基于近紅外雙目立體視覺的懸臂式掘進機定位研究

王學， 周紅旭， 張雷， 王華英

（1. 河北工程大學 數理科學與工程學院，河北 邯鄲 056038；2. 河北省計算光學成像與光電檢測技術創新中心，河北 邯鄲 056038）

0 引言

自“十三五”以來，我國煤炭行業自主科研創新能力得到了大幅改善，但是創新推動能力依舊不足[1]。GB50213-2010《煤礦井巷工程質量驗收規范》規定我國煤礦掘進斷面的允許偏差為-50～+150 mm。但煤礦井下巷道掘進中懸臂式掘進機截割部位姿通常用固定在巷道頂板上的點光源來指示掘進方向，通過判斷激光投影點在巷道掘進斷面上的位置，確定下一步的掘進方向[2]。該方法存在掘進精度有限、測量工作量大、生產效率低、人身不安全等問題，很難保證巷道成形質量達到要求。為了實現掘進機的智能切割控制，亟需提高懸臂式掘進機位姿參數的自動實時檢測[3]。

為實現巷道無人化掘進，學者提出了多種定位方法。文獻[4]通過讀取全站儀激光光斑距目標板中心的偏移量來推斷當前隧道的偏差，實現隧道內掘進機的跟蹤和引導，但全站儀無法實時自主測量且不能適應井下掘進狀況。文獻[5]采用慣性導航技術實現掘進機實時自主測量，然而系統存在時間偏差、成本高、初始對準時間較長等問題，加上掘進機抖動幅度大、巷道測量環境較差等缺陷，增加了累計誤差。文獻[6-7]開發了一種基于iGPS的掘進機測量系統，以基于隨機誤差傳遞方程來評估掘進機的空間角度和位移，該系統的測量介質為激光，掘進機作業時存在遮擋問題，同時激光發射裝置結構復雜，易損壞，在復雜工況下，巷道掘進精度會受到很大影響。……