[发明专利]一种煤矿机械手扫描观测系统

说明书

本发明涉及一种煤矿机械手扫描观测系统，属于煤矿机器人领域。该系统包括地理信息系统、在线感知模块、建模系统、激光雷达、红外相机、动静态信息识别模块和井下环境模块；所述地理信息系统与在线感知模块分别与建模系统信号连接；所述激光雷达与红外相机分别与动静态信息识别模块信号连接；所述建模系统与动静态信息识别模块分别与井下环境模块信号连接；本发明利用激光扫描仪构建高精度井巷环境模型，结合地理信息系统构建井巷环境的高精度地图描述；利用激光实时建图方法更新变化的环境模型和地图，实现大范围煤矿巷道场景模型的动态更新。

技术领域

本发明属于煤矿机器人领域，涉及一种煤矿机械手扫描观测系统。

背景技术

煤矿测量是煤矿建设和生产时期的关键步骤。由于煤矿测量工作涉及地面和井下，不但要为煤矿生产建设服务，也要为安全生产提供信息，以供规划出项目安全生产方案。煤矿生产测量，对数据精确度提出了更高的要求，任何疏忽或数据偏差都可能导致严重的事故发生。

在煤矿建设和采矿过程中，为煤矿的规划设计、开采生产、勘探建设、运营管理以及日后报废等工作中承担十分重要的责任与作用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种煤矿机械手扫描观测系统。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种煤矿机械手扫描观测系统，该系统包括地理信息系统、在线感知模块、建模系统、激光雷达、红外相机、动静态信息识别模块和井下环境模块；

所述地理信息系统与在线感知模块分别与建模系统信号连接；

所述激光雷达与红外相机分别与动静态信息识别模块信号连接；

所述建模系统与动静态信息识别模块分别与井下环境模块信号连接；

所述地理信息系统通过三维激光扫描，构建井巷环境模型以及井巷环境的地图描述；

所述在线感知模块通过激光和视觉采集的感知方式，进行SLAM建模更新环境地图；

所述激光雷达通过点云配准，结合所述红外相机的视觉语义，将图像信号传输至动静态信息识别模块；

所述建模系统和动静态信息识别模块联合数据传至井下环境模块；利用激光雷达与视觉的动态配准结果，确定地图更新区域，确认是否为长期变化区域；在原有地图基础上，利用结合多传感器的激光SLAM技术更新环境地图；利用回环检测和图优化方法优化地图质量，保证更新后的地图与原始地图的一致性。

可选的，所述井巷环境模型的建模过程包括点云数据的获取、点云数据的预处理和三维环境建模；

点云数据的获取受井下巷道特殊环境的影响，选用激光扫描仪对井下巷道进行扫描，获取高精度三维点云数据；获取的三维点云数据受各种因素的影响存在误差，需要进行点云数据的预处理，为进行得到井下巷道环境的高精度模型提供数据。

可选的，所述通过三维激光扫描，构建井巷环境模型以及井巷环境的地图描述具体为：

录制相关区域带有GNSS信息的bag；

进行hdl_slam slam构图；

把map绕x轴旋转180，同时z轴方向提高2m；

把map绕z轴旋转90，使机机械手车头与朝向地图上前进的方向；

map已经进行ndt定位，运行bag及ndt定位生成ndt与gnss的对应点表，点的轨迹是一条折线，不能是直线；

利用生成的点表ndt或gnss进行再次转换，使地图方位与gps结合且方位一致；