煤礦環(huán)境惡劣、安全事故多發(fā),綜采工作面智能化、無人化開采是技術(shù)發(fā)展的必然趨勢,對于提高煤炭生產(chǎn)效率、降低工作強度、保障人員生命安全具有重要意義。巷道掘進作為煤礦開采的重要環(huán)節(jié),是實現(xiàn)礦井建設(shè)、采區(qū)通風(fēng)、煤炭開采與運輸?shù)幕A(chǔ)。其中,完成掘進機的自動控制是解決巷道自動化綜掘施工的重要途徑。懸臂式掘進機工作過程中,行走機構(gòu)帶動履帶推進機身前移,截割機構(gòu)通過液壓缸改變截割頭位置,最終在兩者的協(xié)同工作下完成截割頭的鉆進作業(yè)。因此,為使機器按要求實現(xiàn)巷道斷面的自動切割,首先需要解決掘進機機身空間位姿的感知以及截割頭的定位問題。在國家863項目“薄煤層半煤巖掘進機關(guān)鍵技術(shù)研究”(2013BAK06B04)的支持下,本論文針對上述問題進行了研究。首先,將機器視覺技術(shù)應(yīng)用到掘進機機身位姿的檢測中,以確定截割頭在巷道中的坐標基點;隨后,針對截割頭定位,設(shè)計了基于輪廓識別的雙目定位系統(tǒng),完成了截割頭相對機身的三維坐標獲取;最終,結(jié)合已經(jīng)獲取到的機身位姿信息,實現(xiàn)了巷道坐標系下懸臂式掘進機機身位姿與截割頭位置的自動實時監(jiān)測。具體研究工作與成果如下:(1)通過對比分析現(xiàn)有方法,確定了基于機器視覺的懸臂式掘進機空...

【文章頁數(shù)】：156 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
變量注釋表
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容
    1.4 論文組織結(jié)構(gòu)
2 掘進機位姿感知及定位方法分析與總體方案設(shè)計
    2.1 懸臂式掘進機基本結(jié)構(gòu)
    2.2 掘進機空間定位坐標系統(tǒng)
    2.3 掘進機機身位姿數(shù)學(xué)模型與測量方法對比分析
    2.4 掘進機截割機構(gòu)簡化模型與定位方法對比分析
    2.5 懸臂式掘進機空間位姿感知及定位系統(tǒng)總體方案設(shè)計
    2.6 位姿感知及定位參數(shù)考核指標
    2.7 本章小結(jié)
3 基于雙十字激光的掘進機機身位姿感知
    3.1 引言
    3.2 基于雙十字激光的機身位姿測量方案
    3.3 位姿感知系統(tǒng)設(shè)備選型與安裝
    3.4 基于Retinex與小波多尺度積的低照度圖像邊緣檢測算法
    3.5 激光標靶特征點識別與坐標解算
    3.6 懸臂式掘進機機身位姿解算
    3.7 懸臂式掘進機機身位姿檢測實驗與誤差來源分析
    3.8 本章小結(jié)
4 基于雙目視覺的截割頭定位系統(tǒng)建立與標定
    4.1 引言
    4.2 基于雙目立體視覺的截割頭定位系統(tǒng)建立
    4.3 雙目視覺系統(tǒng)基本原理
    4.4 截割頭定位系統(tǒng)單目攝像機內(nèi)參數(shù)標定
    4.5 截割頭雙目定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)標定
    4.6 單目攝像機標定實驗
    4.7 雙目立體系統(tǒng)標定實驗
    4.8 本章小結(jié)
5 基于輪廓特征的懸臂式掘進機截割頭目標匹配
    5.1 引言
    5.2 圖像匹配算法
    5.3 基于輪廓特征的目標匹配算法
    5.4 懸臂式掘進機截割頭輪廓匹配方法
    5.5 掘進機截割頭輪廓特征表示
    5.6 改進MVM輪廓匹配算法
    5.7 基于SIATL輪廓描述子與改進 MVM 算法的輪廓匹配實驗
    5.8 本章小結(jié)
6 基于視覺匹配和位姿檢測的截割頭定位
    6.1 引言
    6.2 懸臂式掘進機截割頭定位方法
    6.3 左攝像機坐標系下截割頭三維定位實驗
    6.4 基于雙目系統(tǒng)的目標點三維信息解算精度分析
    6.5 巷道坐標系下截割頭定位實驗
    6.6 本章小結(jié)
7 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 創(chuàng)新點
    7.3 展望
參考文獻
作者簡歷
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3858862