CN110439570B - 一种掘进控制方法、掘进控制装置和掘进机 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种掘进控制方法、掘进控制装置和掘进机，所述方法包括：采集掘进机的掘进面的掘进图像和雷达图像；根据所述掘进图像中的第一特征点的位置，对预设巷道图像进行变型处理，使得变型处理后的预设巷道图像中的第二特征点的位置与所述第一特征点的位置匹配，并将变型处理后的预设巷道图像确定为实际掘进所需的巷道图像；基于所述雷达图像，确定所述雷达图像中各像素点对应的深度值；根据所述实际掘进所需的巷道图像和所述雷达图像中各像素点对应的深度值执行所述掘进机的掘进控制。本公开实施例能够控制掘进机的自动掘进，提高掘进工作的准确性。

Description

一种掘进控制方法、掘进控制装置和掘进机

技术领域

本公开涉及掘进技术领域，尤其涉及一种掘进控制方法、掘进控制装置和掘进机。

背景技术

目前煤矿井下的掘进工作方式为：掘进机在掘进过程中利用激光指向仪实现指示掘进机的掘进方向，工作人员可以根据激光指向仪发出的光束，控制掘进机的运动方向，进行掘进工作。实际工作中，掘进工作比较危险，操作过程往往由人员控制，整个掘进指向过程为开环控制，需要井下工作人员人为地判断掘进机的掘进边界，调整掘进机机身和掘进机炮头姿态来实现控制，操作麻烦且安全性较低。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种掘进控制方法、掘进控制装置和掘进机。

根据本公开的一方面，提供了一种掘进控制方法，其包括：

采集掘进机的掘进面的掘进图像和雷达图像，所述掘进图像中包含至少两个第一特征点，其中，所述第一特征点为设置在掘进巷道中的激光指向仪的激光光束照射在所述巷道掘进面上的光点；

根据所述掘进图像中的第一特征点的位置，对预设巷道图像进行变型处理，使得变型处理后的预设巷道图像中的第二特征点的位置与所述第一特征点的位置匹配，并将变型处理后的预设巷道图像确定为实际掘进所需的巷道图像，所述预设巷道图像包括预设巷道形状以及至少两个第二特征点；

基于所述雷达图像，确定所述雷达图像中各像素点对应的深度值；

根据所述实际掘进所需的巷道图像和所述雷达图像中各像素点对应的深度值执行所述掘进机的掘进控制。

在一种可能的实施方式中，所述采集掘进机的掘进面的雷达图像，包括：

通过设置在掘进机上的雷达向所述掘进面发射雷达信号；

基于返回的雷达信号得到所述雷达图像。

在一种可能的实施方式中，所述变型处理包括对所述预设巷道图像执行以下操作中的至少一种：图像平移、图像放大、图像缩小、图像旋转。

在一种可能的实施方式中，所述根据所述实际掘进所需的巷道图像和所述雷达图像中各像素点对应的深度值执行所述掘进机的掘进控制，包括：

根据所述实际掘进所需的巷道图像控制所述掘进机的掘进形状；

根据所述雷达图像中各像素点对应的深度值，控制所述掘进机的掘进位置。

在一种可能的实施方式中，所述掘进控制方法还包括：

获取所述掘进机的实际掘进距离；

基于所述实际掘进距离和预设掘进距离的比较结果，控制所述掘进机的掘进工作。

在一种可能的实施方式中，所述掘进控制方法还包括：

获取所述掘进机与所述掘进巷道两侧的距离；

基于所述掘进机与所述掘进巷道两侧的距离，控制所述掘进机在所述掘进巷道中的位置，将所述掘进机调整于所述掘进巷道的中央。

在一种可能的实施方式中，所述掘进控制方法还包括：

获取所述掘进机的机身的前方和后方的倾角；

根据所述倾角对所述掘进机机身的前后水平位置进行调整，将所述掘进机机身调整为前后水平。

根据本公开的另一方面，提供了一种掘进控制装置，其包括：

采集模块，用于采集掘进机掘进面的掘进图像和雷达图像，所述掘进图像中包含至少两个第一特征点，其中，所述第一特征点为设置在掘进巷道中的激光指向仪的激光光束照射在所述巷道掘进面上的光点；

变型模块，用于根据所述掘进图像中的第一特征点的位置，对预设巷道图像进行变型处理，使得变型处理后的预设巷道图像中的第二特征点的位置与所述第一特征点的位置匹配，并将变型处理后的预设巷道图像确定为实际掘进所需的巷道图像，所述预设巷道图像包括预设巷道形状以及至少两个第二特征点；

深度确定模块，其用于基于所述雷达图像，确定所述雷达图像中各像素点对应的深度值；

控制模块，其用于根据所述实际掘进所需的巷道图像和所述雷达图像中各像素点对应的深度值执行所述掘进机的掘进控制。

在一种可能的实施方式中，所述采集模块，包括：

摄像单元，其用于采集所述掘进机掘进面的掘进图像；

激光雷达，其用于向所述掘进面发射激光光束，并基于返回的激光光束得到所述雷达图像。

在一种可能的实施方式中，所述变型处理包括对所述预设巷道图像执行以下操作中的至少一种：图像平移、图像放大、图像缩小、图像旋转。

在一种可能的实施方式中，所述控制模块包括：

第一控制单元，用于根据所述实际掘进所需的巷道图像控制所述掘进机的掘进形状；

第二控制单元，用于根据所述雷达图像中各像素点对应的深度值，控制所述掘进机的掘进位置。

在一种可能的实施方式中，所述掘进控制装置还包括：

第一获取单元，用于获取所述掘进机的实际掘进距离；

所述控制模块还用于基于所述实际掘进距离和预设掘进距离的比较结果，控制所述掘进机的掘进工作。

在一种可能的实施方式中，所述掘进控制装置还包括：

第二获取单元，用于获取所述掘进机与所述掘进巷道两侧的距离；

所述控制模块还用于基于所述掘进机与所述掘进巷道两侧的距离，控制所述掘进机在所述掘进巷道中的位置，将所述掘进机调整于所述掘进巷道的中央。

在一种可能的实施方式中，所述掘进控制装置还包括：

第三获取单元，用于获取所述掘进机的机身的前方和后方的倾角；

所述控制模块还用于根据所述倾角对所述掘进机机身的前后水平位置进行调整，将所述掘进机机身调整为前后水平。

根据本公开的另一方面，提供了一种掘进机，包括：如本公开第二方面提供的任意一项所述的掘进控制装置。

有益效果

本公开实施例通过采集掘进机的掘进面的掘进图像和雷达图像，根据掘进图像中的特征点和预设巷道图像中的特征点的位置关系对预设巷道图像进行变型处理得到实际掘进所需的巷道图像，根据实际掘进所需的巷道图像以及雷达图像中各像素点对应的深度值，执行掘进机的掘进控制，解决了现有技术中需要人为地控制掘进机的掘进所带来的操作麻烦，掘进准确性、掘进机工作的效率、掘进工作人员的安全性比较低的技术问题。本公开实施例一方面可以利用简单的器械实现掘进机的自动掘进，另一方面可以通过对预设的巷道形状进行变型处理，提高了掘进工作的准确性和一致性，也提高了掘进工作人员的安全性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本公开。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1示出根据本公开实施例的一种掘进控制方法的流程图；

图2示出根据本公开实施例的预设巷道图像的示意图；

图3示出根据本公开实施例的当掘进机水平时实际掘进所需的巷道图像的示意图；

图4示出根据本公开实施例的当掘进机不水平时实际掘进所需的巷道图像的示意图；

图5示出根据本公开实施例的实际掘进所需的巷道图像的点阵数据示意图；

图6示出根据本公开实施例的掘进机的掘进面的雷达图像的点阵数据示意图；

图7示出根据本公开实施例的一种掘进控制方法的另一流程图；

图8示出根据本公开实施例的一种掘进控制方法的另一流程图；

图9示出根据本公开实施例的一种掘进控制方法的另一流程图；

图10示出了根据本公开实施例的一种掘进控制装置掘进过程的示意图；

图11示出了根据本公开实施例的一种掘进控制装置的框图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

图1示出根据本公开实施例的一种掘进控制方法的流程图。其中本公开实施例的掘进控制方法应用在掘进设备中，例如掘进设备可以包括煤矿、矿井领域中的掘进机，或者可以应用于地下空间的开发，比如水利水电、铁路、地铁、市政等方面的地下隧道的掘进设备中，但本公开对此不进行限定。本公开实施例一方面可以利用简单的器械实现掘进机的自动掘进，另一方面可以通过对预设巷道形状进行变型处理，既提高了掘进工作的准确性和一致性，也提高了掘进工作人员的安全性。

如图1所示，本公开实施例提供的掘进控制方法可以包括：

S1：采集掘进机的掘进面的掘进图像和雷达图像，掘进图像中包含至少两个第一特征点，其中，第一特征点为设置在掘进巷道中的激光指向仪的激光光束照射在所述巷道掘进面上的光点；

S2：根据掘进图像中的第一特征点的位置，对预设巷道图像进行变型处理，使得变型处理后的预设巷道图像中的第二特征点的位置与第一特征点的位置匹配，并将变型处理后的预设巷道图像确定为实际掘进所需的巷道图像，预设巷道图像包括预设巷道形状以及至少两个第二特征点；

S3：基于雷达图像，确定雷达图像中各像素点对应的深度值；

S4：根据实际掘进所需的巷道图像和雷达图像中各像素点对应的深度值执行掘进机的掘进控制。

其中，本公开实施例对步骤S2和S3的顺序不作限定，步骤S2和S3可以分别执行，也可以同时执行。

如上述所述，本公开实施例的掘进控制方法可以应用在掘进机中。首先本公开实施例可以通过步骤S1采集掘进机的掘进面的掘进图像和雷达图像。

在一种可能的实施方式中，掘进图像可以通过在掘进机上设置的图像采集设备进行图像采集，图像采集设备可以包括摄像头、摄像机、照相机或者其他具有图像采集功能的设备(如手机、平板电脑等设备)，本领域技术人员可以根据实际的掘进情况对图像采集设备进行设置，本公开在此不做具体限定。其中，图像采集设备可以设置在掘进机的前端，用以方便的采集掘进图像。

在一种可能的实施方式中，采集的掘进图像中包含至少两个第一特征点，第一特征点为激光指向仪的激光光束照射在巷道掘进面上的光点，在激光指向仪的数目大于或等于两个的情况下，可以使用全站仪确定激光指向仪的水平位置与指示方向。激光指向仪可以装设在待掘进的巷道的侧壁上，从而使得激光指向仪的激光光束照射在巷道掘进面上的位置是固定的，采集到的掘进图像中的第一特征点D1，D2的位置也是固定的，并且激光指向仪的光束的亮度和颜色可以根据实际掘进过程中的需要进行设定。本公开实施例通过全站仪对激光指向仪的位置进行调整，使得激光指向仪发出的激光的高度相同，且相互平行。例如在需要保持任意两个激光指向仪为水平状态的情况下，可以按全站仪的角度测量键，使全站仪处于角度测量模式，照准第一个激光指向仪，设置第一个激光指向仪方向的水平盘度数为0°00′00″，再照准第二个激光指向仪，此时显示的水平度盘读数即为两个激光指向仪所在方向之间的水平夹角，可以通过调节第二个激光指向仪的位置，使该水平盘度数重新恢复至0°00′00″，则两激光指向仪为水平状态，在同一水平高度。

在一种可能的实施方式中，雷达图像可以通过在掘进机上设置的雷达进行图像采集，如激光雷达、微波雷达等，本领域技术人员可以根据实际的掘进情况设置所用到的雷达类型，本公开在此不做具体限定。其中，雷达的位置可以与图像采集设备邻近设置，或者也可以设置在不同的位置上。采集的雷达图像可以包括掘进机的掘进面的雷达图像，也可以包括掘进机左后两侧的雷达图像。在一种可能的实施方式中，可以通过设置在掘进机上的激光雷达向掘进面发射激光光束；基于返回的激光光束得到雷达图像。

由于采集的掘进图像中包括激光在掘进面上照射的激光点(上述第一特征点)，该点的特征值不同于其像素点的特征值，或者该点的特征值可以为预设的与激光颜色对应的数值，因此可以方便的识别掘进图像中相应的第一特征点的位置。

在采集到掘进机的掘进面的掘进图像后，可以通过步骤S2根据掘进图像中的第一特征点的位置，对预设巷道图像进行变型处理，使得变型处理后的预设巷道图像中的第二特征点的位置与第一特征点的位置匹配，并将变型处理后的预设巷道图像确定为实际掘进所需的巷道图像。

在一种可能的实施方式中，预设巷道图像包括预设巷道形状以及至少两个第二特征点。预设巷道形状为待掘进的巷道断面的形状，例如可以为折线形的巷道断面形状如矩形、梯形、不规则形，曲线形如半圆拱形、圆弧拱形、三心拱、马蹄形、椭圆形和圆形等，本领域技术人员可以根据实际不同的需求进行预设巷道形状的设置，在此不做具体限定。第二特征点的数目可以为两个、三个、四个、五个等，即本公开实施例的第二特征点的数目至少为两个，并且第二特征点的数目应该与第一特征点的数目相同，可以根据激光指向仪的个数进行设定。

由于本公开实施例获取的掘进图像中包括第一特征点，因此可以通过第一特征点之间的距离以及相对位置，对预设巷道图像进行变换，使得变化后的图像中的第二特征点与第一特征点一一对应，变换后的预设巷道形状即为当前需要掘进的巷道形状。

在一种可能的实施方式中，变型处理包括对所述预设巷道图像执行以下操作中的至少一种：图像平移、图像放大、图像缩小、图像旋转。在一种可能的实施方式中，变型处理后的预设巷道图像中的第二特征点的位置与第一特征点的位置匹配可以为预设巷道图像中的第二特征点分别与掘进图像中的第一特征点一一对应重合。

图2示出根据本公开实施例的预设巷道图像的示意图。在一种可能的实施方式中，预设巷道形状可以为马蹄形，第二特征点的数目可以为两个。如图2所示，预设巷道图像包括马蹄形的预设巷道形状和两个特征点D1(x₁,y₁)、D2(x₂,y₂)，预设巷道图像的坐标体系可以是以D1坐标为(x₁＝0,y₁＝0)构建的，但本公开对此不做具体限定，只要将D1和D2以及预设巷道形状确定在同一坐标系下，既可以作为本公开实施例。

如上述所述，在一种可能的实施方式中，预设巷道图像中第二特征点D1、D2的颜色和亮度可以设置为不同，掘进图像中第一特征点D1′和D2′的颜色和亮度也可以设置为不同，但可以将预设巷道图像中第二特征点D1与对应的掘进图像中第一特征点D1′的颜色和亮度设置为相同，可以将预设巷道图像中第二特征点D2与对应的掘进图像中第一特征点D2′的颜色和亮度设置为相同，从而可以根据第一特征点和第二特征点的颜色和亮度将使第一特征点和第二特征点一一对应。

在一种可能的实施方式中，可以通过预设巷道图像中的第二特征点D1和D2的相对位置关系，以及掘进图像中第一特征点D1′和D2′相对位置关系，对预设巷道图像执行图像平移、图像放大、图像缩小、图像旋转中的至少一种操作，使变型后的预设巷道图像中的第二特征点D1和D2两点分别与掘进图像中的第一特征点D1′和D2′两点对应重合。本领域技术人员可以根据不同的需求设置不同的变型处理，包括确定对预设巷道图像的平移距离、放大/缩小倍数、旋转角度等，本公开对此不进行具体限定。例如，在实际采集到的掘进图像中的D1′和D2′之间的像素点坐标位置距离为100，预设巷道图像中D1和D2之间的像素点坐标位置距离为50的情况下，则需要将预设巷道图像放大2倍，使预设巷道形状中的第二特征点D1′，D2′两点与掘进图像中的第一特征点D1，D2两点对应重合；在实际采集到的掘进图像中的D1′与D2′之间的连线与水平地面成30°的夹角，预设巷道图像中的D1与D2在同一水平线上，则需要将预设巷道图像旋转30°，使预设巷道形状中的第二特征点D1′，D2′两点与掘进图像中的第一特征点D1，D2两点对应重合。

在一种可能的实施方式中，当掘进机机身为水平状态时，实际掘进所需的巷道图像相对于预设巷道图像所在水平方向的示意图即为图3所示；当掘进机机身为不水平状态时，实际掘进所需要的巷道图像相对于预设巷道图像所在水平方向的示意图即为图4所示。在一种可能的实施方式中，可以根据第一特征点D1，D2与第二特征点D1′，D2′的关系确定的实际掘进所需的巷道图像也是准确的，所以即使当掘进机机身为不水平状态时，根据本公开变型处理后得到的巷道图像也可以作为实际掘进所需要的巷道图像。

在采集到掘进机的掘进面的雷达图像后，可以通过步骤S3基于采集到的雷达图像，确定雷达图像中各像素点对应的深度值。图6示出了掘进机的掘进面的雷达图像的点阵数据的示意图，如图6所示，可以通过雷达图像的点阵数据获取到雷达图像中各像素点对应的深度值。

在一种可能的实施方式中，在步骤S4中，可以根据实际掘进所需的巷道图像和雷达图像中各像素点对应的深度值执行掘进机的掘进控制，具体包括：根据实际掘进所需的巷道图像控制掘进机的掘进形状；根据雷达图像中各像素点对应的深度值，控制掘进机的掘进位置。

本公开实施例中，掘进图像中各像素点的位置与雷达图像中各像素点的位置可以一一对应，如上述实施例，可以使得图像采集设备和雷达相邻设置，在位置不同的情况下，可以通过位置之间的差异确定掘进图像以及雷达图像中相同像素点之间的位置偏差，进而确定相匹配的像素点对应的像素值以及深度值。

图5示出了实际掘进所需的巷道图像的点阵数据的示意图，图6示出了掘进机的掘进面的雷达图像的点阵数据的示意图。其中，图5和图6中对巷道图像和雷达图像中所包括的具体内容进行显示，仅为了示意实际掘进所需的巷道图像的点阵数据与掘进机的掘进面的雷达图像的点阵数据为同一个坐标系统，点阵大小一致。在一种可能的实施方式中，可以根据雷达图像中各像素点对应的深度值，判断坐标系统中各像素点对应的深度值是否相等，在坐标系统中各像素点对应的深度值不相等的情况下，控制掘进机炮头的位置对坐标系统各像素点对应的深度值较小的区域进行掘进，使其与坐标系统中各像素点对应的深度值较大的区域的深度信息相等。

基于本公开实施例的上述掘进控制方法，通过采集掘进机的掘进面的掘进图像和雷达图像，根据掘进图像中的特征点和预设巷道图像中的特征点的位置关系对预设巷道图像进行变型处理得到实际掘进所需的巷道图像，根据实际掘进所需的巷道图像以及雷达图像中各像素点对应的深度值，执行掘进机的掘进控制，解决了现有技术中需要人为地控制掘进机的掘进所带来的操作麻烦，掘进准确性、掘进机的工作效率、掘进工作人员安全性比较低的技术问题。

图7示出根据本公开实施例的一种掘进控制方法的另一流程图，其中，掘进控制方法还包括：

S5：获取掘进机的实际掘进距离；

S6：基于实际掘进距离和预设掘进距离的比较结果，控制掘进机的掘进工作。

在一种可能的实施方式中，可以通过在掘进机上设置测距仪获取掘进机掘进的距离，如电子测距仪、激光测距仪、超声波测距仪、红外测距仪等获取掘进机掘进的距离，本领域技术人员可以根据实际的掘进情况进行测距仪的选定，本公开在此不做具体限定。在实际的掘进进程中，可以利用电子测距仪将掘进机掘进的起始位置设置为测量起点，将单位切换为千米(km)，随着掘进工作的进行，就可以在电子测距仪上实时观察到掘进机实际掘进的距离。

在一种可能的实施方式中，可以根据实际掘进距离与预设掘进距离的比较结果，控制掘进机的掘进工作。在掘进机实际掘进距离与预设掘进距离相等的情况下，控制掘进机停止掘进；在掘进机实际掘进距离小于预设掘进距离的情况下，确定掘进机需要继续掘进的距离，控制掘进机继续进行掘进，直至掘进机实际掘进距离与预设掘进距离相等。例如，在预设掘进距离为3km，掘进机实际掘进距离为3km的情况下，控制掘进机停止掘进；在预设掘进距离为3km，掘进机实际掘进距离为2.4km的情况下，控制掘进机继续掘进0.6km，使掘进机实际掘进距离与预设掘进距离相等。

基于上述掘进控制方法，可以控制掘进机是否还需要继续进行掘进，在需要进行掘进的情况下，也可以确定掘进机需要继续掘进的距离。

图8示出根据本公开实施例的一种掘进控制方法的另一流程图，其中，掘进控制方法还包括：

S7：获取掘进机与掘进巷道两侧的距离；

S8：基于掘进机与掘进巷道两侧的距离，控制掘进机在掘进巷道中的位置，将掘进机调整于掘进巷道的中央。

如上述实施例所述，通过设置在掘进机上的激光雷达向掘进巷道的左右两侧发射激光光束，基于返回的激光光束可以得到掘进机左右两侧的雷达图像。

在一种可能的实施方式中，在掘进机与掘进巷道两侧的距离相等的情况下，即掘进机位于掘进巷道的中央，不需要调整掘进机在掘进巷道中的位置；在掘进机与掘进巷道两侧的距离不相等的情况下，确定掘进机在掘进巷道中的位置，以及掘进机需要移动的方向和距离，调整掘进机在掘进巷道中的位置，将掘进机调整于掘进巷道的中央。例如，在掘进机与掘进巷道左侧的距离为0.8m，掘进机与掘进巷道右侧的距离为0.8m的情况下，则掘进机位于掘进巷道的中央，不需要调整掘进机在掘进巷道中的位置；在掘进机与掘进巷道左侧的距离为0.5m，掘进机与掘进巷道右侧的距离为1.1m的情况下，则掘进机位于掘进巷道的左侧，则需要调整掘进机在掘进巷道中的位置，需要调整掘进机向右侧移动0.3km。

基于上述掘进控制方法，可以实时调整掘进机位于巷道中央执行掘进工作。

图9示出根据本公开实施例的一种掘进控制方法的另一流程图，其中，所述掘进控制方法还包括：

S9：获取掘进机的机身的前方和后方的倾角；

S10：根据倾角对掘进机机身的前后水平位置进行调整，将掘进机机身调整为前后水平。

在一种可能的实施方式中，可以通过在掘进机上设置倾角传感器获取掘进机的机身的前方和后方的倾角，根据该倾角对掘进机机身的前后水平位置进行调整，将掘进机机身调整为前后水平。

在一种可能的实施方式中，为避免由于掘进机机身的前后不水平，导致掘进机的掘进面与预设巷道图像不一致，在掘进机的机身的前方和后方的倾角为0的情况下，即掘进机机身前后是水平的，则不需要对掘进机机身的前后水平位置进行调整；在掘进机的机身的前方和后方的倾角部位0的情况下，即掘进机机身前后是不水平的，则需要对掘进机机身的前后水平位置进行调整，使掘进机机身前后保持水平。

基于上述掘进控制方法，可以实时将掘进机机身的前后位置调整为水平状态执行掘进工作。

为了清楚的说明本公开实施例，下面举例说明本公开实施例的实施过程。作为本公开的一个具体实施例，图10示出了根据本公开实施例的一种掘进控制装置掘进过程的示意图，其中，100为掘进控制装置，200为掘进机，201为掘进机炮头，该掘进机炮头设置在掘进机上，300为激光指向仪，400为另一激光指向仪，500为掘进机的掘进面。

作为本公开的一个具体实施例，主要步骤如下：

利用全站仪调整激光指向仪300和400的水平位置和指示方向，使其在两指向仪为同一水平高度，并均平行指向掘进的方向。

调整掘进机200到掘进巷道中央，并设置预设巷道形状，并启动掘进机200进入自掘进模式。

利用图像采集设备采集掘进机200的掘进面的掘进图像，将掘进图像中的颜色和亮度不同的两点确定为激光指向仪300和400的激光光束照射在巷道掘进面上的光点数据，识别出D1′、D2′两点。

根据掘进图像中的D1′和D2′两点对预设巷道图像进行平移，放大或缩小、旋转中的至少一种变型处理，使预设巷道形状中的D1、D2两点与掘进图像中识别出的D1′、D2′两点对应重合，将变型处理后的预设巷道图像确定为实际掘进所需的巷道图像。

利用激光雷达(图10中未示出)采集激光雷达的深度数据，并对掘进机200的掘进面的雷达图像与掘进机200的掘进面的掘进图像通过区域进行位置匹配，根据掘进机200的掘进面的雷达图像中各像素点对应的深度值，控制掘进机炮头201的掘进位置，保证掘进机200的掘进面保持水平状态。

根据激光雷达采集到的掘进机200左右两侧的雷达图像，实时将掘进机200调整于掘进巷道的中央。

利用倾角传感器(图10中未示出)测量掘进机200机身前后的倾角，根据测量得到的倾角对掘进机机身前后水平位置进行调整，将掘进机200机身调整为前后水平。

根据上述掘进步骤就可以完成掘进机200的自动掘进。

根据本公开上述具体实施例，一方面可以利用简单的器械实现掘进机的自动掘进，另一方面可以通过对预设的巷道形状进行变型处理，提高了掘进工作的准确性和一致性，也提高了掘进工作人员的安全性。同样地，本公开实施例的掘进控制装置也可以应用在该具体实施例中。

基于本公开实施例的上述掘进控制装置，通过采集掘进机的掘进面的掘进图像和雷达图像，根据掘进图像中的特征点和预设巷道图像中的特征点的位置关系对预设巷道图像进行变型处理得到实际掘进所需的巷道图像，根据实际掘进所需的巷道图像以及雷达图像中各像素点对应的深度值，执行掘进机的掘进控制，解决了现有技术中需要人为地控制掘进机的掘进所带来的操作麻烦，掘进准确性、掘进机的工作效率、掘进工作人员的安全性比较低技术问题。一方面可以利用简单的器械实现掘进机的自动掘进，另一方面可以通过对预设的巷道形状进行变型处理，提高了掘进工作的准确性和一致性，也提高了掘进工作人员的安全性。

图11示出了根据本公开实施例的一种掘进控制装置的框图。其中本公开实施例的掘进控制装置应用在掘进设备中，例如掘进设备可以包括煤矿、矿井领域中的掘进机，或者可以应用于地下空间的开发，比如水利水电、铁路、地铁、市政等方面的地下隧道，但本公开对此不进行限定。本公开实施例一方面可以利用简单的器械实现掘进机的自动掘进，另一方面可以通过对预设巷道形状进行变型处理，既保证了掘进工作的准确性和一致性，也提高了掘进工作人员的安全性。

如图11所示，本公开实施例提供的掘进控制装置100可以包括：

采集模块101，用于采集掘进机掘进面的掘进图像和雷达图像，掘进图像中包含至少两个第一特征点，其中，第一特征点为设置在掘进巷道中的激光指向仪的激光光束照射在所述巷道掘进面上的光点；

变型模块102，用于根据掘进图像中的第一特征点的位置，对预设巷道图像进行变型处理，使得变型处理后的预设巷道图像中的第二特征点的位置与第一特征点的位置匹配，并将变型处理后的预设巷道图像确定为实际掘进所需的巷道图像，预设巷道图像包括预设巷道形状以及至少两个第二特征点；

深度确定模块103，其用于基于雷达图像，确定雷达图像中各像素点对应的深度值；

控制模块104，其用于根据实际掘进所需的巷道图像和雷达图像中各像素点对应的深度值执行掘进机的掘进控制。

在一种可能的实施方式中，所述采集模块，包括：

摄像单元，其用于采集掘进机掘进面的掘进图像；

激光雷达，其用于向掘进面发射激光光束，并基于返回的激光光束得到雷达图像。

在一种可能的实施方式中，变型处理包括对预设巷道图像执行以下操作中的至少一种：图像平移、图像放大、图像缩小、图像旋转。

在一种可能的实施方式中，控制模块包括：

第一控制单元，用于根据实际掘进所需的巷道图像控制掘进机的掘进形状；

第二控制单元，用于根据雷达图像中各像素点对应的深度值，控制掘进机的掘进位置。

在一种可能的实施方式中，掘进控制装置还包括：

第一获取单元，用于获取掘进机的实际掘进距离；

控制模块还用于基于实际掘进距离和预设掘进距离的比较结果，控制掘进机的掘进工作。

在一种可能的实施方式中，掘进控制装置还包括：

第二获取单元，用于获取掘进机与掘进巷道两侧的距离；

控制模块还用于基于掘进机与掘进巷道两侧的距离，控制掘进机在掘进巷道中的位置，将掘进机调整于掘进巷道的中央。

在一种可能的实施方式中，掘进控制装置还包括：

第三获取单元，用于获取掘进机的机身的前方和后方的倾角；

控制模块还用于根据倾角对掘进机机身的前后水平位置进行调整，将掘进机机身调整为前后水平。

本公开实施例的一种掘进机，其包括如上述实施例所述的掘进控制装置，也可以包括掘进机中的其他装置，例如液压系统、润滑系统、电气系统等，本公开在此不做具体限定。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (15)

1.一种掘进控制方法，其特征在于，包括：

采集掘进机的掘进面的掘进图像和雷达图像，所述掘进图像中包含至少两个第一特征点，其中，所述第一特征点为设置在掘进巷道中的激光指向仪的激光光束照射在巷道掘进面上的光点；

根据所述掘进图像中的第一特征点的位置，对预设巷道图像进行变型处理，使得变型处理后的预设巷道图像中的第二特征点的位置与所述第一特征点的位置匹配，并将变型处理后的预设巷道图像确定为实际掘进所需的巷道图像，所述预设巷道图像包括预设巷道形状以及至少两个第二特征点；

基于所述雷达图像，确定所述雷达图像中各像素点对应的深度值；

根据所述实际掘进所需的巷道图像和所述雷达图像中各像素点对应的深度值执行所述掘进机的掘进控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集掘进机的掘进面的雷达图像包括：

通过设置在掘进机上的激光雷达向所述掘进机的掘进面发射激光光束；

基于返回的激光光束得到所述雷达图像。

3.根据权利要求1所述的掘进控制方法，其特征在于，所述变型处理包括对所述预设巷道图像执行以下操作中的至少一种：图像平移、图像放大、图像缩小、图像旋转。

4.根据权利要求1所述的掘进控制方法，其特征在于，所述根据所述实际掘进所需的巷道图像和所述雷达图像中各像素点对应的深度值执行所述掘进机的掘进控制，包括：

根据所述实际掘进所需的巷道图像控制所述掘进机的掘进形状；

根据所述雷达图像中各像素点对应的深度值，控制所述掘进机的掘进位置。

5.根据权利要求1所述的掘进控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述掘进机的实际掘进距离；

基于所述实际掘进距离和预设掘进距离的比较结果，控制所述掘进机的掘进工作。

6.根据权利要求1所述的掘进控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述掘进机与所述掘进巷道两侧的距离；

基于所述掘进机与所述掘进巷道两侧的距离，控制所述掘进机在所述掘进巷道中的位置，将所述掘进机调整于所述掘进巷道的中央。

7.根据权利要求1所述的掘进控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述掘进机的机身的前方和后方的倾角；

根据所述倾角对所述掘进机机身的前后水平位置进行调整，将所述掘进机机身调整为前后水平。

8.一种掘进控制装置，其特征在于，包括：

采集模块，用于采集掘进机掘进面的掘进图像和雷达图像，所述掘进图像中包含至少两个第一特征点，其中，所述第一特征点为设置在掘进巷道中的激光指向仪的激光光束照射在巷道掘进面上的光点；

变型模块，用于根据所述掘进图像中的第一特征点的位置，对预设巷道图像进行变型处理，使得变型处理后的预设巷道图像中的第二特征点的位置与所述第一特征点的位置匹配，并将变型处理后的预设巷道图像确定为实际掘进所需的巷道图像，所述预设巷道图像包括预设巷道形状以及至少两个第二特征点；

深度确定模块，其用于基于所述雷达图像，确定所述雷达图像中各像素点对应的深度值；

控制模块，其用于根据所述实际掘进所需的巷道图像和所述雷达图像中各像素点对应的深度值执行所述掘进机的掘进控制。

9.根据权利要求8所述的掘进控制装置，其特征在于，所述采集模块，包括：

摄像单元，其用于采集所述掘进机掘进面的掘进图像；

雷达单元，其用于向所述掘进机掘进面发射雷达信号，并基于返回的雷达信号得到所述雷达图像。

10.根据权利要求8所述的掘进控制装置，其特征在于，所述变型处理包括对所述预设巷道图像执行以下操作中的至少一种：图像平移、图像放大、图像缩小、图像旋转。

11.根据权利要求8所述的掘进控制装置，其特征在于，所述控制模块包括：

第一控制单元，用于根据所述实际掘进所需的巷道图像控制所述掘进机的掘进形状；

第二控制单元，用于根据所述雷达图像中各像素点对应的深度值，控制所述掘进机的掘进位置。

12.根据权利要求8所述的掘进控制装置，其特征在于，所述装置还包括：

第一获取单元，用于获取所述掘进机的实际掘进距离；

所述控制模块还用于基于所述实际掘进距离和预设掘进距离的比较结果，控制所述掘进机的掘进工作。

13.根据权利要求8所述的掘进控制装置，其特征在于，所述装置还包括：

第二获取单元，用于获取所述掘进机与所述掘进巷道两侧的距离；

所述控制模块还用于基于所述掘进机与所述掘进巷道两侧的距离，控制所述掘进机在所述掘进巷道中的位置，将所述掘进机调整于所述掘进巷道的中央。

14.根据权利要求8所述的掘进控制装置，其特征在于，所述装置还包括：

第三获取单元，用于获取所述掘进机的机身的前方和后方的倾角；

所述控制模块还用于根据所述倾角对所述掘进机机身的前后水平位置进行调整，将所述掘进机机身调整为前后水平。

15.一种掘进机，其特征在于，包括：如权利要求8-14中任意一项所述的掘进控制装置。

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