悬臂式掘进机位姿测量方法研究

摘要

针对复杂地质条件下煤矿巷道施工中悬臂掘进机位姿检测精度的提升难题，本文提出了一种基于激光投影与机器视觉的掘进机位姿检测算法。该算法聚焦于克服高粉尘、强震动环境下位姿测量的不稳定性，确保掘进机的精确导航与控制。测量系统集成了激光发射装置和工业级防爆摄像机，其利用摄像机捕获激光线序列图像，然后通过图像处理技术计算掘进机的航向角，实现行进方向的即时校正。倾角传感器用于协助测量摄像机拍摄时的倾斜角度，同时运用三角测量法来准确测定掘进机的水平位移。该设计采用在掘进过程中随机抽样图像的策略，有效抑制了强震动干扰；同时，高粉尘环境反而增强了激光线亮度，提高了检测性能。通过建立模拟巷道进行了仿真测试，结果表明，该技术在水平位移测量时的航向角误差≤0.5°。通过分析科达自控公司提供的实际矿井数据，证明了算法在真实工况下的稳健性和有效性。与现行技术相比，本算法不仅保持了一定的检测精度，还简化了实施步骤，增强了采矿作业的安全性与效率。

关键词

悬臂式掘进机 / 位姿检测 / 三角测量法 / 机器视觉 / 特征提取