基于三激光标记点图像的掘进机定位系统及定位方法与流程

技术特征：

1.一种基于三激光标记点图像的掘进机定位系统，其特征在于，包括：无线摄像仪、无线基站、计算机终端、三角激光标记器、两点激光标记器；

计算机终端通过无线基站接收无线摄像仪采集的掘进巷道参照面的图像；

三角激光标记器与掘进巷道的相对位置固定，并在掘进巷道参照面上投射出3个亮点，分别记为点C、点D、点E；

两点激光标记器中的激光发射器在无线摄像仪的周向上均匀布置，并在掘进巷道参照面上投射出2个亮点，分别记为点A、点B；

无线摄像仪紧固连接在掘进机上。

2.根据权利要求1所述的基于三激光标记点图像的掘进机定位系统，其特征在于，三角激光标记器安装在掘进巷道的底面、侧壁或者顶板上，且正对位于掘进巷道终点处的掘进巷道参照面；点C、点D、点E位于同一个正三角形的3个顶点处；且点C、点D、点E所在平面垂直于水平面。

3.根据权利要求2所述的基于三激光标记点图像的掘进机定位系统，其特征在于，经过两点激光标记器投射出的点A、点B的直线平行于无线摄像仪的镜头平面。

4.根据权利要求3所述的基于三激光标记点图像的掘进机定位系统，其特征在于，直线垂直于水平面。

5.一种基于权利要求1至4中任一项所述的基于三激光标记点图像的掘进机定位系统的定位方法，其特征在于，包括：

根据掘进巷道参照面的图像中点A与点B之间的像素距离，确认掘进机到掘进巷道参照面的距离，计算公式为：

$d=\frac{l}{f}\×dp\×kp$

其中，d为掘进机到掘进巷道参照面的距离；l为已知的点A与点B的实际距离；f为无线摄像仪的焦距；dp为实时拍摄的掘进巷道参照面的图像中点A与点B之间的像素距离；kp为点A与点B之间在图像中的像素距离和已知的点A与点B的实际距离的换算系数。

6.一种基于权利要求1至4中任一项所述的基于三激光标记点图像的掘进机定位系统的定位方法，其特征在于，包括：

在所述无线摄像仪的图像拍摄频率保持不变时，根据点A与点B之间的像素距离变化率模拟出掘进机的运行速度，计算公式为：

vΔd×h

其中，h为无线摄像仪的拍摄频率；Δd为无线摄像仪平均两次拍摄之间的掘进机移动距离；v为掘进机的运行速度。

7.根据权利要求5所述的基于权利要求1至4中任一项所述的基于三激光标记点图像的掘进机定位系统的定位方法，其特征在于，包括：

根据计算点C、点D、点E作为顶点的三角形的形心，距离点A、点B中点的像素距离，确定掘进机在运行过程中的竖直方向偏移量，计算公式为：

$Xd=\frac{(S-S1)\×Xl}{Xl+d}$

其中，S为设定的标准的点C、点D、点E作为顶点的三角形的形心距离点A、点B中点之间的像素距离；S1为实时的点C、点D、点E作为顶点的三角形的形心距离点A、点B中点之间的像素距离；Xl为掘进机的长度；为掘进机的竖直方向偏移量。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的基于权利要求1至4中任一项所述的基于三激光标记点图像的掘进机定位系统的定位方法，其特征在于，包括：

计算机终端通过对掘进巷道参照面的图像处理分析后，产生掘进机实时位置数据，并产生运动调整控制信号传送给无线基站；无线基站把控制信息通过无线摄像仪中的无线通信模块反馈给掘进机，进行位置调整。