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题名基于激光SLAM的综采工作面实时三维建图方法
被引量:7
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作者
亓玉浩
关士远
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机构
山东能源集团有限公司
北京天玛智控科技股份有限公司
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出处
《工矿自动化》
北大核心
2022年第11期139-144,共6页
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基金
山东省重大科技创新工程项目(2019SDZY01)
兖矿集团2019年科学技术项目(YKKJ2019A10MY-R55)。
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文摘
移动式建图方法依赖高精度的光纤惯导和里程计进行位姿计算,而在实际工程实践中里程计精度难以满足应用需求,导致获取的工作面三维激光点云不完整。针对该问题,提出了一种基于激光SLAM的综采工作面实时三维建图方法。该方法主要包括激光点云去畸变、特征提取、位姿估计、优化建图等步骤。通过惯导数据消除激光点云的畸变,根据点云中每个点的时间戳检索惯导数据,获得对应每个点的姿态角,如果没有检索到对应姿态角,则采用四元数法进行插补。采用主成分分析法提取点云的几何张量特征,先求解点集的协方差矩阵,再进行特征值分解,得到几何张量特征。计算相邻2帧中特征点之间的距离,构建目标函数,采用Levenberg−Marquardt算法求解目标函数,获取变换矩阵,从而实现位姿估计。采用增量式优化算法,使用GTSAM优化库对历史关键帧与当前关键帧进行联合优化,将获得的所有关键帧点云叠加到一起,即为全局实时三维地图。井下工业性试验结果表明,该方法能实时、完整、高精度地构建全工作面范围的三维地图,最大绝对误差均值为0.19 m,满足综采工作面监控及刮板输送机找直精度需求。
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关键词
综采工作面
实时三维建图
激光SLAM
激光点云去畸变
特征提取
位姿估计
增量式优化
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Keywords
fully mechanized working face
real-time 3D mapping
laser SLAM
laser point cloud distortion removal
feature extraction
position and attitude estimation
incremental optimization
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分类号
TD421
[矿业工程—矿山机电]
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