一種鑿巖臺車自動尋點的定位方法及系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種鑿巖臺車自動尋點的定位方法及系統。本發明的方法包括：對所述鑿巖臺車的作業現場進行現場勘測以獲取與鉆點尋位相關的現場狀況，所述現場狀況包含所述鑿巖臺車的鉆臂前端的鉆臂前端位置；將待鉆鉆點的預計位置與所述現場狀況做匹配以獲取所述待鉆鉆點在所述作業現場上的實際位置；根據所述待鉆鉆點在所述作業現場上的實際位置與所述鉆臂前端位置計算獲取所述鉆臂前端與所述鉆臂進行鉆孔作業的作業位置之間的位置偏差從而實現所述鉆臂的定位。與現有技術相比，根據本發明的方法及系統可以更加迅速精確的識別鉆臂前端與待鉆鉆點之間的相對位置偏差，從而更加迅速精確的指導鉆臂進行定點尋位。
【專利說明】
一種鑿巖臺車自動尋點的定位方法及系統
技術領域
[0001]本發明涉及道路工程領域，具體說涉及一種鑿巖臺車自動尋點的定位方法及系統。
【背景技術】
[0002]鉆爆法是一種常用的開挖巖石的方法。鉆爆法的一般流程是首先在巖石上開孔，然后在孔洞內裝填炸藥，最后利用炸藥爆炸來開挖巖石。早期進行鉆爆法是由人工手把釬、錘擊鑿孔來實現在巖石上的開孔。隨著技術的進步，人工開孔的方式由于其作業強度高，效率低等缺點逐步被淘汰。
[0003]鑿巖臺車是隧道及地下工程采用鉆爆法施工的一種鑿巖設備。其主要由鑿巖機、鉆臂(鑿巖機的承托、定位和推進機構)、鋼結構的車架、走行機構以及其他必要的附屬設備，和根據工程需要添加的設備所組成。它能移動并支持多臺鑿巖機同時進行鉆眼作業。應用鉆爆法開挖隧道時，為鑿巖臺車提供了有利的使用條件，鑿巖臺車和裝碴設備的組合可加快施工速度、提高勞動生產率，并改善勞動條件。因此鑿巖臺車被用于鉆爆法巖石開挖，尤其是在隧道及地下工程采用鉆爆法施工的過程中鑿巖臺車得到了廣泛的應用。
[0004]在當前技術下，在利用鑿巖臺車進行鉆爆法隧道開挖的過程中通常由操作手遙控鉆臂到指定的炮眼位置進行鉆孔。但是由于隧道挖掘的工作環境惡劣，導致鑿巖臺車的鉆孔定位操作相當困難，不僅定位精度不高而且大大影響了鑿巖臺車的工作效率。
[0005]因此，為了提高鉆點定位精度以及鑿巖臺車的工作效率，需要一種用于鑿巖臺車的新的鉆點尋位系統。
【發明內容】
[0006]為了提高鉆點定位精度以及鑿巖臺車的工作效率，本發明提供了一種鑿巖臺車自動尋點的定位方法，所述方法包括:
[0007]對鑿巖臺車的作業現場進行現場勘測以獲取與鉆點尋位相關的現場狀況，所述現場狀況包含所述鑿巖臺車的鉆臂前端位置；
[0008]將待鉆鉆點的預計位置與所述現場狀況做匹配以獲取所述待鉆鉆點在所述作業現場上的實際位置；
[0009]根據所述待鉆鉆點在所述作業現場上的實際位置與所述鉆臂前端位置計算獲取所述鑿巖臺車的鉆臂的當前位置與所述鉆臂進行鉆孔作業的作業位置之間的位置偏差從而實現所述鉆臂的定位。
[0010]在一實施例中，所述方法還包括以下步驟:基于所述位置偏差控制所述鉆臂進行位移以實現所述鑿巖臺車的鉆點尋位。
[0011]在一實施例中:
[0012]利用照相設備進行現場勘測以獲取并輸出包含鉆臂前端圖像的隧道輪廓斷面圖像從而反映所述現場狀況；
[0013]將所述隧道輪廓斷面圖像與所述待鉆鉆點的預計位置進行匹配以獲取所述待鉆鉆點在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置；
[0014]基于所述待鉆鉆點在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置與所述鉆臂前端圖像在所述隧道輪廓斷面圖像上的位置計算獲取所述鉆臂前端位置與所述待鉆鉆點在所述作業現場上的實際位置之間的相對位置偏差。
[0015]在一實施例中:
[0016]利用照相設備進行現場勘測以獲取并輸出隧道輪廓斷面圖像；
[0017]利用照相設備進行現場勘測以獲取并輸出鉆臂前端圖像；
[0018]將所述隧道輪廓斷面圖像與所述待鉆鉆點的預計位置進行匹配以獲取所述待鉆鉆點在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置；
[0019]將所述隧道輪廓斷面圖像與所述鉆臂前端圖像進行匹配以獲取所述鉆臂前端圖像在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置；
[0020]基于所述待鉆鉆點在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置與所述鉆臂前端圖像在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置計算獲取所述鉆臂前端位置與所述待鉆鉆點在所述作業現場上的實際位置之間的相對位置偏差。
[0021]在一實施例中:
[0022]利用照相設備進行現場勘測以獲取并輸出隧道輪廓斷面圖像；
[0023]利用照相設備進行現場勘測以獲取并輸出鉆臂前端圖像；
[0024]將所述隧道輪廓斷面圖像與所述待鉆鉆點的預計位置進行匹配以獲取標示所述待鉆鉆點在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置的鉆點位置匹配結果；
[0025]將所述鉆點位置匹配結果與所述鉆臂前端圖像進行匹配以計算獲取所述鉆臂前端位置與所述待鉆鉆點在所述作業現場上的實際位置之間的相對位置偏差。
[0026]在一實施例中:
[0027]在控制所述鉆臂進行位移的過程中多次獲取所述鉆臂前端圖像；
[0028]將獲取到的每個所述鉆臂前端圖像分別與所述鉆點位置匹配結果進行匹配以計算獲取所述位置偏差，其中，當所述位置偏差逐漸減小時證明所述鉆臂尋位正確。
[0029]在一實施例中，在隧道外圍輪廓邊上和/或鉆臂前端上安裝反射片以提高所述照相設備獲取的圖像的識別效果。
[0030]本發明還提出了一種鑿巖臺車自動尋點的定位系統，所述系統包括:
[0031]現場勘測裝置，用于獲取并輸出鑿巖臺車的作業現場中與鉆點尋位相關的現場狀況，所述現場狀況包含所述鑿巖臺車的鉆臂前端位置；
[0032]鉆點位置獲取裝置，用于獲取并輸出待鉆鉆點的預計位置；
[0033]鉆點位置匹配裝置，其與所述現場勘測裝置以及所述鉆點位置獲取裝置連接，用于將所述現場狀況與所述待鉆鉆點的預計位置進行匹配以獲取并輸出鉆點位置匹配結果；
[0034]位置偏差計算裝置，其與所述鉆點位置匹配裝置相連，用于基于所述鉆點位置匹配結果以及所述鉆臂前端位置獲取并輸出所述鑿巖臺車的鉆臂的當前位置與所述鉆臂進行鉆孔作業的作業位置之間的位置偏差。
[0035]在一實施例中，所述系統還包含位移控制裝置，所述位移控制裝置與所述位置偏差計算裝置相連，用于基于所述位置偏差控制所述鉆臂進行位移以實現所述鑿巖臺車的鉆點尋位。
[0036]在一實施例中，所述系統還包含照相設備，其中:
[0037]所述現場勘測裝置與所述照相設備相連，所述現場勘測裝置通過所述照相設備獲取包含鉆臂前端圖像的隧道輪廓斷面圖像以獲取所述現場狀況；
[0038]所述鉆點位置匹配裝置被構造成將所述隧道輪廓斷面圖像與所述待鉆鉆點的預計位置進行匹配從而獲取所述待鉆鉆點在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置；
[0039]所述位置偏差計算裝置被構造成基于所述待鉆鉆點在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置與所述鉆臂前端圖像在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置計算獲取所述位置偏差。
[0040]在一實施例中，所述系統還包含與所述現場勘測裝置相連的照相設備，所述現場勘測裝置包括隧道輪廓獲取裝置以及鉆臂前端圖像獲取裝置，其中:
[0041 ]所述隧道輪廓獲取裝置通過所述照相設備獲取隧道輪廓斷面圖像；
[0042]所述鉆臂前端圖像獲取裝置通過所述照相設備獲取鉆臂前端圖像；
[0043]所述鉆點位置匹配裝置被構造成將所述隧道輪廓斷面圖像與所述待鉆鉆點的預計位置進行匹配從而獲取并輸出標示所述待鉆鉆點在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置的鉆點位置匹配結果；
[0044]所述位置偏差計算裝置被構造成將所述鉆臂前端圖像與所述鉆點位置匹配結果進行匹配以計算獲取所述位置偏差。
[0045]在一實施例中，所述系統還包含與所述現場勘測裝置相連的照相設備以及鉆臂前端位置匹配裝置，所述現場勘測裝置包括隧道輪廓獲取裝置以及鉆臂前端圖像獲取裝置，其中:
[0046]所述隧道輪廓獲取裝置通過所述照相設備獲取隧道輪廓斷面圖像；
[0047]所述鉆臂前端圖像獲取裝置通過所述照相設備獲取鉆臂前端圖像；
[0048]所述鉆點位置匹配裝置被構造成將所述隧道輪廓斷面圖像與所述待鉆鉆點的預計位置進行匹配從而獲取并輸出所述待鉆鉆點在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置；
[0049]所述鉆臂前端位置匹配裝置被構造成將所述隧道輪廓斷面圖像與所述鉆臂前端圖像進行匹配從而獲取并輸出所述鉆臂前端圖像在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置；
[0050]所述位置偏差計算裝置被構造成根據所述待鉆鉆點以及所述鉆臂前端圖像在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置計算獲取所述位置偏差。
[0051]在一實施例中，所述系統還包含反射片，所述反射片安裝在隧道外圍輪廓邊上和/或鉆臂上，用于提高所述照相設備輸出的相關圖像的識別效果。
[0052]與現有技術相比，根據本發明的方法和系統可以更加迅速精確的識別鉆臂前端與待鉆鉆點之間的相對位置偏差，從而更加迅速精確的指導鉆臂進行定點尋位;根據本發明的方法和系統可以實現鉆臂的自動定點尋位，從而大大降低了人工消耗，提高了工作效率。
[0053]本發明的其它特征或優點將在隨后的說明書中闡述。并且，本發明的部分特征或優點將通過說明書而變得顯而易見，或者通過實施本發明而被了解。本發明的目的和部分優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的步驟來實現或獲得。
【附圖說明】
[0054]附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實施例共同用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中:
[0055]圖1-圖3分別是根據本發明不同實施例的方法流程圖；
[0056]圖4-圖6分別是根據本發明不同實施例的系統結構簡圖。
【具體實施方式】
[0057]以下將結合附圖及實施例來詳細說明本發明的實施方式，借此本發明的實施人員可以充分理解本發明如何應用技術手段來解決技術問題，并達成技術效果的實現過程并依據上述實現過程具體實施本發明。需要說明的是，只要不構成沖突，本發明中的各個實施例以及各實施例中的各個特征可以相互結合，所形成的技術方案均在本發明的保護范圍之內。
[0058]在當前技術下，在利用鑿巖臺車進行鉆爆法隧道開挖的過程中通常由操作手遙控鉆臂到指定的炮眼位置進行鉆孔。但是由于隧道挖掘的工作環境惡劣，導致鑿巖臺車的鉆孔定位操作相當困難，不僅定位精度不高而且大大影響了鑿巖臺車的工作效率。
[0059]為了提高鑿巖臺車的工作效率，本發明首先提出了一種鑿巖臺車自動尋點的定位方法。在本發明的主要流程是:首先對鑿巖臺車的作業現場進行現場勘測以獲取與鉆點尋位相關的現場狀況，這里的現場狀況包含鑿巖臺車的鉆臂前端位置;然后將待鉆鉆點的預計位置與現場狀況做匹配以獲取待鉆鉆點在作業現場上的實際位置;最后根據待鉆鉆點在作業現場上的實際位置與鉆臂前端位置計算獲取鉆臂前端與鉆臂進行鉆孔作業的作業位置之間的位置偏差從而實現鉆臂的定位。
[0060]與現有技術相比，根據本發明的方法可以更加迅速精確的識別鉆臂前端與待鉆鉆點之間的相對位置偏差，從而更加迅速精確的指導鉆臂進行定點尋位。進一步的，還可以基于位置偏差控制鉆臂進行位移以實現鑿巖臺車的鉆點尋位。根據本發明的方法可以實現鉆臂的自動定點尋位，從而大大降低了人工消耗，提高了工作效率。
[0061]接下來基于附圖詳細描述根據本發明一實施例的方法的執行流程。附圖的流程圖中示出的步驟可以在包含諸如一組計算機可執行指令的計算機系統中執行。雖然在流程圖中示出了各步驟的邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順序執行所示出或描述的步驟。
[0062]首先執行現場勘測，在本實施例中，采用了基于圖像的方式進行現場勘測。如圖1所示，首先執行步驟S110，獲取隧道輪廓斷面圖像步驟。在步驟SllO中，利用照相設備進行現場勘測以獲取并輸出隧道輪廓斷面圖像從而反映現場狀況。在這里，隧道輪廓斷面圖像包含鉆臂前端圖像。
[0063]與此同時，執行步驟S130，鉆點位置獲取步驟，獲取鉆點的預計位置。具體的，在本實施例中，獲取的是標記有鉆點(炮眼)位置的計算機輔助設計(Computer Aided Design，CAD)圖。
[0064]接下來執行步驟S140，鉆點位置匹配步驟，將隧道輪廓斷面圖像與待鉆鉆點的預計位置進行匹配以獲取待鉆鉆點在隧道輪廓斷面圖像上的對應位置。具體的，在本實施例中，首先將相機拍攝到的圖像經過邊緣檢測，提取出隧道壁的輪廓位置，然后將提取出的輪廓與導入的炮眼CAD圖相匹配。
[0065]接下來就可以執行步驟S160，位置偏差計算步驟，基于待鉆鉆點在隧道輪廓斷面圖像上的對應位置與鉆臂前端圖像在隧道輪廓斷面上的位置計算獲取鉆臂前端位置與待鉆鉆點在作業現場上的實際位置之間的相對位置偏差。最后執行步驟S170，基于位置偏差控制鉆臂進行位移以實現鑿巖臺車的鉆點尋位。
[0066]在圖1所示的實施例中，鉆臂前端位置的確定主要是基于從隧道輪廓斷面圖像分離出鉆臂前端圖像。考慮到圖像精度的因素，從隧道輪廓斷面圖像分離出鉆臂前端圖像并不能很好的確定鉆臂前端的精確位置。
[0067]為了提高鉆臂前端的定位精度，在本發明的另一實施例中采用了鉆臂前端圖像匹配定位的方式。如圖2所示，首先執行步驟S210，獲取隧道輪廓斷面圖像步驟。在步驟S210中，利用照相設備進行現場勘測以獲取并輸出隧道輪廓斷面圖像從而反映現場狀況。在這里，隧道輪廓斷面圖像是否包含鉆臂前端圖像并不影響后續步驟。
[0068]與此同時，執行步驟S230，鉆點位置獲取步驟，獲取鉆點的預計位置。具體的，在本實施例中，獲取的是標記有鉆點(炮眼)位置的計算機輔助設計(Computer Aided Design，CAD)圖。
[0069]接下來執行步驟S240，鉆點位置匹配步驟，將隧道輪廓斷面圖像與待鉆鉆點的預計位置進行匹配以獲取待鉆鉆點在隧道輪廓斷面圖像上的對應位置。具體的，在本實施例中，首先將相機拍攝到的圖像經過邊緣檢測，提取出隧道壁的輪廓位置，然后將提取出的輪廓與導入的炮眼CAD圖相匹配。
[0070]在圖2所示的實施例中，重點是要執行步驟S220，獲取鉆臂前端圖像步驟，利用照相設備進行現場勘測以獲取并輸出鉆臂前端圖像。在步驟S220以及S210執行完畢的前提下，執行步驟S250，鉆臂前端位置匹配步驟，將隧道輪廓斷面圖像與鉆臂前端圖像進行匹配以獲取鉆臂前端在隧道輪廓斷面圖像上的對應位置。
[0071]這樣，在步驟S240與S250執行完畢的前提下就可以執行步驟S260，位置偏差計算步驟，基于待鉆鉆點在隧道輪廓斷面圖像上的對應位置與鉆臂前端在隧道輪廓斷面上的對應位置計算獲取鉆臂前端與待鉆鉆點在作業現場上的實際位置之間的相對位置偏差。最后執行步驟S270，基于位置偏差控制鉆臂進行位移以實現鑿巖臺車的鉆點尋位。
[0072]這里需要說明的是，步驟S230、S210以及S220的執行并不需要限定先后順序，只要滿足步驟S240以及步驟S250的執行前提即可。
[0073]圖2所示的實施例采用了分別對鉆點以及鉆臂前端進行匹配定位的方式，為了簡化步驟，在本發明的一實施例中，采用了多重匹配的方式。如圖3所示，首先執行步驟S310，獲取隧道輪廓斷面圖像步驟。在步驟S310中，利用照相設備進行現場勘測以獲取并輸出隧道輪廓斷面圖像從而反映現場狀況。在這里，隧道輪廓斷面圖像是否包含鉆臂前端圖像并不影響后續步驟。
[0074]與此同時，執行步驟S330，鉆點位置獲取步驟，獲取鉆點的預計位置。具體的，在本實施例中，獲取的是標記有鉆點(炮眼)位置的計算機輔助設計(Computer Aided Design，CAD)圖。
[0075]接下來執行步驟S340，鉆點位置匹配步驟，將隧道輪廓斷面圖像與待鉆鉆點的預計位置進行匹配以獲取標示待鉆鉆點在隧道輪廓斷面圖像上的對應位置的鉆點位置匹配結果。具體的，在本實施例中，首先將相機拍攝到的圖像經過邊緣檢測，提取出隧道壁的輪廓位置，然后將提取出的輪廓與導入的炮眼CAD圖相匹配。
[0076]在圖3所示的實施例中，重點依然是要執行步驟S320，獲取鉆臂前端圖像步驟，利用照相設備進行現場勘測以獲取并輸出鉆臂前端圖像。但是之后并不對鉆臂前端位置進行獨立的匹配定位，而是在步驟S320以及S340執行完畢的前提下，執行步驟S2350，鉆臂前端位置匹配步驟，將鉆臂前端圖像與鉆點位置匹配結果進行匹配以獲取同時包含待鉆鉆點在隧道輪廓斷面圖像上的對應位置以及鉆臂前端在隧道輪廓斷面圖像上的對應位置的匹配結果。
[0077]這樣，在步驟S350執行完畢的前提下就可以執行步驟S360，位置偏差計算步驟，基于待鉆鉆點在隧道輪廓斷面圖像上的對應位置與鉆臂前端在隧道輪廓斷面上的對應位置計算獲取鉆臂前端與待鉆鉆點在作業現場上的實際位置之間的相對位置偏差。最后執行步驟S370，基于位置偏差控制鉆臂進行位移以實現鑿巖臺車的鉆點尋位。
[0078]這里需要說明的是，步驟S330、S310以及S320的執行并不需要限定先后順序，只要滿足步驟S340以及步驟S350的執行前提即可。
[0079]根據本發明的方法，通過工業相機拍照定位，提高了鉆臂定位的準確度和速度。進一步的，在本發明的一實施例中，為了在鉆臂定位過程中(步驟S170/S270/S370)精確的掌握鉆臂尋位情況，在控制所述鉆臂進行位移的過程中多次獲取位置偏差。這樣，當位置偏差逐漸減小時證明所述鉆臂尋位正確。
[0080]具體的，在如圖1所示的實施例中，多次獲取包含鉆臂前端圖像隧道輪廓斷面圖像;在如圖2和圖3所示的實施例中，只需要多次獲取鉆臂前端圖像，而不需要重復獲取隧道輪廓斷面圖像。
[0081]特別的，在如圖3所示的實施例中，只需要執行一次步驟S340獲取鉆點位置匹配結果，然后將獲取到的每個鉆臂前端圖像分別與鉆點位置匹配結果進行匹配就可以計算獲取位置偏差。
[0082]為了提高鉆臂前端以及鉆點的定位精度，簡化定位計算的計算量以及計算難度，在本發明的一實施例中，在隧道外圍輪廓邊上和鉆臂前端上安裝反射片以提高照相設備獲取的圖像(隧道輪廓斷面圖像和鉆臂前端圖像)的識別效果。如圖1所示的步驟S100、圖2所示的步驟S200以及圖3所示的步驟S300。
[0083]具體的，在隧道外輪廓邊緣安裝3個(或3個以上)反射片，在鑿巖臺車每個鉆臂前端安裝反射片。當然的根據實際需求，也可以只在隧道外圍輪廓邊上或鉆臂前端上安裝反射片。本發明的方法通過安裝反射片，提高了隧道中的識別度，保證隧道輪廓和鉆臂位置的正確識別。
[0084]基于本發明的方法，本發明還提出了一種鑿巖臺車自動尋點的定位系統，其主要結構包括:
[0085]現場勘測裝置，用于獲取并輸出鑿巖臺車的作業現場中與鉆點尋位相關的現場狀況，現場狀況包含鑿巖臺車的鉆臂前端的鉆臂前端位置；
[0086]鉆點位置獲取裝置，用于獲取并輸出待鉆鉆點的預計位置；
[0087]鉆點位置匹配裝置，其與現場勘測裝置以及鉆點位置獲取裝置連接，用于將現場狀況與待鉆鉆點的預計位置進行匹配以獲取并輸出鉆點位置匹配結果；
[0088]位置偏差計算裝置，其與鉆點位置匹配裝置相連，用于基于鉆點位置匹配結果以及鉆臂前端位置獲取并輸出鉆臂前端與鉆臂進行鉆孔作業的作業位置之間的位置偏差。
[0089]與現有技術相比，根據本發明的系統可以更加迅速精確的識別鉆臂前端與待鉆鉆點之間的相對位置偏差，從而更加迅速精確的指導鉆臂進行定點尋位。進一步的，在本發明一實施例中，系統還包含位移控制裝置，位移控制裝置與位置偏差計算裝置相連，用于基于位置偏差控制鉆臂進行位移以實現鑿巖臺車的鉆點尋位。根據本發明的系統可以實現鉆臂的自動定點尋位，從而大大降低了人工消耗，提高了工作效率。
[0090]在本發明一實施例中，系統還包含照相設備，如圖4所示:
[0091]現場勘測裝置410與照相設備411相連，現場勘測裝置410通過照相設備411獲取包含鉆臂前端圖像的隧道輪廓斷面圖像以獲取現場狀況；
[0092]鉆點位置匹配裝置430與現場勘測裝置410以及鉆點位置獲取裝置420連接，鉆點位置匹配裝置430被構造成將隧道輪廓斷面圖像與待鉆鉆點的預計位置進行匹配從而獲取待鉆鉆點在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置；
[0093]位置偏差計算裝置450與鉆點位置匹配裝置430相連，其被構造成基于待鉆鉆點在隧道輪廓斷面圖像上的對應位置與鉆臂前端圖像在隧道輪廓斷面圖像上的對應位置計算獲取位置偏差；
[0094]位移控制裝置460與位置偏差計算裝置450相連，用于基于位置偏差控制鉆臂進行位移以實現鑿巖臺車的鉆點尋位。
[0095]在本發明一實施例中，如圖5所示，系統還包含鉆臂前端位置匹配裝置540，現場勘測裝置510包括隧道輪廓獲取裝置512以及鉆臂前端圖像獲取裝置513，其中:
[0096]現場勘測裝置510與照相設備511相連，隧道輪廓獲取裝置512通過照相設備511獲取隧道輪廓斷面圖像，鉆臂前端圖像獲取裝置513通過照相設備511獲取鉆臂前端圖像；
[0097]鉆點位置匹配裝置530與現場勘測裝置510以及鉆點位置獲取裝置520連接，鉆點位置匹配裝置530被構造成將隧道輪廓斷面圖像與待鉆鉆點的預計位置進行匹配從而獲取待鉆鉆點在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置；
[0098]鉆臂前端位置匹配裝置540與隧道輪廓獲取裝置512以及鉆臂前端圖像獲取裝置513相連，其被構造成將隧道輪廓斷面圖像與鉆臂前端圖像進行匹配從而獲取并輸出鉆臂前端在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置；
[0099]位置偏差計算裝置550與鉆點位置匹配裝置530以及鉆臂前端位置匹配裝置540相連，其被構造成基于待鉆鉆點在隧道輪廓斷面圖像上的對應位置與鉆臂前端圖像在隧道輪廓斷面圖像上的對應位置計算獲取位置偏差；
[0100]位移控制裝置560與位置偏差計算裝置550相連，用于基于位置偏差控制鉆臂進行位移以實現鑿巖臺車的鉆點尋位。
[0101]在本發明一實施例中，如圖6所示，系統不包含鉆臂前端位置匹配裝置，其中:
[0102]現場勘測裝置610與照相設備611相連，隧道輪廓獲取裝置612通過照相設備611獲取隧道輪廓斷面圖像，鉆臂前端圖像獲取裝置613通過照相設備611獲取鉆臂前端圖像；
[0103]鉆點位置匹配裝置630與現場勘測裝置610以及鉆點位置獲取裝置620連接，鉆點位置匹配裝置630被構造成將隧道輪廓斷面圖像與待鉆鉆點的預計位置進行匹配從而獲取待鉆鉆點在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置；
[0104]位置偏差計算裝置550與鉆點位置匹配裝置530以及鉆臂前端圖像獲取裝置613相連，其被構造成將鉆臂前端圖像與鉆點位置匹配結果進行匹配以計算獲取位置偏差；
[0105]位移控制裝置560與位置偏差計算裝置550相連，用于基于位置偏差控制鉆臂進行位移以實現鑿巖臺車的鉆點尋位。
[0106]本發明的系統通過工業相機拍照定位，提高了定位的準確度和速度。進一步的，在本發明一實施例中，系統還包含反射片，反射片安裝在隧道外圍輪廓邊上和/或所述鉆臂上，用于提高照相設備輸出的相關圖像的識別效果。本發明的系統通過安裝反射片，提高了隧道中的識別度，保證隧道輪廓和鉆臂位置的正確識別。
[0107]雖然本發明所公開的實施方式如上，但所述的內容只是為了便于理解本發明而采用的實施方式，并非用以限定本發明。本發明所述的方法還可有其他多種實施例。在不背離本發明實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變或變形，但這些相應的改變或變形都應屬于本發明的權利要求的保護范圍。
【主權項】
1.一種鑿巖臺車自動尋點的定位方法，其特征在于，所述方法包括: 對鑿巖臺車的作業現場進行現場勘測以獲取與鉆點尋位相關的現場狀況，所述現場狀況包含所述鑿巖臺車的鉆臂前端位置； 將待鉆鉆點的預計位置與所述現場狀況做匹配以獲取所述待鉆鉆點在所述作業現場上的實際位置； 根據所述待鉆鉆點在所述作業現場上的實際位置與所述鉆臂前端位置計算獲取所述鑿巖臺車的鉆臂的當前位置與所述鉆臂進行鉆孔作業的作業位置之間的位置偏差從而實現所述鉆臂的定位。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟:基于所述位置偏差控制所述鉆臂進行位移以實現所述鑿巖臺車的鉆點尋位。3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于: 利用照相設備進行現場勘測以獲取并輸出包含鉆臂前端圖像的隧道輪廓斷面圖像從而反映所述現場狀況； 將所述隧道輪廓斷面圖像與所述待鉆鉆點的預計位置進行匹配以獲取所述待鉆鉆點在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置； 基于所述待鉆鉆點在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置與所述鉆臂前端圖像在所述隧道輪廓斷面圖像上的位置計算獲取所述鉆臂前端位置與所述待鉆鉆點在所述作業現場上的實際位置之間的相對位置偏差。4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于: 利用照相設備進行現場勘測以獲取并輸出隧道輪廓斷面圖像； 利用照相設備進行現場勘測以獲取并輸出鉆臂前端圖像； 將所述隧道輪廓斷面圖像與所述待鉆鉆點的預計位置進行匹配以獲取所述待鉆鉆點在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置； 將所述隧道輪廓斷面圖像與所述鉆臂前端圖像進行匹配以獲取所述鉆臂前端圖像在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置； 基于所述待鉆鉆點在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置與所述鉆臂前端圖像在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置計算獲取所述鉆臂前端位置與所述待鉆鉆點在所述作業現場上的實際位置之間的相對位置偏差。5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于: 利用照相設備進行現場勘測以獲取并輸出隧道輪廓斷面圖像； 利用照相設備進行現場勘測以獲取并輸出鉆臂前端圖像； 將所述隧道輪廓斷面圖像與所述待鉆鉆點的預計位置進行匹配以獲取標示所述待鉆鉆點在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置的鉆點位置匹配結果； 將所述鉆點位置匹配結果與所述鉆臂前端圖像進行匹配以計算獲取所述鉆臂前端位置與所述待鉆鉆點在所述作業現場上的實際位置之間的相對位置偏差。6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于: 在控制所述鉆臂進行位移的過程中多次獲取所述鉆臂前端圖像； 將獲取到的每個所述鉆臂前端圖像分別與所述鉆點位置匹配結果進行匹配以計算獲取所述位置偏差，其中，當所述位置偏差逐漸減小時證明所述鉆臂尋位正確。7.根據權利要求3-6中任一項所述的方法，其特征在于，在隧道外圍輪廓邊上和/或鉆臂前端上安裝反射片以提高所述照相設備獲取的圖像的識別效果。8.一種鑿巖臺車自動尋點的定位系統，其特征在于，所述系統包括: 現場勘測裝置，用于獲取并輸出鑿巖臺車的作業現場中與鉆點尋位相關的現場狀況，所述現場狀況包含所述鑿巖臺車的鉆臂前端位置； 鉆點位置獲取裝置，用于獲取并輸出待鉆鉆點的預計位置； 鉆點位置匹配裝置，其與所述現場勘測裝置以及所述鉆點位置獲取裝置連接，用于將所述現場狀況與所述待鉆鉆點的預計位置進行匹配以獲取并輸出鉆點位置匹配結果； 位置偏差計算裝置，其與所述鉆點位置匹配裝置相連，用于基于所述鉆點位置匹配結果以及所述鉆臂前端位置獲取并輸出所述鑿巖臺車的鉆臂的當前位置與所述鉆臂進行鉆孔作業的作業位置之間的位置偏差。9.根據權利要求8所述的系統，其特征在于，所述系統還包含位移控制裝置，所述位移控制裝置與所述位置偏差計算裝置相連，用于基于所述位置偏差控制所述鉆臂進行位移以實現所述鑿巖臺車的鉆點尋位。10.根據權利要求9所述的系統，其特征在于，所述系統還包含照相設備，其中: 所述現場勘測裝置與所述照相設備相連，所述現場勘測裝置通過所述照相設備獲取包含鉆臂前端圖像的隧道輪廓斷面圖像以獲取所述現場狀況； 所述鉆點位置匹配裝置被構造成將所述隧道輪廓斷面圖像與所述待鉆鉆點的預計位置進行匹配從而獲取所述待鉆鉆點在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置； 所述位置偏差計算裝置被構造成基于所述待鉆鉆點在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置與所述鉆臂前端圖像在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置計算獲取所述位置偏差。11.根據權利要求9所述的系統，其特征在于，所述系統還包含與所述現場勘測裝置相連的照相設備，所述現場勘測裝置包括隧道輪廓獲取裝置以及鉆臂前端圖像獲取裝置，其中: 所述隧道輪廓獲取裝置通過所述照相設備獲取隧道輪廓斷面圖像； 所述鉆臂前端圖像獲取裝置通過所述照相設備獲取鉆臂前端圖像； 所述鉆點位置匹配裝置被構造成將所述隧道輪廓斷面圖像與所述待鉆鉆點的預計位置進行匹配從而獲取并輸出標示所述待鉆鉆點在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置的鉆點位置匹配結果； 所述位置偏差計算裝置被構造成將所述鉆臂前端圖像與所述鉆點位置匹配結果進行匹配以計算獲取所述位置偏差。12.根據權利要求9所述的系統，其特征在于，所述系統還包含與所述現場勘測裝置相連的照相設備以及鉆臂前端位置匹配裝置，所述現場勘測裝置包括隧道輪廓獲取裝置以及鉆臂前端圖像獲取裝置，其中: 所述隧道輪廓獲取裝置通過所述照相設備獲取隧道輪廓斷面圖像； 所述鉆臂前端圖像獲取裝置通過所述照相設備獲取鉆臂前端圖像； 所述鉆點位置匹配裝置被構造成將所述隧道輪廓斷面圖像與所述待鉆鉆點的預計位置進行匹配從而獲取并輸出所述待鉆鉆點在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置； 所述鉆臂前端位置匹配裝置被構造成將所述隧道輪廓斷面圖像與所述鉆臂前端圖像進行匹配從而獲取并輸出所述鉆臂前端圖像在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置；所述位置偏差計算裝置被構造成根據所述待鉆鉆點以及所述鉆臂前端圖像在所述隧道輪廓斷面圖像上的對應位置計算獲取所述位置偏差。13.根據權利要求10-12中任一項所述的系統，其特征在于，所述系統還包含反射片，所述反射片安裝在隧道外圍輪廓邊上和/或鉆臂上，用于提高所述照相設備輸出的相關圖像的識別效果。
【文檔編號】E21B44/00GK105863603SQ201610203970
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月5日
【發明人】劉飛香, 彼特·安德森, 程永亮, 鄭大橋, 劉在政, 羅建利, 楊斌, 賀泊寧, 楊肖, 彭紅軍
【申請人】中國鐵建重工集團有限公司