针对悬臂式掘进机截割头姿态检测难题,提出一种利用视觉传感器识别红外标靶特征的截割头姿态测量方法,并构建了测量系统.该系统以掘进机截割部所安装标识板上的红外LED作为信息来源,通过对红外LED特征点成像特征的分析,建立掘进机截割头姿态空间解算模型.通过防爆工业相机采集布置于掘进机截割部标识板的红外LED特征点图像,利用高斯曲面拟合算法对特征点进行中心定位;采用P4P方法对特征点的空间三维坐标进行求解;并且建立了基于误差模型的对偶四元数截割头位姿最优解算模型,完成掘进机截割头姿态角解算.最终,在实验室条件下,搭建了掘进机截割部姿态视觉测量平台,模拟截割部实际工况姿态.试验结果表明,该方法的角度测量误差在0.5 °范围以内,可以满足掘进机截割过程中截割头姿态角自动、准确、实时测量的要求.
悬臂式掘进机 姿态测量 高斯曲面拟合 对偶四元数 视觉测量