检索结果-南通市图书馆

基于红外LED线型标靶的掘进机视觉定位方法研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

煤炭学报 2024年

作者：万继成张旭辉杨文娟张超雷孟宇杜昱阳董征杨骏豪西安科技大学机械工程学院陕西省矿山机电装备智能检测与控制重点实验室

掘进机作为煤矿综掘工作面的主要装备，其自动化、智能化程度对实现巷道智能快速掘进具有重要意义。精确、鲁棒的掘进机机身位姿测量方法是掘进机智能控制的前提。井下粉尘水雾、狭长约束空间、非结构化复杂环境对掘进机机身位姿测量方... 详细信息

掘进机作为煤矿综掘工作面的主要装备，其自动化、智能化程度对实现巷道智能快速掘进具有重要意义。精确、鲁棒的掘进机机身位姿测量方法是掘进机智能控制的前提。井下粉尘水雾、狭长约束空间、非结构化复杂环境对掘进机机身位姿测量方法的准确性及可靠性影响很大。为了提高掘进机机身位姿测量的精确性和鲁棒性，提出一种基于红外LED线型标靶的掘进机位姿视觉测量方法。首先设计了曲线和直线组合特征的红外线型标靶，构建了掘进机位姿视觉测量系统。在分析标靶图像特征基础上，提出自适应引导的Hessian矩阵标靶光条中心提取方法，通过图像细化和高斯拟合方法得到光条初始中心及宽度，利用Hessian矩阵得到标靶光条中心亚像素级坐标，采用最小二乘拟合获得图像上椭圆与直线方程；构建了基于曲线和直线组合特征的掘进机机身单目视觉位姿解算模型，结合最小化重投影误差实现最优位姿估计，经坐标系转化得到掘进机机身位姿信息。采用数值仿真分析不同因素对定位精度的影响，确定了最优标靶尺寸及不同距离下的误差分布。最后搭建实验验证平台，在40米测量范围内，X轴、Y轴、Z轴的最大测量误差分别为58.82 mm， 69.525 mm， 133.2 mm，实验表明该方法有效克服了低照度、杂光背景、遮挡等影响，对煤矿井下巷道空间长距离位姿检测具有重要借鉴作用。

关键词：悬臂式掘进机视觉位姿测量红外线型标靶组合特征特征提取

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于分步视觉伺服的钻锚机器人控制方法研究

煤炭学报 2024年

作者：雷孟宇张旭辉杨文娟万继成杜昱阳余恒翰田琛辉西安科技大学机械工程学院陕西省矿山机电装备智能监测重点实验室

煤矿巷道支护装备的自动化和智能化水平较低，极大地制约了煤矿巷道的成形效率，成为导致“采掘失衡”现象的关键因素之一。为解决煤矿巷道支护装备自动化程度低，支护效率差的难题，设计了一种集成悬臂式掘进机和多自由度机械臂的钻锚... 详细信息

煤矿巷道支护装备的自动化和智能化水平较低，极大地制约了煤矿巷道的成形效率，成为导致“采掘失衡”现象的关键因素之一。为解决煤矿巷道支护装备自动化程度低，支护效率差的难题，设计了一种集成悬臂式掘进机和多自由度机械臂的钻锚机器人，提出了基于分步视觉伺服的钻锚机器人控制方法。首先提出了基于双目视觉的锚钻孔空间定位方法，利用三角原理实现锚钻孔精确定位；其次，通过机械臂关节布置的位移传感器和角度传感器检测对应关节的移动距离和旋转角度，利用改进的Denavit-Hartenberg (MDH)方法构建钻锚机器人机械臂运动学模型，实现机械臂末端执行器空间位置解算，确定末端执行器初始位置和目标位置；然后，提出一种基于分步视觉伺服的钻锚机器人机械臂运动控制方法，利用末端执行器位置构建基于位置的视觉控制模型，控制机械臂接近目标锚钻孔，实现机械臂的粗略控制；以锚钻孔外切矩形四个顶点的图像坐标为特征点，建立特征点运动速度与机械臂关节运动速度的映射关系，构建基于图像的视觉伺服控制模型，控制末端执行器快速精确对准目标锚钻孔中心，实现机械臂的精确控制；最后，搭建钻锚机器人实验平台，在实验室环境下完成锚钻孔视觉定位与机械臂视觉伺服控制仿真及实验。结果表明：提出的锚钻孔定位方法在X、Y和Z三个方向定位平均误差分别为7.5mm、7.8mm和8.1mm；提出的分步视觉伺服控制方法能够实现机械臂的粗略和精确控制，末端执行器可以快速精确到达目标锚钻孔目标位置。基于分步视觉伺服的钻锚机器人控制方法能够有效提升支护系统的自动化程度，为巷道支护的减人提效奠定了良好基础。

关键词：钻锚机器人视觉定位位置视觉控制图像视觉伺服控制锚钻孔

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于视觉与惯导的掘进机组合定位方法

煤炭科学技术 2024年

作者：万继成张旭辉杨文娟张超董征杜昱阳雷孟宇陈鑫杨骏豪西安科技大学机械工程学院陕西省矿山机电装备智能检测与控制重点实验室

针对煤矿井下掘进机单一位姿测量方法导致的掘进机位姿精度低、测量稳定性差的问题，提出了一种基于视觉和光纤惯导的掘进机组合定位方法。以固定在巷道顶板上的三激光指向仪作为特征目标，构建了基于三激光标靶的掘进机机身位姿视觉测... 详细信息

针对煤矿井下掘进机单一位姿测量方法导致的掘进机位姿精度低、测量稳定性差的问题，提出了一种基于视觉和光纤惯导的掘进机组合定位方法。以固定在巷道顶板上的三激光指向仪作为特征目标，构建了基于三激光标靶的掘进机机身位姿视觉测量系统，采用机载防爆工业相机采集激光标靶，通过图像处理得到激光指向仪光斑中心位置，结合掘进机机身位姿视觉测量模型及空间坐标转化得到掘进机位姿数据。同时利用安装在掘进机机身上的光纤惯导实时获得掘进机的位置和姿态信息，采用拉格朗日三点插值法将视觉位姿数据和惯导位姿数据在时间上进行配准处理后，运用卡尔曼滤波融合算法对视觉测量数据和光纤惯导数据进行融合。采用两者融合后的位姿数据对惯导累积误差进行补偿校正，对测量系统传感器的输出有效性进行判断，消除了惯导长时间积分运算导致的累积误差及视觉标靶短时遮挡、数据丢失对融合结果的影响，从而获得掘进机实时精确位姿数据。在实验室搭建实验平台，对视觉定位方法及组合定位方法进行评估，在60m测量距离内，视觉定位最大位置误差在35 mm以内，最大姿态角误差在0.5°以内，组合定位位置误差在30 mm以内，定位结果更接近真实位移。同时在煤矿井下工业现场对掘进机视觉与惯导融合定位进行了试验，结果表明，视觉与惯导融合定位方法能够克服井下复杂工况影响，弥补了单一测量方法的不足，且掘进机机身定位误差在30mm以内，姿态角误差在0.5°以内，满足巷道施工精度要求。

关键词：掘进机视觉测量光纤惯导卡尔曼滤波组合定位

基于蒙特卡洛随机采样方法与牛顿-拉夫逊迭代方法的钻锚机器人机械臂逆运动学求解方法

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

煤炭学报 2024年第S1期49卷 446-456页

作者：雷孟宇张旭辉杨文娟万继成董征杜昱阳陈鑫黄梦瑶田琛辉西安科技大学机械工程学院陕西省矿山机电装备智能检测与控制重点实验室

钻锚机器人机械臂逆运动学精确求解是实现煤矿巷道自动支护的关键，针对钻锚机器人机械臂这种非传统结构机械臂逆运动学求解方法存在精度低、实时性差和容易陷入局部最优难以收敛的难题，提出了一种融合蒙特卡洛随机采样方法和牛顿-拉... 详细信息

钻锚机器人机械臂逆运动学精确求解是实现煤矿巷道自动支护的关键，针对钻锚机器人机械臂这种非传统结构机械臂逆运动学求解方法存在精度低、实时性差和容易陷入局部最优难以收敛的难题，提出了一种融合蒙特卡洛随机采样方法和牛顿-拉夫逊迭代方法的非传统结构机械臂逆运动学求解方法。首先，根据钻锚机器人机械臂结构构建运动学模型，建立各个关节坐标系，利用坐标系转换关系实现机械臂正运动学求解；其次，基于蒙特卡洛随机采样方法计算机械臂运动空间，设定步长将运动空间轮廓外接立方体分割为若干个小立方体，构建小立方体内空间点的三维坐标和对应关节变量与小立方体的映射关系，根据给定的目标空间点对应的转换矩阵，通过索引函数确定其对应的小立方体，计算立方体内与目标空间点误差最小的点，将它对应的关节变量值作为初始值；最后，引入牛顿-拉夫逊迭代方法，利用多元函数迭代公式确定各关节变量的变化量，循环往复实现非传统结构机械臂逆运动学的求解。仿真实验结果表明，与基于随机初始值的牛顿-拉夫逊迭代方法和粒子群优化算法相比，所提方法计算结果对应的平均角度误差分别降低了64.98%和57.34%，平均耗时分别降低了35.90%和22.33%，求解精度和时效性均有所改善，验证了所提融合蒙特卡洛随机采样方法与牛顿-拉夫逊迭代方法针对非传统结构机械臂逆运动学求解的可行性和有效性。

关键词：运动空间蒙特卡洛牛顿-拉夫逊迭代运动学分析索引函数关节变量

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于赫斯特指数和分形理论的负荷预测研究

基于赫斯特指数和分形理论的负荷预测研究

作者：雷孟宇西安电子科技大学

学位级别：硕士

电力系统负荷预测对电网的运行起着越来越重要的作用。负荷预测越精确,电力系统才能够更安全、稳定、经济、健康的运行,对于国民经济的发展有着重要的影响;除此之外,负荷预测对于电力系统电力规划也有着重要的指导意义,精确的负荷预测... 详细信息

电力系统负荷预测对电网的运行起着越来越重要的作用。负荷预测越精确,电力系统才能够更安全、稳定、经济、健康的运行,对于国民经济的发展有着重要的影响;除此之外,负荷预测对于电力系统电力规划也有着重要的指导意义,精确的负荷预测可以使电网的长期规划、建设、调度和管理等更加合理科学,可以指导发电企业制定合理的发电计划,避免造成发电过剩和用电紧张的情况。近年来,负荷预测方法层出不穷,经过试验验证也有一定的准确性,但是,目前的方法都存在一些固有缺陷,如响应时间太长、考虑影响因素不够全面、只能进行短期负荷预测或长期负荷预测等,为了解决该类问题,本文提出了基于赫斯特指数和分形理论的负荷预测方法。首先,本文对加权平均法、回归预测法、最小二乘法、指数平滑法和神经网络法等传统预测方法进行了分析研究,了解了各种预测方法的基本原理,并使用以上方法对某地区某时段的负荷进行了预测,分析了预测方法的预测精度,总结了各种方法的优缺点。其次,本文提出了一种基于赫斯特指数和分形理论的负荷预测模型。在赫斯特指数及其理论的基础上,将历史负荷数据作为无序数列,计算了无序数列的赫斯特指数值,并以赫斯特指数值作为长期趋势判断的一个重要指标;此外,在分形理论的基础上,通过历史负荷数据计算所得的赫斯特指数值进行递推,求出了未来某时段的赫斯特指数值,并在此基础上使用“夹逼法”求得了未来某时段的负荷负荷情况。最后,通过案例分析验证了本文方法不仅可以实现长期负荷变化趋势的判断,还可以进行短期负荷的准确预测,并通过与实际资料的预测结果进行比较验证了本文方法的正确性。

关键词：负荷预测赫斯特指数分形理论夹逼法

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

采煤机三维轨迹的惯性基厘米级相对测量方法

中国惯性技术学报 2021年第2期29卷 178-183页

作者：江一夫李四海谢波严恭敏雷孟宇西北工业大学自动化学院西安710029 西安航天精密机电研究所西安710100 西安科技大学机械工程学院西安710054

针对煤矿长壁工作面自动开采的实时精确定位需求,基于惯性测量和编码器航位推算的精确相对定位能力,提出了采煤机三维轨迹坐标的测量方法。通过目标工作面端点坐标拾取和航位推算轨迹的整体旋转,推导了工作面自动调直修正量的计算方法... 详细信息

针对煤矿长壁工作面自动开采的实时精确定位需求,基于惯性测量和编码器航位推算的精确相对定位能力,提出了采煤机三维轨迹坐标的测量方法。通过目标工作面端点坐标拾取和航位推算轨迹的整体旋转,推导了工作面自动调直修正量的计算方法。设计了更适用于井下供电环境的导航信息即时存储方案,实现了采煤机断电前后的快速接续位置测量。误差分析表明,相对测量方法不受惯性导航系统初始对准误差及其相对采煤机安装偏角的影响,理论上具有厘米级的定位精度。通过激光陀螺惯性测量组合井下跑空刀试验验证了定位算法的有效性,5 h工作时间,水平定位精度达到3.9 cm,高程定位精度达到1.5 cm,满足综采工作面自动化生产需求。

关键词：采煤机定位惯性导航相对定位三维轨迹

煤矿掘进装备视觉位姿检测与控制研究现状与趋势

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

煤炭学报 2021年第S2期46卷 1135-1148页

作者：雷孟宇张旭辉杨文娟沈奇峰张超万继成王恒西安科技大学机械工程学院陕西西安710054 陕西省矿山机电装备智能监测重点实验室陕西西安710054

针对我国煤矿掘进工作面智能化程度不足的问题,掘进装备位姿检测与控制技术是提高智能化程度和降低煤矿事故率的关键,而视觉测量技术是煤矿中实现信息感知及状态检测的重要手段,基于视觉测量技术进行掘进装备位姿检测与控制已成为研究... 详细信息

针对我国煤矿掘进工作面智能化程度不足的问题,掘进装备位姿检测与控制技术是提高智能化程度和降低煤矿事故率的关键,而视觉测量技术是煤矿中实现信息感知及状态检测的重要手段,基于视觉测量技术进行掘进装备位姿检测与控制已成为研究热点。首先,基于掘进装备视觉位姿检测与控制技术实现流程,介绍了视觉位姿检测与控制的关键技术,主要包括图像采集、图像预处理、特征提取与位姿解算、位姿测量误差分析与补偿技术、定向导航技术和定形截割控制技术。以悬臂式掘进机为例,研究了掘进装备视觉位姿检测与控制技术的应用现状,主要包括悬臂式掘进机机身位姿检测、截割头位姿检测和智能控制技术等,指出现有视觉位姿检测方法差异及不足,分析了定向导航控制技术和自动定形截割控制技术发展情况及存在问题。指出煤矿掘进工作面高粉尘、低照度、强振动、电磁干扰等恶劣环境,导致掘进装备视觉位姿检测与控制技术主要存在图像采集系统稳定性有待提高、特征提取不稳定、视觉检测模型多样、标靶安装耗时且不能随地形变化调整、检测精度尚待提高和远程测控智能化程度不足等技术难题。针对视觉位姿检测与控制技术难题,提出了应从优化视觉检测方案、提升图像采集硬件、改进特征提取算法、研发复杂地形下的位姿检测技术和数字孪生驱动远程监控技术等突破性思路。

关键词：掘进装备位姿检测信息感知机器视觉视觉伺服

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

钻锚机器人钻臂轨迹规划方法研究

煤田地质与勘探 2023年第10期51卷 180-190页

作者：雷孟宇张旭辉杨文娟董征万继成张超杜昱阳西安科技大学机械工程学院陕西西安710054 陕西省矿山机电装备智能监测重点实验室陕西西安710054

为提高煤矿巷道支护效率,改善掘进工作面自动化智能化程度,设计了一种集成悬臂式掘进机和六自由度机械臂的钻锚机器人,研究了钻锚孔孔序规划策略及钻臂轨迹规划方法。首先,基于改进的DH方法建立机械臂结构的运动学模型,分析其运动学正... 详细信息

为提高煤矿巷道支护效率,改善掘进工作面自动化智能化程度,设计了一种集成悬臂式掘进机和六自由度机械臂的钻锚机器人,研究了钻锚孔孔序规划策略及钻臂轨迹规划方法。首先,基于改进的DH方法建立机械臂结构的运动学模型,分析其运动学正解和逆解,解算钻机空间位姿及对应的关节变量值;其次,基于蒙特卡罗随机数方法分析机械臂运动空间,求解双机械臂运动范围;基于钻锚作业工艺要求提出一种钻锚孔孔序规划策略,在不同条件下两机械臂按照一定锚固顺序完成顶板锚固作业任务;最后,基于五次多项式插值方法完成机械臂轨迹规划,以实现钻臂快速平稳达到目标位置。仿真结果表明,钻锚机器人能满足宽×高为6000mm×4500mm范围内的巷道支护要求,基于该孔序规划策略和钻臂轨迹规划方法,两钻机在进行顶板锚固作业任务时能有效避免干涉,实现准确、平稳运动至锚固点,完成锚固任务。研究结果为发展自动支护和智能掘进提供了一种思路和方法。

关键词：钻锚机器人运动学模型工作空间轨迹规划五次多项式插值煤矿

煤矿井下设备视觉定位系统内参自适应标定方法

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

煤炭技术 2022年第10期41卷 185-190页

作者：张旭辉沈奇峰杨文娟毛清华闫建星王恒雷孟宇张超西安科技大学机械工程学院西安710054 陕西省矿山机电装备智能监测重点实验室西安710054

针对现有煤矿井下掘进设备视觉定位方法精度不足的问题,以小孔成像模型为基础,建立了相机畸变对位姿测量系统产生的误差模型,构建了基于自适应天牛须搜索算法(ABAS)的相机参数优化模型,由此提出了一种煤矿井下掘进设备视觉定位系统内参... 详细信息

针对现有煤矿井下掘进设备视觉定位方法精度不足的问题,以小孔成像模型为基础,建立了相机畸变对位姿测量系统产生的误差模型,构建了基于自适应天牛须搜索算法(ABAS)的相机参数优化模型,由此提出了一种煤矿井下掘进设备视觉定位系统内参自适应标定方法。通过标定数据表明,基于ABAS算法的标定法相对于张正友标定法的平均误差减小了0.07像素,重投影误差减小了0.04。以测量检测掘进机器人偏航角为例的结果表明,基于ABAS算法的标定方法的最大定位误差为2.32°,而张正友标定法的最大定位误差为2.54°,为提高掘进设备定位精度提供了可行的解决思路。

关键词：掘进设备单目视觉视觉定位自适应标定畸变校正