캔틸레버 굴착기의 위치 자세 검출은 종합 굴착 작업 표면 자동화의 기초이자 전제 조건입니다.안정적이고 신뢰할 수 있는 굴착기의 실시간 위치를 얻어야만 이를 기반으로 종합 굴착 작업 표면의 자동화 및 지능적 변형을 수행할 수 있습니다.
지하 종합 굴착 작업면의 생산성을 향상시키기 위해 시안 전자과기대학 메카트로닉스 공학부 연구팀은 기계 시각 및 경사각 센서에 기반한 캔틸레버식 굴착기 자세 검출 시스템을 제안했으며, 광물용 방폭식 레이저 포인터를 레이저 광원으로 사용하고 굴착기에 3차원 레이저 표적을 탑재하여 기존 건설 기술과 장비를 크게 조정하지 않는 전제 하에 캔틸레버식 굴착기의 실시간 자세 검출 요구를 충족시킬 수 있습니다.동시에 일련의 실험을 통해 이 방법의 효과와 신뢰성을 검증했습니다.
경사각 센서 데이터 필터링 실험
기울기 센서는 위치 자세 감지 시스템의 두 가지 주요 정보 입력원 중 하나이며 측정된 실시간 각도 데이터의 정확도와 안정성은 최종 출력의 위치 자세 데이터의 정확도에 직접적인 영향을 미칩니다.
실험에서 NOKOV 동작 포착 시스템의 기울기 데이터를 기준으로 필터링 전후의 기울기 센서 데이터를 비교한 결과, 운동 과정에서 칼만 필터 전후의 기울기 센서가 각도 오차를 크게 줄였으며 칼만 필터 방법은 실시간 각도 측정 과정에서 필요성과 유효성을 가지고 있습니다.
Y축 회전각도 오차
자세검출시스템 실내실험
연구팀이 위치 감지 시스템을 설계하는 주요 목적은 채널 설계 축에 대한 캔틸레버 굴착기의 편향각, 피치각, 횡굴곡각, 횡편향 및 종편향을 실시간으로 감지하는 것입니다.위치 자세 검출 시스템의 실내 실험 부분에서 연구팀은 NOKOV 모션 캡처 시스템에서 측정한 글로벌 좌표계에서 실내 실험 시제품의 위치를 기준으로 실내 시제품의 레이저 표적의 5가지 위치 자세 매개변수를 평가 및 분석하여 위치 자세 검출 시스템에서 출력하는 위치 데이터의 정확성을 테스트합니다.
전역 좌표계 보정 및 레이저 표적 상의 Mark 점 배치
실내 실험 통계 및 분석
실험 결과에 따르면 위치 자세 검출 시스템이 장착된 실내 실험 시제품의 각도 측정 오차는 2m 거리에서 약 0.1°이고 간격 측정 오차는 약 0.2mm입니다.그런 다음 실내 실험 시제품의 작은 모델 오차를 실제 작업 환경으로 환산하고 간격 측정 오차와 조사 거리가 선형 관계가 있다고 가정하면 시스템의 간격 측정 오차는 200m 거리에서 약 4.8mm로 실용적인 장면의 측정 정확도 요구 사항을 충족합니다.
참조:
张世雄. 基于机器视觉和倾角传感器的位姿检测系统及验证[D].西安电子科技大学, 2021.DOI:10.27389/d.cnki.gxadu.2021.000178.
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