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基于双屏视觉标靶的掘锚机机身位姿测量技术
被引量:
1
1
作者
黄喆
李佳雄
+4 位作者
杜文阳
徐叶倩
沈小玲
赵世艺
王浩森
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第4期1814-1824,共11页
针对掘锚机在煤矿巷道掘进过程中难以实现机身位姿的实时精确测量,进而导致难以实现定向掘进的问题,提出一种基于双屏视觉标靶的掘锚机导向方法。由2块竖直安装的感光成像屏组成双屏视觉标靶靶面,巷道中的激光器发射指示激光并在前、后...
针对掘锚机在煤矿巷道掘进过程中难以实现机身位姿的实时精确测量,进而导致难以实现定向掘进的问题,提出一种基于双屏视觉标靶的掘锚机导向方法。由2块竖直安装的感光成像屏组成双屏视觉标靶靶面,巷道中的激光器发射指示激光并在前、后靶面上呈现光斑,利用视觉测量、高精度栅格标定等技术,建立光斑质心的图像坐标与三维空间坐标的映射关系,以形成坐标点云数据;再根据栅格索引、坐标变换、欧拉角解算等原理,结合标靶底部的双轴倾角仪来获得掘锚机机身的实时位姿,并解算出机身关键点相对于巷道设计轴线的横向/纵向偏差,为掘进过程中的偏差纠正提供数据支撑。通过构建数学模型对系统脱靶问题进行了分析,同时搭建实验平台验证了该导向方法的有效性。实验结果表明:该方法能够实现机身六自由度空间位姿的精确测量;在9 m测试距离下偏航角重复性测量精度优于0.01º、偏航角绝对测量误差小于0.05º;在15~40 m测量范围内,用全站仪与矿用激光器设置计划线时机身关键点横向/纵向偏差测量误差分别小于5、15 mm。基于该方法研发的导向系统已成功应用于煤矿井下巷道掘进中,满足了巷道施工与掘锚机机身定位的精度要求。该导向方法的误差特性与测试距离无关,且该方法中涉及的所有光学测量功能均在标靶内部实现,可有效屏蔽井下复杂环境对测量功能的影响,大幅提升了现场应用时的抗粉尘干扰能力。
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关键词
掘锚机
位姿测量
双屏视觉标靶
定位
视觉测量
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职称材料
基于双线激光基准的盾尾间隙测量方法研究
2
作者
黄喆
王浩森
+2 位作者
胡成军
杜文阳
赵旭晔
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第7期85-92,共8页
针对现有众多盾尾间隙自动测量方法中普遍存在的精度低和可靠性差等问题,提出了一种基于双线激光基准标尺的视觉测量新方法。通过两道平行布设的窄线形激光构建观测基准,利用传统图像处理技术捕获盾壳与管片的关键特征,结合标尺反算误...
针对现有众多盾尾间隙自动测量方法中普遍存在的精度低和可靠性差等问题,提出了一种基于双线激光基准标尺的视觉测量新方法。通过两道平行布设的窄线形激光构建观测基准,利用传统图像处理技术捕获盾壳与管片的关键特征,结合标尺反算误差补偿技术,实现在盾构掘进过程中盾尾间隙测量值的高精度实时解算。现场实验表明,本文所提出的方法的重复性测量精度优于1.2 mm,绝对测量精度优于2 mm,测量误差小于1.5 mm,该方法可以实现盾尾间隙自动化实时精确测量且具备较高的可靠性,现已应用在我国多个地铁隧道施工现场。
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关键词
盾尾间隙
视觉测量
误差仿真
标定
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职称材料
GR135小型平地机
被引量:
1
3
作者
杜文阳
陈慧
李静
《建筑机械》
2012年第2期109-110,共2页
目前国内外公路施工对平地机的需求呈较大增长趋势,但小型平地机在国内是个空白,为此徐工基础工程机械公司开发了GR135小型平地机,该机能满足国内外特定用户及低端用户的需求,具有较大的市场潜力。
关键词
平地机
基础工程机械
国内外
公路施工
市场潜力
用户
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职称材料
水平定向钻机施工及保养
4
作者
苗怀庆
陈慧
杜文阳
《筑路机械与施工机械化》
北大核心
2008年第2期78-80,共3页
结合实际施工经验,就非开挖施工过程中钻机的吨位选择、导向钻孔曲线设计给出了简单易行的方法;从液压系统的保养、发动机的保养、橡胶履带的保养3个方面对钻机的保养方法进行了详细叙述。
关键词
水平定向钻机
非开挖施工
吨位选择
钻孔曲线设计
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职称材料
基于双相机标靶的直线顶管掘进机导向方法
被引量:
3
5
作者
黄喆
燕庆德
+2 位作者
邵震宇
赵旭晔
杜文阳
《激光与光电子学进展》
CSCD
北大核心
2022年第4期450-457,共8页
针对直线顶管掘进机在掘进导向中所面临的响应速度慢、成本高的问题,提出了一种基于双相机靶标的实时位姿测量方法。利用对向安装的两个工业相机及两块感光成像屏组成测量标靶,并辅以一道已知空间方位信息的指示激光。所提方法利用光斑...
针对直线顶管掘进机在掘进导向中所面临的响应速度慢、成本高的问题,提出了一种基于双相机靶标的实时位姿测量方法。利用对向安装的两个工业相机及两块感光成像屏组成测量标靶,并辅以一道已知空间方位信息的指示激光。所提方法利用光斑图像分析处理、标定网格检索以及欧拉角解算技术,可完成掘进机相对计划线在工程坐标系下水平/垂直偏差的测量,进而实现导向。实验结果表明,所提双相机标靶的方位角重复性测量精度优于0.03°、绝对测量误差小于0.05°、水平/垂直偏差测量误差小于3 mm,完全满足直线顶管掘进机实时精确导向需求。
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关键词
视觉光学
视觉测量
直线顶管导向
双相机标靶
位姿测量
原文传递
基于单目视觉的双护盾TBM导向方法研究
被引量:
1
6
作者
黄喆
程二静
+3 位作者
邵震宇
杜文阳
赵旭晔
燕庆德
《激光与光电子学进展》
CSCD
北大核心
2021年第24期301-308,共8页
针对现有双护盾硬岩隧道掘进机(TBM)导向系统中前盾/支撑盾位姿测量方法普遍存在的结构复杂、可靠性差、成本高和精度低的问题,提出了一种基于工业相机和异形主动标靶进行非接触快速测量的新方法,利用机器视觉、空间位姿变换及多传感器...
针对现有双护盾硬岩隧道掘进机(TBM)导向系统中前盾/支撑盾位姿测量方法普遍存在的结构复杂、可靠性差、成本高和精度低的问题,提出了一种基于工业相机和异形主动标靶进行非接触快速测量的新方法,利用机器视觉、空间位姿变换及多传感器融合/标定等技术,可以实现在强振动掘进状态下对双护盾TBM进行稳定导向的功能。实验结果表明,本文所提方法可实现前盾/支撑盾六自由度空间位姿的高性能测量,测量频率不低于20 Hz,盾构机特征点静态坐标测量误差小于5 mm@(3 m×2 m×6 m),动态坐标测量误差小于10 mm@(振幅为3 mm,频率为20 Hz),可以应用在双护盾TBM导向系统中。
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关键词
机器视觉
非接触测量
双护盾导向
异形标靶
多传感器融合
原文传递
徐工XZ320B水平定向钻机
7
作者
李静
杜文阳
谭英林
《建筑机械化》
2011年第5期50-51,共2页
水平定向钻机是在不开挖地表的条件下,铺设各种地下公用设施(管道、电缆等)的一种施工机械,广泛用于穿越公路、铁路、建筑物、河流等不宜开挖地表的条件下进行供水、煤气、电力、电讯、天然气、石油等管线的铺设。
关键词
水平定向钻机
地下公用设施
施工机械
穿越公路
不开挖
建筑物
天然气
地表
原文传递
XZ1280水平定向钻机
8
作者
陈慧
杜文阳
+1 位作者
张永华
李静
《建筑机械化》
2011年第12期68-70,共3页
XZ1280水平定向钻机广泛应用于电信、燃气、给排水等地下管线的铺设,是保护环境,通畅交通,铺设管线工程施工的理想设备,本文主要从产品用途、特点、基本参数及主要技术性能介绍大型水平定向钻机XZ1280。
关键词
水平定向钻机
非开挖
回拖/进给力
最大扭矩
导向定位
原文传递
题名
基于双屏视觉标靶的掘锚机机身位姿测量技术
被引量:
1
1
作者
黄喆
李佳雄
杜文阳
徐叶倩
沈小玲
赵世艺
王浩森
机构
天津科技大学电子信息与自动化学院
力信测量(上海)有限公司
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第4期1814-1824,共11页
基金
天津市自然科学基金资助项目(18JCYBJC88600)
天津大学精密测试技术与仪器国家重点实验室开放课题资助项目(pilab1905)。
文摘
针对掘锚机在煤矿巷道掘进过程中难以实现机身位姿的实时精确测量,进而导致难以实现定向掘进的问题,提出一种基于双屏视觉标靶的掘锚机导向方法。由2块竖直安装的感光成像屏组成双屏视觉标靶靶面,巷道中的激光器发射指示激光并在前、后靶面上呈现光斑,利用视觉测量、高精度栅格标定等技术,建立光斑质心的图像坐标与三维空间坐标的映射关系,以形成坐标点云数据;再根据栅格索引、坐标变换、欧拉角解算等原理,结合标靶底部的双轴倾角仪来获得掘锚机机身的实时位姿,并解算出机身关键点相对于巷道设计轴线的横向/纵向偏差,为掘进过程中的偏差纠正提供数据支撑。通过构建数学模型对系统脱靶问题进行了分析,同时搭建实验平台验证了该导向方法的有效性。实验结果表明:该方法能够实现机身六自由度空间位姿的精确测量;在9 m测试距离下偏航角重复性测量精度优于0.01º、偏航角绝对测量误差小于0.05º;在15~40 m测量范围内,用全站仪与矿用激光器设置计划线时机身关键点横向/纵向偏差测量误差分别小于5、15 mm。基于该方法研发的导向系统已成功应用于煤矿井下巷道掘进中,满足了巷道施工与掘锚机机身定位的精度要求。该导向方法的误差特性与测试距离无关,且该方法中涉及的所有光学测量功能均在标靶内部实现,可有效屏蔽井下复杂环境对测量功能的影响,大幅提升了现场应用时的抗粉尘干扰能力。
关键词
掘锚机
位姿测量
双屏视觉标靶
定位
视觉测量
Keywords
bolter miner
position and orientation measurement
dual-screen visual target
positioning
vision measure-ment
分类号
TD421 [矿业工程—矿山机电]
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职称材料
题名
基于双线激光基准的盾尾间隙测量方法研究
2
作者
黄喆
王浩森
胡成军
杜文阳
赵旭晔
机构
天津科技大学电子信息与自动化学院
中国矿业大学(北京)
中煤科工集团智能矿山有限公司
出处
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第7期85-92,共8页
文摘
针对现有众多盾尾间隙自动测量方法中普遍存在的精度低和可靠性差等问题,提出了一种基于双线激光基准标尺的视觉测量新方法。通过两道平行布设的窄线形激光构建观测基准,利用传统图像处理技术捕获盾壳与管片的关键特征,结合标尺反算误差补偿技术,实现在盾构掘进过程中盾尾间隙测量值的高精度实时解算。现场实验表明,本文所提出的方法的重复性测量精度优于1.2 mm,绝对测量精度优于2 mm,测量误差小于1.5 mm,该方法可以实现盾尾间隙自动化实时精确测量且具备较高的可靠性,现已应用在我国多个地铁隧道施工现场。
关键词
盾尾间隙
视觉测量
误差仿真
标定
Keywords
tail shield gap
visual measurement
error simulation
calibration
分类号
TH2 [机械工程—机械制造及自动化]
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职称材料
题名
GR135小型平地机
被引量:
1
3
作者
杜文阳
陈慧
李静
机构
江苏徐州徐工基础工程机械有限公司
出处
《建筑机械》
2012年第2期109-110,共2页
文摘
目前国内外公路施工对平地机的需求呈较大增长趋势,但小型平地机在国内是个空白,为此徐工基础工程机械公司开发了GR135小型平地机,该机能满足国内外特定用户及低端用户的需求,具有较大的市场潜力。
关键词
平地机
基础工程机械
国内外
公路施工
市场潜力
用户
分类号
TU623.6 [建筑科学—建筑技术科学]
下载PDF
职称材料
题名
水平定向钻机施工及保养
4
作者
苗怀庆
陈慧
杜文阳
机构
徐州徐工筑路机械有限公司
出处
《筑路机械与施工机械化》
北大核心
2008年第2期78-80,共3页
文摘
结合实际施工经验,就非开挖施工过程中钻机的吨位选择、导向钻孔曲线设计给出了简单易行的方法;从液压系统的保养、发动机的保养、橡胶履带的保养3个方面对钻机的保养方法进行了详细叙述。
关键词
水平定向钻机
非开挖施工
吨位选择
钻孔曲线设计
Keywords
horizontal directional drilling machine
trenchless construction
tonnage selection
bore curve design
分类号
U445.31 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
基于双相机标靶的直线顶管掘进机导向方法
被引量:
3
5
作者
黄喆
燕庆德
邵震宇
赵旭晔
杜文阳
机构
天津科技大学电子信息与自动化学院
天津恒度量子精密仪器技术有限公司
出处
《激光与光电子学进展》
CSCD
北大核心
2022年第4期450-457,共8页
基金
国家重点研发计划(2019YFB2006100)
天津市自然科学基金(18JCYBJC88600)
天津大学精密测试技术与仪器国家重点实验室开放课题(pilab1905)。
文摘
针对直线顶管掘进机在掘进导向中所面临的响应速度慢、成本高的问题,提出了一种基于双相机靶标的实时位姿测量方法。利用对向安装的两个工业相机及两块感光成像屏组成测量标靶,并辅以一道已知空间方位信息的指示激光。所提方法利用光斑图像分析处理、标定网格检索以及欧拉角解算技术,可完成掘进机相对计划线在工程坐标系下水平/垂直偏差的测量,进而实现导向。实验结果表明,所提双相机标靶的方位角重复性测量精度优于0.03°、绝对测量误差小于0.05°、水平/垂直偏差测量误差小于3 mm,完全满足直线顶管掘进机实时精确导向需求。
关键词
视觉光学
视觉测量
直线顶管导向
双相机标靶
位姿测量
Keywords
visual optics
vision measurement
linear pipe jacking guidance
dual camera target
pose measurement
分类号
TH741 [机械工程—光学工程]
原文传递
题名
基于单目视觉的双护盾TBM导向方法研究
被引量:
1
6
作者
黄喆
程二静
邵震宇
杜文阳
赵旭晔
燕庆德
机构
天津科技大学电子信息与自动化学院
天津恒度量子精密仪器技术有限公司
出处
《激光与光电子学进展》
CSCD
北大核心
2021年第24期301-308,共8页
基金
国家重点研发计划(2019YFB2006100)
天津市自然科学基金(18JCYBJC88600)
天津大学精密测试技术与仪器国家重点实验室开放课题(pilab1905)。
文摘
针对现有双护盾硬岩隧道掘进机(TBM)导向系统中前盾/支撑盾位姿测量方法普遍存在的结构复杂、可靠性差、成本高和精度低的问题,提出了一种基于工业相机和异形主动标靶进行非接触快速测量的新方法,利用机器视觉、空间位姿变换及多传感器融合/标定等技术,可以实现在强振动掘进状态下对双护盾TBM进行稳定导向的功能。实验结果表明,本文所提方法可实现前盾/支撑盾六自由度空间位姿的高性能测量,测量频率不低于20 Hz,盾构机特征点静态坐标测量误差小于5 mm@(3 m×2 m×6 m),动态坐标测量误差小于10 mm@(振幅为3 mm,频率为20 Hz),可以应用在双护盾TBM导向系统中。
关键词
机器视觉
非接触测量
双护盾导向
异形标靶
多传感器融合
Keywords
machine vision
non-contact measurement
double shield guidance
special-shaped target
multi-sensor fusion
分类号
TH741 [机械工程—光学工程]
原文传递
题名
徐工XZ320B水平定向钻机
7
作者
李静
杜文阳
谭英林
机构
徐州徐工基础工程机械有限公司
出处
《建筑机械化》
2011年第5期50-51,共2页
文摘
水平定向钻机是在不开挖地表的条件下,铺设各种地下公用设施(管道、电缆等)的一种施工机械,广泛用于穿越公路、铁路、建筑物、河流等不宜开挖地表的条件下进行供水、煤气、电力、电讯、天然气、石油等管线的铺设。
关键词
水平定向钻机
地下公用设施
施工机械
穿越公路
不开挖
建筑物
天然气
地表
分类号
TU67 [建筑科学—建筑技术科学]
原文传递
题名
XZ1280水平定向钻机
8
作者
陈慧
杜文阳
张永华
李静
机构
徐州徐工基础工程机械有限公司
出处
《建筑机械化》
2011年第12期68-70,共3页
文摘
XZ1280水平定向钻机广泛应用于电信、燃气、给排水等地下管线的铺设,是保护环境,通畅交通,铺设管线工程施工的理想设备,本文主要从产品用途、特点、基本参数及主要技术性能介绍大型水平定向钻机XZ1280。
关键词
水平定向钻机
非开挖
回拖/进给力
最大扭矩
导向定位
分类号
TU990.3 [建筑科学—市政工程]
原文传递
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于双屏视觉标靶的掘锚机机身位姿测量技术
黄喆
李佳雄
杜文阳
徐叶倩
沈小玲
赵世艺
王浩森
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
1
下载PDF
职称材料
2
基于双线激光基准的盾尾间隙测量方法研究
黄喆
王浩森
胡成军
杜文阳
赵旭晔
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
0
下载PDF
职称材料
3
GR135小型平地机
杜文阳
陈慧
李静
《建筑机械》
2012
1
下载PDF
职称材料
4
水平定向钻机施工及保养
苗怀庆
陈慧
杜文阳
《筑路机械与施工机械化》
北大核心
2008
0
下载PDF
职称材料
5
基于双相机标靶的直线顶管掘进机导向方法
黄喆
燕庆德
邵震宇
赵旭晔
杜文阳
《激光与光电子学进展》
CSCD
北大核心
2022
3
原文传递
6
基于单目视觉的双护盾TBM导向方法研究
黄喆
程二静
邵震宇
杜文阳
赵旭晔
燕庆德
《激光与光电子学进展》
CSCD
北大核心
2021
1
原文传递
7
徐工XZ320B水平定向钻机
李静
杜文阳
谭英林
《建筑机械化》
2011
0
原文传递
8
XZ1280水平定向钻机
陈慧
杜文阳
张永华
李静
《建筑机械化》
2011
0
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