构精准控制研究
王祖洸
王伸
李东印
李化敏
王文
岳帅帅
李东辉
《工矿自动化》
CSCD
北大核心
2024
1
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职称材料
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