RU2804654C9 - Method and device for controlling a loader based on binocular vision - Google Patents

Method and device for controlling a loader based on binocular vision Download PDF

Info

Publication number
RU2804654C9
RU2804654C9 RU2022134090A RU2022134090A RU2804654C9 RU 2804654 C9 RU2804654 C9 RU 2804654C9 RU 2022134090 A RU2022134090 A RU 2022134090A RU 2022134090 A RU2022134090 A RU 2022134090A RU 2804654 C9 RU2804654 C9 RU 2804654C9
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
roadheader
area
information
cutting surface
surface area
Prior art date
Application number
RU2022134090A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2804654C1 (en
Inventor
Минян ХУАН
Ян Лю
Ифэн ЛЮ
Юнле ЧЖАО
Original Assignee
Сани Хэви Эквипмент Ко., Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сани Хэви Эквипмент Ко., Лтд. filed Critical Сани Хэви Эквипмент Ко., Лтд.
Application granted granted Critical
Publication of RU2804654C1 publication Critical patent/RU2804654C1/en
Publication of RU2804654C9 publication Critical patent/RU2804654C9/en

Links

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: method and apparatus for controlling a roadheader based on binocular vision, in which status information corresponding to the cutting surface area and status information corresponding to the material laying area are determined by binocular vision technology, then a target task to be performed by the roadheader is determined, and a target position corresponding to the target task according to the status information corresponding to the cutting surface area and the status information corresponding to the material laying area. Then, the roadheader is guided from the starting position to the target position, which corresponds to the cutting surface area or to the material laying area, by tracking its movement through binocular vision, thereby realizing identification and positioning for the target task, which corresponds to the cutting surface area or the material laying area located in a tunnel, using binocular vision technology. The roadheader is then directed to move to the target position, so that the roadheader performs the target task, and after the target task is completed, the roadheader is controlled according to the map data of the environment surrounding the roadheader to move from the target position to the starting position along the path movement.
EFFECT: improved efficiency.
10 cl, 8 dwg

Description

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУCROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATION

[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет по заявке на патент Китая №202210502665.7, поданной 10 мая 2022 и поименованной "Способ и устройство для идентификации забоя и контроля забоя на основе бинокулярного зрения для проходческого комбайна", все содержание которой посредством ссылки полностью включено в настоящий документ.[0001] This application claims priority to Chinese Patent Application No. 202210502665.7, filed on May 10, 2022, entitled "Method and apparatus for bottomhole identification and bottomhole monitoring based on binocular vision for a roadheader", the entire contents of which are incorporated by reference in their entirety herein .

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИTECHNICAL FIELD

[0002] Настоящая заявка относится к области проходческих комбайнов и, в частности, относится к способу и устройству для управления проходческим комбайном на основе бинокулярного зрения.[0002] This application relates to the field of roadheaders and, in particular, relates to a method and apparatus for controlling a roadheader based on binocular vision.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE ART

[0003] В настоящее время забой интеллектуального проходческого комбайна может иметь проблемы, такие как неровные поверхности вырубки, плохое оконтуривание и значительные скопления материала с обеих сторон, что затрудняет процесс автоматической вырубки проходческого комбайна. В таком случае проходческий комбайн должен перемещаться в целевую область для ее обработки. Например, во время автоматической вырубки интеллектуальным проходческим комбайном возможен случай, когда некоторые из сброшенных материалов не могут быть собраны щеточным устройством у основания проходческого комбайна. Поскольку вырубка продолжается, определенная область укладки материала будет образована с обеих сторон забоя, что препятствует перемещению вырубной насадки и продвижению проходческого комбайна, вследствие чего приходится собирать эти материалы вручную, что снижает скорость автоматической работы и эффективность проходческого комбайна.[0003] Currently, the face of an intelligent roadheader may have problems such as uneven cutting surfaces, poor contouring, and large accumulations of material on both sides, which make the automatic cutting process of the roadheader difficult. In such a case, the roadheader must move to the target area to process it. For example, during automatic cutting by an intelligent roadheader, it is possible that some of the discharged materials cannot be collected by the brush device at the base of the roadheader. As cutting continues, a certain material stacking area will be formed on both sides of the face, which obstructs the movement of the punching attachment and the progress of the roadheader, resulting in the need to collect these materials manually, which reduces the speed of automatic operation and the efficiency of the roadheader.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION

[0004] В настоящем документе предложен способ и устройство для управления проходческим комбайном на основе бинокулярного зрения, который может осуществлять идентификацию и позиционирование области поверхности вырубки и области укладки материала, расположенных в туннеле, посредством технологии бинокулярного зрения и затем направлять проходческий комбайн для его перемещения в область поверхности вырубки и/или область укладки материала, таким образом завершая вырубку области поверхности вырубки и/или сбора материала в области укладки материала проходческим комбайном.[0004] This document provides a method and apparatus for controlling a roadheader based on binocular vision, which can identify and position a cutting surface area and a material laying area located in a tunnel through binocular vision technology, and then guide the roadheader to move it into a blanking surface area and/or a material laying area, thereby completing the blanking of a blanking surface area and/or collecting material in the material laying area by the roadheader.

[0005] В первом аспекте предложен способ управления проходческим комбайном на основе бинокулярного зрения, включающий:[0005] In a first aspect, a method for controlling a roadheader based on binocular vision is provided, including:

[0006] получение информации о состоянии, соответствующей области поверхности вырубки, и информации о состоянии, соответствующей области укладки материала, согласно изображениям бинокулярного зрения в туннеле;[0006] obtaining state information corresponding to the cutting surface area and state information corresponding to the material laying area according to binocular vision images in the tunnel;

[0007] определение целевой задачи, которая подлежит выполнению проходческим комбайном, и целевой позиции, соответствующей этой целевой задаче, согласно информации о состоянии, соответствующей области поверхности вырубки, и информации о состоянии, соответствующей области укладки материала;[0007] determining a target task to be performed by the roadheader and a target position corresponding to the target task according to state information corresponding to the cutting surface area and state information corresponding to the material laying area;

[0008] направление проходческого комбайна согласно отслеживанию его перемещения посредством бинокулярного зрения для его перемещения из исходной позиции в целевую позицию и картрирование картографических данных об окружающей среде и траектории перемещения проходческого комбайна во время его перемещения;[0008] directing the roadheader according to tracking its movement through binocular vision to move it from a starting position to a target position, and mapping map data of the environment and the moving path of the roadheader while it is moving;

[0009] управление проходческим комбайном для выполнения целевой задачи при условии, что проходческий комбайн перемещается в целевую позицию; и[0009] controlling the roadheader to perform a target task provided that the roadheader moves to the target position; And

[0010] управление проходческим комбайном согласно картографическим данным об окружающей среде для его перемещения из целевой позиции в исходную позицию вдоль траектории перемещения при условии, что проходческий комбайн завершает целевую задачу.[0010] controlling the roadheader according to the mapped environment data to move it from a target position to a home position along a moving path provided that the roadheader completes the target task.

[0011] Кроме того, информация о состоянии включает в себя информацию о степени образования кромок, информацию о степени выравнивания и информацию о первой позиции области поверхности вырубки, а также информацию о высоте и информацию о второй позиции области укладки материала, при этом получение информации о состоянии, соответствующей области поверхности вырубки, и информации о состоянии, соответствующей области укладки материала, согласно изображениям бинокулярного зрения в туннеле включает:[0011] In addition, the status information includes information about the degree of formation of edges, information about the degree of alignment and information about the first position of the cutting surface area, as well as information about the height and information about the second position of the material laying area, while obtaining information about condition corresponding to the cutting surface area, and condition information corresponding to the material laying area, according to binocular vision images in the tunnel includes:

[0012] получение информации об облаке точек забоя согласно изображениям бинокулярного зрения в туннеле;[0012] obtaining information about the face point cloud according to binocular vision images in the tunnel;

[0013] отделение области поверхности вырубки от области укладки материала согласно информации об облаке точек забоя;[0013] separating the cutting surface area from the material laying area according to the information about the face point cloud;

[0014] определение информации о степени образования кромок, информации о степени выравнивания и информации о первой позиции области поверхности вырубки согласно данным облака точек в области поверхности вырубки;[0014] determining information about the degree of formation of edges, information about the degree of alignment and information about the first position of the region of the cutting surface according to the point cloud data in the region of the cutting surface;

[0015] определение информации о высоте и информации о второй позиции области укладки материала согласно данным облака точек в области укладки материала;[0015] determining height information and second position information of the material laying area according to point cloud data in the material laying area;

[0016] определение целевой задачи, которая подлежит выполнению проходческим комбайном, и целевой позиции, соответствующей этой целевой задаче, согласно информации о состоянии, соответствующей области поверхности вырубки, и информации о состоянии, соответствующей области укладки материала, включает:[0016] determining the target task to be performed by the roadheader and the target position corresponding to this target task, according to the state information corresponding to the cutting surface area, and the state information corresponding to the material laying area, includes:

[0017] определение целевой задачи, которая подлежит выполнению проходческим комбайном, согласно информации о степени образования кромок, информации о степени выравнивания области поверхности вырубки и информации о высоте области укладки материала; при этом целевая задача содержит по меньшей мере одну из задачи вырубки для области поверхности вырубки и задачи сбора материала для области укладки материала; и[0017] determining the target task to be performed by the roadheader according to information about the degree of formation of edges, information about the degree of leveling of the cutting surface area, and information about the height of the material laying area; wherein the target task comprises at least one of a punching task for the punching surface area and a material collection task for the material laying area; And

[0018] определение целевой позиции согласно информации о первой позиции и/или информации о второй позиции, соответствующих целевой задаче.[0018] determining the target position according to the first position information and/or the second position information corresponding to the target task.

[0019] Кроме того, получение информации об облаке точек забоя согласно изображениям бинокулярного зрения в туннеле включает:[0019] In addition, obtaining information about the face point cloud according to binocular vision images in the tunnel includes:

[0020] получение плотной параллаксной карты забоя согласно изображениям бинокулярного зрения в туннеле;[0020] obtaining a dense parallax map of the face according to binocular vision images in the tunnel;

[0021] вычисление пространственных координат каждых данных облака точек на плотной параллаксной карте для получения информации об облаке точек забоя на плотной параллаксной карте;[0021] calculating the spatial coordinates of each point cloud data on the dense parallax map to obtain information about the face point cloud on the dense parallax map;

[0022] отделение области поверхности вырубки от области укладки материала согласно информации об облаке точек забоя, включающее:[0022] separating the cutting surface area from the material placement area according to the face point cloud information, including:

[0023] вычисление, выполняемое согласно информации об облаке точек забоя на плотной параллаксной карте, пространственной плоскости, соответствующей информации об облаке точек в области поверхности вырубки, и определение данных облака точек, соответствующих области поверхности вырубки;[0023] calculating, according to the face point cloud information on the dense parallax map, a spatial plane corresponding to the point cloud information in the cutting surface area, and determining point cloud data corresponding to the cutting surface area;

[0024] использование в качестве исходного точечного множества указанных данных облака точек, расстояние которых от пространственной плоскости, соответствующей области поверхности вырубки, меньше порогового значения;[0024] using as the initial point set of the specified data a cloud of points, the distance of which from the spatial plane corresponding to the area of the cutting surface is less than a threshold value;

[0025] проецирование данных облака точек в пределах исходного точечного множества на пространственную плоскость, соответствующую области поверхности вырубки, для получения карты глубин;[0025] projecting point cloud data within the original point set onto a spatial plane corresponding to the surface area of the cutting to obtain a depth map;

[0026] обучение модели семантической сегментации на основании данных меток карты, собранных на карте глубин; и[0026] training a semantic segmentation model based on map label data collected from the depth map; And

[0027] отделение области поверхности вырубки от области укладки материала на карте глубин на основании модели семантической сегментации.[0027] separating the cutting surface area from the material placement area on the depth map based on the semantic segmentation model.

[0028] Кроме того, определение информации о степени образования кромок, информации о степени выравнивания и информации о первой позиции области поверхности вырубки согласно данным облака точек в области поверхности вырубки включает:[0028] In addition, determining information about the degree of formation of edges, information about the degree of alignment and information about the first position of the cutting surface area according to the point cloud data in the cutting surface area includes:

[0029] проецирование данных облака точек, соответствующих области поверхности вырубки, на систему фактических физических координат для получения данных облака фактических пространственных точек в области поверхности вырубки;[0029] projecting point cloud data corresponding to the cutting surface region onto an actual physical coordinate system to obtain actual spatial point cloud data in the cutting surface region;

[0030] получение информации о первой позиции, соответствующей области поверхности вырубки, согласно данным облака фактических пространственных точек в области поверхности вырубки;[0030] obtaining information about the first position corresponding to the area of the surface of the notch, according to the cloud data of actual spatial points in the area of the surface of the notch;

[0031] определение информации о высоте и информации о второй позиции в области укладки материала согласно данным облака точек в области укладки материала, включающее:[0031] determining height information and second position information in the material laying area according to point cloud data in the material laying area, including:

[0032] проецирование данных облака точек, соответствующих области укладки материала, на систему фактических физических координат для получения данных облака фактических пространственных точек в области укладки материала и[0032] projecting point cloud data corresponding to the material placement area onto an actual physical coordinate system to obtain actual spatial point cloud data in the material placement area, and

[0033] получение информации о второй позиции, соответствующей области укладки материала, согласно данным облака фактических пространственных точек в области укладки материала.[0033] obtaining information about the second position corresponding to the material laying area according to the actual spatial point cloud data in the material laying area.

[0034] Кроме того, направление проходческого комбайна согласно отслеживанию его перемещения посредством бинокулярного зрения для перемещения из исходной позиции в целевую позицию включает:[0034] In addition, guiding the roadheader according to its movement tracking by binocular vision to move from a starting position to a target position includes:

[0035] получение данных облака точек в режиме реального времени в области поверхности вырубки посредством бинокулярных камер, прикрепленных с обеих сторон проходческого комбайна; и[0035] obtaining real-time point cloud data in the area of the cutting surface through binocular cameras attached to both sides of the roadheader; And

[0036] вычисление относительной позиции между проходческим комбайном и областью поверхности вырубки согласно данным облака точек в режиме реального времени в области укладки материала для достижения отслеживания перемещения проходческого комбайна.[0036] calculating the relative position between the roadheader and the cutting surface area according to real-time point cloud data in the material laying area to achieve tracking of the movement of the roadheader.

[0037] Кроме того, направление проходческого комбайна согласно отслеживанию его перемещения посредством бинокулярного зрения для его перемещения из исходной позиции в целевую позицию и картрирование картографических данных об окружающей среде и траектории перемещения проходческого комбайна во время его перемещения включает:[0037] In addition, guiding the roadheader according to tracking its movement through binocular vision to move it from a starting position to a target position and mapping the cartographic data of the environment and the moving path of the roadheader during its movement includes:

[0038] получение области корпуса и исходного угла поворота проходческого комбайна, при этом областью корпуса является область покрытия корпуса проходческого комбайна;[0038] obtaining a body area and an initial rotation angle of the roadheader, wherein the body area is a covering area of the body of the roadheader;

[0039] задание виртуальной области, которая перемещается с проходческим комбайном, согласно области корпуса проходческого комбайна;[0039] defining a virtual area that moves with the roadheader, according to the area of the body of the roadheader;

[0040] направление проходческого комбайна для его перемещения прямо в направлении исходного угла поворота согласно отслеживанию перемещения виртуальной области посредством бинокулярного зрения и направление проходческого комбайна, когда виртуальная область касается боковой стенки, для его перемещения вращением до тех пор, пока проходческий комбайн не переместится в целевую позицию;[0040] directing the roadheader to move directly in the direction of the starting rotation angle according to the movement tracking of the virtual area through binocular vision, and directing the roadheader when the virtual area touches the side wall to move it by rotation until the roadheader moves to the target position;

[0041] картрирование в режиме реального времени траектории перемещения проходческого комбайна из исходной позиции в целевую позицию согласно прямой траектории, вдоль которой проходческий комбайн направляют для его перемещения прямо в направлении исходного угла поворота, и траектории вращения, вдоль которой проходческий комбайн перемещается вращением; и[0041] mapping in real time a moving path of the roadheader from a starting position to a target position according to a straight path along which the roadheader is guided to move directly in the direction of the starting angle of rotation, and a rotation path along which the roadheader is moved by rotation; And

[0042] картрирование в режиме реального времени картографических данных об окружающей среде проходческого комбайна во время его перемещения из исходной позиции в целевую позицию согласно бинокулярным изображениям проходческого комбайна во время его перемещения, полученным посредством бинокулярного зрения.[0042] mapping real-time cartographic data about the environment of the roadheader as it moves from a starting position to a target position according to binocular images of the roadheader during its movement obtained through binocular vision.

[0043] Кроме того, направление проходческого комбайна для его перемещения прямо в направлении исходного угла поворота и направление проходческого комбайна, когда виртуальная область касается боковой стенки, для его перемещения вращением согласно отслеживанию перемещения виртуальной области посредством бинокулярного зрения до тех пор, пока проходческий комбайн не переместится в целевую позицию, в которой расположена область укладки материала, включает:[0043] In addition, the direction of the roadheader to move straight in the direction of the initial rotation angle, and the direction of the roadheader when the virtual area touches the side wall to move it by rotation according to the tracking of the movement of the virtual area by binocular vision until the roadheader will move to the target position where the material placement area is located, includes:

[0044] предварительное определение количества точек поворота в траектории перемещения проходческого комбайна из исходной позиции в целевую позицию; и[0044] preliminary determining the number of turning points in the trajectory of movement of the roadheader from the starting position to the target position; And

[0045] определение угла поворота, который направляет одно вращательное перемещение проходческого комбайна, согласно исходному углу поворота и количеству точек поворота в траектории при условии, что виртуальная область касается боковой стенки.[0045] determining the rotation angle that guides one rotational movement of the roadheader, according to the initial rotation angle and the number of rotation points in the path, provided that the virtual region touches the side wall.

[0046] Во втором аспекте предложено устройство для управления проходческим комбайном на основе бинокулярного зрения, содержащее:[0046] In a second aspect, a device for controlling a mining machine based on binocular vision is provided, comprising:

[0047] модуль получения информации о состоянии для получения информации о состоянии, соответствующей области поверхности вырубки, и информации о состоянии, соответствующей области укладки материала, согласно изображениям бинокулярного зрения в туннеле;[0047] a state information acquiring module for obtaining state information corresponding to a cutting surface area and state information corresponding to a material laying area according to binocular vision images in the tunnel;

[0048] модуль определения целевой задачи для определения целевой задачи, которая подлежит выполнению проходческим комбайном, и целевой позиции, соответствующей целевой задаче, согласно информации о состоянии, соответствующей области поверхности вырубки, и информации о состоянии, соответствующей области укладки материала;[0048] a target task determination module for determining a target task to be performed by the roadheader and a target position corresponding to the target task according to state information corresponding to the cutting surface area and state information corresponding to the material laying area;

[0049] навигационный модуль для направления проходческого комбайна согласно отслеживанию его перемещения посредством бинокулярного зрения для перемещения из исходной позиции в целевую позицию и картрирования картографических данных об окружающей среде и траектории перемещения проходческого комбайна во время его перемещения;[0049] a navigation module for guiding the roadheader according to tracking its movement through binocular vision to move from a starting position to a target position and mapping map data of the environment and the moving path of the roadheader while it is moving;

[0050] первый модуль управления для управления проходческим комбайном для выполнения целевой задачи при условии, что проходческий комбайн перемещается в целевую позицию; и[0050] a first control module for controlling the roadheader to perform a target task, provided that the roadheader moves to the target position; And

[0051] второй модуль управления для управления проходческим комбайном согласно картографическим данным об окружающей среде для его перемещения из целевой позиции в исходную позицию вдоль траектории перемещения при условии, что проходческий комбайн завершает целевую задачу.[0051] a second control module for controlling the roadheader according to the mapped environment data to move it from a target position to a home position along a movement path provided that the roadheader completes the target task.

[0052] В третьем аспекте предложено вычислительное устройство, содержащее запоминающее устройство, процессор и компьютерную программу, хранящуюся в запоминающем устройстве и исполняемую процессором, при этом когда процессор исполняет данную компьютерную программу, осуществляются этапы упомянутого выше способа управления проходческим комбайном на основе бинокулярного зрения.[0052] In a third aspect, there is provided a computing device comprising a memory device, a processor, and a computer program stored in the memory device and executed by the processor, wherein when the processor executes the computer program, the steps of the above-mentioned binocular vision-based method of controlling a road miner are executed.

[0053] В четвертом аспекте предложен компьютерочитаемый носитель для хранения, в котором хранится компьютерная программа, при этом когда данная компьютерная программа исполняется процессором, осуществляются этапы упомянутого выше способа управления проходческим комбайном на основе бинокулярного зрения.[0053] In a fourth aspect, there is provided a computer-readable storage medium in which a computer program is stored, wherein when the computer program is executed by a processor, the steps of the above-mentioned binocular vision-based method of controlling a mining machine are carried out.

[0054] В решениях, реализованных описанным выше способом и посредством устройства для управления проходческим комбайном на основе бинокулярного зрения, а также вычислительного устройства и носителя для хранения, информация о состоянии, соответствующая области поверхности вырубки, и информация о состоянии, соответствующая области укладки материала, определяются посредством технологии бинокулярного зрения, затем целевая задача, которая подлежит выполнению проходческим комбайном, и целевая позиция, соответствующая целевой задаче, определяются согласно информации о состоянии, соответствующей области поверхности вырубки, и информации о состоянии, соответствующей области укладки материала, затем проходческий комбайн направляют из исходной позиции в целевую позицию, соответствующую области поверхности вырубки или области укладки материала, при отслеживании посредством бинокулярного зрения, и таким образом достигаются идентификация и позиционирование целевой задачи, соответствующей области поверхности вырубки или области укладки материала, расположенных в туннеле, посредством технологии бинокулярного зрения, затем проходческий комбайн направляют для его перемещения в целевую позицию, так что проходческий комбайн выполняет целевую задачу, а после того, как целевая задача будет завершена, проходческим комбайном управляют согласно картографическим данным об окружающей среде проходческого комбайна для его перемещения из целевой позиции в исходную позицию вдоль траектории перемещения.[0054] In the solutions implemented in the above-described manner and by a binocular vision-based roadheader control device, as well as a computing device and a storage medium, state information corresponding to the cutting surface area and state information corresponding to the material laying area, are determined by binocular vision technology, then the target task to be performed by the roadheader and the target position corresponding to the target task are determined according to the state information corresponding to the cutting surface area and the state information corresponding to the material laying area, then the roadheader is guided from starting position to a target position corresponding to the punching surface area or material laying area when tracking by binocular vision, and thus achieving identification and positioning of the target task corresponding to the punching surface area or material laying area located in the tunnel through binocular vision technology, then the roadheader is guided to move to the target position, so that the roadheader performs the target task, and after the target task is completed, the roadheader is controlled according to the mapping data of the roadhead's environment to move from the target position to the starting position along the path movement.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0055] Для того, чтобы более четко проиллюстрировать технические решения вариантов реализации настоящего изобретения, ниже будет приведено краткое описание сопроводительных чертежей, необходимых для использования в описании вариантов реализации настоящего изобретения. Очевидно, что чертежи в последующем описании являются лишь некоторыми из вариантов реализации настоящего изобретения, и специалистом в данной области техники могут быть получены другие чертежи в соответствии с этими сопроводительными чертежами без творческой работы.[0055] In order to more clearly illustrate the technical solutions of the embodiments of the present invention, a brief description will be given below of the accompanying drawings necessary for use in describing the embodiments of the present invention. It will be appreciated that the drawings in the following description are only some of the embodiments of the present invention, and other drawings can be obtained by one skilled in the art in accordance with these accompanying drawings without creative work.

[0056] На ФИГ. 1 представлена блок-схема способа управления проходческим комбайна на основе бинокулярного зрения в одном варианте реализации настоящего изобретения;[0056] In FIG. 1 is a flow diagram of a method for controlling a roadheader based on binocular vision in one embodiment of the present invention;

[0057] На ФИГ. 2 представлена блок-схема конкретного варианта реализации этапа S101 по ФИГ. 1;[0057] In FIG. 2 is a block diagram of a specific embodiment of step S101 of FIG. 1;

[0058] На ФИГ. 3 представлена блок-схема конкретного варианта реализации этапа S1012 по ФИГ. 2;[0058] In FIG. 3 is a block diagram of a specific embodiment of step S1012 of FIG. 2;

[0059] На ФИГ. 4 представлена блок-схема конкретного варианта реализации этапа S103 по ФИГ. 1;[0059] In FIG. 4 is a block diagram of a specific embodiment of step S103 of FIG. 1;

[0060] На ФИГ. 5 представлена принципиальная схема проходческого комбайна, перемещающегося из исходной позиции в целевую позицию в области укладки материала;[0060] In FIG. 5 is a schematic diagram of a roadheader moving from a starting position to a target position in the area of material placement;

[0061] На ФИГ. 6 представлена принципиальная структурная схема устройства для управления проходческим комбайном на основе бинокулярного зрения в одном варианте реализации настоящего изобретения;[0061] In FIG. 6 is a schematic block diagram of a device for controlling a mining machine based on binocular vision in one embodiment of the present invention;

[0062] На ФИГ. 7 представлена принципиальная структурная схема вычислительного устройства в одном варианте реализации настоящего изобретения; и[0062] In FIG. 7 is a schematic block diagram of a computing device in one embodiment of the present invention; And

[0063] На ФИГ. 8 представлена еще одна принципиальная структурная схема вычислительного устройства в одном варианте реализации настоящего изобретения.[0063] In FIG. 8 is another schematic block diagram of a computing device in one embodiment of the present invention.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯIMPLEMENTATION OF THE INVENTION

[0064] Технические решения в вариантах реализации настоящей заявки будут явно и полностью описаны ниже в соединении с сопроводительными чертежами в вариантах реализации настоящей заявки. Очевидно, что описанные варианты реализации являются частью вариантов реализации настоящей заявки, а не всех вариантов реализации. На основании вариантов реализации в настоящей заявке все другие варианты реализации, полученные специалистом в данной области техники из уровня техники без творческой работы, будут находиться в пределах объема охраны настоящей заявки.[0064] The technical solutions in the embodiments of the present application will be explicitly and fully described below in connection with the accompanying drawings in the embodiments of the present application. It will be appreciated that the described embodiments are part of the embodiments of this application and not all embodiments. Based on the embodiments in this application, all other embodiments obtained by a person skilled in the art from the prior art without creative work will be within the scope of protection of this application.

[0065] В одном варианте реализации настоящей заявки обеспечен способ управления проходческим комбайном на основании бинокулярного зрения, как показано на ФИГ. 1, включающий следующие этапы.[0065] In one embodiment of the present application, a method for controlling a roadheader based on binocular vision is provided, as shown in FIG. 1, including the following steps.

[0066] На этапе S101 получают информацию о состоянии, соответствующую области поверхности вырубки, и информацию о состоянии, соответствующую области укладки материала, согласно изображениям бинокулярного зрения в туннеле.[0066] In step S101, state information corresponding to the cutting surface area and state information corresponding to the material laying area are obtained according to the binocular vision images in the tunnel.

[0067] В настоящее время навигационные средства для позиционирования существующих проходческих комбайнов в основном зависят от внешних калибровочных таблиц или лазерного радара, что связано с большими затратами и высокими требованиями к калибровке. Кроме того, известные проходческие комбайны еще не имеют эффективной технологии для идентификации области поверхности вырубки в туннеле и области укладки материала. Ввиду этого, в настоящем документе путем идентификации туннеля с помощью технологии бинокулярного зрения и получения информации о состоянии, соответствующей области поверхности вырубки, и информации о состоянии, соответствующей области укладки материала, могут быть реализованы идентификация и позиционирование области поверхности вырубки и области укладки материала в туннеле, и в то же время за счет инерциального навигационного объединенного позиционирования проходческого комбайна с использованием технологии бинокулярного зрения могут быть дополнительно снижены затраты, связанные с навигационными средствами для позиционирования проходческого комбайна.[0067] Currently, navigation aids for the positioning of existing roadheaders mainly rely on external calibration tables or laser radar, which is associated with high costs and high calibration requirements. In addition, known roadheaders do not yet have effective technology for identifying the area of the cutting surface in the tunnel and the area where the material is laid. In view of this, herein, by identifying the tunnel using binocular vision technology and obtaining the state information corresponding to the cutting surface area and the state information corresponding to the material laying area, the identification and positioning of the cutting surface area and the material laying area in the tunnel can be realized , and at the same time, by inertial navigation integrated positioning of the roadheader using binocular vision technology, the costs associated with navigation aids for positioning the roadheader can be further reduced.

[0068] В данном случае информация о состоянии включает в себя информацию о степени образования кромки, информацию о степени выравнивания, информацию о первой позиции области поверхности вырубки, информацию о высоте и информацию о второй позиции области укладки материала, и, как показано на ФИГ. 2, получение информации о состоянии, соответствующей области поверхности вырубки, и информации о состоянии, соответствующей области укладки материала, согласно изображениям бинокулярного зрения в туннеле включает следующие этапы.[0068] Here, the status information includes edge formation degree information, leveling degree information, first position information of a cutting surface area, height information, and second position information of a material stacking area, and, as shown in FIG. 2, obtaining state information corresponding to the cutting surface area and state information corresponding to the material laying area according to binocular vision images in the tunnel includes the following steps.

[0069] На этапе S1011 получают информацию об облаке точек забоя согласно изображениям бинокулярного зрения в туннеле.[0069] In step S1011, information about the face point cloud is obtained according to binocular vision images in the tunnel.

[0070] В данном случае бинокулярная камера, оснащенная многоточечной функцией дополнения инфракрасного равномерного освещения, прикреплена с обеих сторон проходческого комбайна, при этом бинокулярная камера предназначена для получения бинокулярных изображений забоя в туннеле с левой передней стороны и правой передней стороны проходческого комбайна.[0070] Here, a binocular camera equipped with a multi-point infrared uniform illumination supplement function is attached to both sides of the roadheader, where the binocular camera is designed to obtain binocular images of the tunnel face on the left front side and the right front side of the roadheader.

[0071] В некоторых вариантах реализации получение информации об облаке точек забоя согласно изображениям бинокулярного зрения в туннеле может включать: получение плотной параллаксной карты забоя согласно изображениям бинокулярного зрения в туннеле; и вычисление пространственных координат данных каждого облака точек в плотной параллаксной карте для получения информации об облаке точек забоя в плотной параллаксной карте.[0071] In some embodiments, obtaining information about the face point cloud according to the binocular vision images in the tunnel may include: obtaining a dense parallax map of the face according to the binocular vision images in the tunnel; and calculating the spatial coordinates of the data of each point cloud in the dense parallax map to obtain information about the face point cloud in the dense parallax map.

[0072] Следует отметить, что бинокулярное изображение вычисляется посредством алгоритма SGM для получения плотной параллаксной карты, соответствующей забою, и затем вычисляются пространственные координаты данных индивидуального облака точек в плотной параллаксной карте вычислены для получения информации об облаке точек забоя в плотной параллаксной карте.[0072] It should be noted that the binocular image is calculated by the SGM algorithm to obtain a dense parallax map corresponding to the face, and then the spatial coordinates of the individual point cloud data in the dense parallax map are calculated to obtain information about the point cloud of the face in the dense parallax map.

[0073] В данном случае информация об облаке точек на плотной параллаксной карте содержит пространственные координаты данных облака точек на плотной параллаксной карте, и во время вычисления пространственных координат облака точек на плотной параллаксной карте пространственные координаты {xk, yk, zk}k=1, 2, …, K данных облака точек на плотной параллаксной карте вычисляются согласно формуле[0073] Here, the point cloud information on the dense parallax map contains the spatial coordinates of the point cloud data on the dense parallax map, and at the time of calculating the spatial coordinates of the point cloud on the dense parallax map, the spatial coordinates {x k , y k , z k }k =1, 2, …, K point cloud data on a dense parallax map are calculated according to the formula

где:Where:

l - базовое расстояние;l - base distance;

disp - значение параллакса;disp - parallax value;

ƒx, и ƒу - фокусные расстояния в пикселях для данных облака точек; иƒ x , and ƒ y are the focal lengths in pixels for the point cloud data; And

xp, и ур - координаты в пикселях для данных облака точек.x p , and y p are the pixel coordinates for the point cloud data.

[0074] На этапе S1012 отделяют область поверхности вырубки от области укладки материала согласно информации об облаке точек забоя.[0074] In step S1012, the cutting surface area is separated from the material laying area according to the face point cloud information.

[0075] В данном случае область поверхности вырубки отделена от области укладки материала согласно информации об облаке точек забоя, так что информация о состоянии отделенной области поверхности вырубки и области укладки материала оценена раздельно, вследствие чего получена точная информация о состоянии, соответствующая области поверхности вырубки и области укладки материала соответственно.[0075] Here, the cutting surface area is separated from the material laying area according to the face point cloud information, so that the state information of the separated cutting surface area and the material laying area are evaluated separately, thereby obtaining accurate state information corresponding to the cutting surface area and areas for laying the material, respectively.

[0076] В некоторых вариантах реализации, со ссылкой на ФИГ. 3, отделение области поверхности вырубки от области укладки материала согласно информации об облаке точек забоя включает:[0076] In some embodiments, with reference to FIG. 3, separating the cutting surface area from the material laying area according to the information about the face point cloud includes:

[0077] Этап S1012-1, на котором согласно информации об облаке точек забоя на плотной параллаксной карте вычисляют пространственную плоскость, соответствующую информации об облаке точек в области поверхности вырубки, и определяют данные облака точек, соответствующие области поверхности вырубки.[0077] Step S1012-1, in which, according to the face point cloud information on the dense parallax map, a spatial plane corresponding to the point cloud information in the cutting surface area is calculated, and point cloud data corresponding to the cutting surface area is determined.

[0078] Во время вычисления пространственной плоскости, соответствующей информации об облаке точек области поверхности вырубки, данное вычисление выполняют способом объединения RANSAC с методом наименьших квадратов для пригонки уравнения пространственной плоскости, соответствующей информации об облаке точек в области поверхности вырубки. Конкретный способ вычисления следующий.[0078] When calculating the spatial plane corresponding to the point cloud information of the notch surface area, this calculation is performed by combining RANSAC with the least squares method to fit the equation of the spatial plane corresponding to the point cloud information of the notch surface area. The specific calculation method is as follows.

[0079] Может быть предположено, что уравнение пространственной плоскости, соответствующее информации об облаке точек в области поверхности вырубки, имеет вид xrx+yry+zrz=1, а набор облаков точек области поверхности вырубки имеет вид {xk, yk, zk}k=1, 2, …, K, тогда:[0079] It may be assumed that the spatial plane equation corresponding to the point cloud information in the notch surface region is xr x +yr y +zr z =1, and the set of point clouds of the notch surface region is {x k , y k , z k }k=1, 2, …, K, then:

[0080] , пусть , а [0080] , let , A

при этом r=(VTV)-1VT1, т.е. получена пространственная плоскость, соответствующая информации об облаке точек в области поверхности вырубки, где r обозначает пространственную плоскость, соответствующую информации об облаке точек в области поверхности вырубки.in this case r=(V T V) -1 V T 1, i.e. a spatial plane corresponding to information about the point cloud in the area of the cutting surface is obtained, where r denotes a spatial plane corresponding to information about the point cloud in the area of the cutting surface.

[0081] На этапе S1012-2 в качестве исходного точечного множества берут данные облака точек, расстояние которых от пространственной плоскости, соответствующей области поверхности вырубки, меньше чем пороговое значение.[0081] In step S1012-2, point cloud data whose distance from the spatial plane corresponding to the cutting surface area is less than a threshold value is taken as the initial point set.

[0082] Поскольку имеется определенное расстояние между областью поверхности вырубки и областью укладки материала, путем раздельного вычисления пространственных плоскостей, соответствующих информации об облаке точек в области поверхности вырубки, и сравнивания полученных пространственных плоскостей с пороговым значением, полученное точечное множество может иметь данные облака точек, соответствующие области укладки материала в пределах диапазона пороговых значений.[0082] Since there is a certain distance between the punch surface area and the material laying area, by separately calculating the spatial planes corresponding to the point cloud information in the punch surface area and comparing the resulting spatial planes with a threshold value, the resulting point set can have point cloud data, appropriate areas for laying material within the threshold range.

[0083] В этом варианте реализации данные облака точек, расстояние которых от пространственной плоскости r, соответствующей информации об облаке точек в области поверхности вырубки, находится в пределах диапазона пороговых значений (от 0 м до 1 м), выбраны в качестве исходного точечного множества P0.[0083] In this embodiment, point cloud data whose distance from the spatial plane r corresponding to the point cloud information in the area of the cutting surface is within the threshold value range (0 m to 1 m) is selected as the initial point set P 0 .

[0084] На этапе S1012-3 проецируют данные облака точек в пределах исходного точечного множества на пространственную плоскость, соответствующую области поверхности вырубки, для получения карты глубин.[0084] In step S1012-3, point cloud data within the original point set is projected onto a spatial plane corresponding to the cutting surface area to obtain a depth map.

[0085] В данном случае каждые данные облака точек в пределах исходного точечного множества P0 проецируются на пространственную плоскость r, соответствующую информации об облаке точек в области поверхности вырубки, для получения карты глубин.[0085] Here, each point cloud data within the original point set P 0 is projected onto a spatial plane r corresponding to the point cloud information in the area of the cutting surface to obtain a depth map.

[0086] На этапе S1012-4 обучают семантическую модель сегментации на основании данных меток карты, собранных на карте глубин.[0086] In step S1012-4, a semantic segmentation model is trained based on the map label data collected on the depth map.

[0087] Следует отметить, что семантическая модель сегментации в настоящем документе представляет собой модель семантической сегментации U-net.[0087] It should be noted that the semantic segmentation model herein is a U-net semantic segmentation model.

[0088] На этапе S1012-5 отделяют область поверхности вырубки от области укладки материала на карте глубин на основании модели семантической сегментации.[0088] In step S1012-5, the cutting surface area is separated from the material laying area on the depth map based on the semantic segmentation model.

[0089] В данном случае во время отделения области поверхности вырубки от области укладки материала на карте глубин область поверхности вырубки и область укладки материала на карте глубин идентифицируют посредством модели семантической сегментации, а затем данные облака точек в области поверхности вырубки и области укладки материала соответственно повторно проецируют в соответствующие системы физических координат, которые соответствуют области поверхности вырубки и области укладки материала, таким образом получая соответствующие фактические пространственные данные облака точек, соответствующие области поверхности вырубки и области укладки материала, для завершения отделения области поверхности вырубки от области укладки материала.[0089] Here, during the separation of the cutting surface area from the material laying area on the depth map, the cutting surface area and the material laying area on the depth map are identified through a semantic segmentation model, and then the point cloud data in the cutting surface area and the material laying area are respectively re-identified projecting into corresponding physical coordinate systems that correspond to the cutting surface region and the material laying region, thereby obtaining corresponding actual spatial point cloud data corresponding to the cutting surface region and the material laying region, to complete the separation of the cutting surface region from the material laying region.

[0090] На этапе S1013 определяют информацию о степени образования кромок, информацию о степени выравнивания и информацию о первой позиции области поверхности вырубки согласно данным облака точек области поверхности вырубки.[0090] In step S1013, edge formation degree information, leveling degree information, and first position information of the cutting surface area are determined according to the point cloud data of the cutting surface area.

[0091] В некоторых вариантах реализации определение информации о степени образования кромок, информации о степени выравнивания и информации о первой позиции области поверхности вырубки согласно данным облака точек области поверхности вырубки включает: проецирование данных облака точек, соответствующих области поверхности вырубки, на систему фактических физических координат для получения данных облака фактических пространственных точек области поверхности вырубки и получение информации о первой позиции, соответствующей области поверхности вырубки, согласно данным облака фактических пространственных точек области поверхности вырубки.[0091] In some embodiments, determining the edge formation degree information, the leveling degree information, and the first position information of the notch surface region according to the point cloud data of the notch surface region includes: projecting the point cloud data corresponding to the notch surface region onto an actual physical coordinate system to obtain cloud data of actual spatial points of the cutting surface area and obtain information about the first position corresponding to the cutting surface area according to the data of the cloud of actual spatial points of the cutting surface area.

[0092] В данном случае: определено, что кромку этой области поверхности вырубки следует вырубить при условии, что информация о степени образования кромок имеет значение степени, которое больше, чем пороговое значение; и определено, что поверхность вырубки этой области поверхности вырубки следует вырубить при условии, что информация о степени выравнивания имеет значение степени, которое больше, чем пороговое значение.[0092] In this case: it is determined that the edge of this area of the cutting surface should be punched out under the condition that the edge formation degree information has a degree value that is greater than a threshold value; and it is determined that the cutting surface of this region of the cutting surface should be cut under the condition that the leveling degree information has a degree value that is greater than the threshold value.

[0093] На этапе S1014 определяют информацию о высоте и информацию о второй позиции области укладки материала согласно данным облака точек области укладки материала.[0093] In step S1014, height information and second position information of the material stacking area are determined according to the point cloud data of the material stacking area.

[0094] Следует отметить, что для препятствования сбору проходческим комбайном материалов для области укладки материала с низкой высотой определение информации о высоте и информации о второй позиции области укладки материала согласно данным облака точек области укладки материала дополнительно включает: сравнение информации о высоте области укладки материала с заданным пороговым значением высоты и использование области укладки материала, высота которой не меньше, чем заданное пороговое значение высоты, в качестве области укладки материала, в которой должны быть собраны материалы. Высота задана в качестве оценочного показателя для области укладки материала, в которой требуется осуществлять сбор материала. Считается, что область укладки материала превышает пороговое значение, и последующий этап сбора материала выполняется при условии, что обнаруженная высота области укладки материала превышает заданное пороговое значение высоты, в противном случае работа по сбору материала пропускается.[0094] It should be noted that in order to prevent the roadheader from collecting materials for a material laying area with a low height, determining the height information and the second position information of the material laying area according to the point cloud data of the material laying area further includes: comparing the height information of the material laying area with a predetermined height threshold and using a material stacking area whose height is not less than the predetermined height threshold as a material stacking area in which the materials are to be collected. The height is set as an estimate for the area where material is to be collected. The material stacking area is considered to exceed a threshold value, and the subsequent material collection step is performed under the condition that the detected height of the material stacking area is greater than the predetermined height threshold, otherwise the material collection job is skipped.

[0095] Определение информации о высоте и информации о второй позиции области укладки материала согласно данным облака точек области укладки материала включает: проецирование данных облака точек, соответствующих области укладки материала, на систему фактических физических координат для получения данных облака фактических пространственных точек области укладки материала и получение информации о второй позиции, соответствующей области укладки материала, согласно данным облака фактических пространственных точек области укладки материала.[0095] Determining the height information and the second position information of the material laying area according to the point cloud data of the material laying area includes: projecting the point cloud data corresponding to the material laying area onto the actual physical coordinate system to obtain the actual spatial point cloud data of the material laying area, and obtaining information about the second position corresponding to the material laying area, according to the data of the cloud of actual spatial points of the material laying area.

[0096] На этапе S102 определят целевую задачу, которая подлежит выполнению проходческим комбайном, и целевую позицию, соответствующую целевой задаче, согласно информации о состоянии, соответствующей области поверхности вырубки, и информации о состоянии, соответствующей области укладки материала.[0096] In step S102, the target task to be performed by the roadheader and the target position corresponding to the target task are determined according to the state information corresponding to the cutting surface area and the state information corresponding to the material laying area.

[0097] Следует отметить, что целевая задача содержит по меньшей мере одну из задачи вырубки для области поверхности вырубки и задачи сбора материала для области укладки материала, а целевая позиция включает в себя позицию области поверхности вырубки, для которой проходческий комбайн выполняет задачу вырубки, и позицию области укладки материала, для которой проходческий комбайн выполняет задачу сбора материала. Например, когда целевой задачей является задача сбора материала для области укладки материала в туннеле, целевой позицией является позиция области укладки материала в туннеле.[0097] It should be noted that the target task includes at least one of a punching task for a punching surface area and a material collection task for a material laying area, and the target position includes a position of a punching surface area for which the roadheader performs a punching task, and the position of the material laying area for which the roadheader performs the task of collecting material. For example, when the target task is a material collection task for a material stacking area in a tunnel, the target position is a position of a material stacking area in a tunnel.

[0098] В некоторых вариантах реализации определение целевой задачи, которая подлежит выполнению проходческим комбайном, и целевой позиции, соответствующей целевой задаче, согласно информации о состоянии, соответствующей области поверхности вырубки, и информации о состоянии, соответствующей области укладки материала, может включать: определение целевой задачи, которая подлежит выполнению проходческим комбайном, согласно информации о степени образования кромок и информации о степени выравнивания области поверхности вырубки и информации о высоте области укладки материала; при этом целевая задача содержит по меньшей мере одну из задачи вырубки для области поверхности вырубки и задачи сбора материала для области укладки материала; и определение целевой позиции согласно информации о первой позиции и/или информации о второй позиции, соответствующей целевой задаче.[0098] In some embodiments, determining a target task to be performed by the roadheader and a target position corresponding to the target task, according to state information corresponding to the cutting surface area, and state information corresponding to the material placement area, may include: determining the target the task to be performed by the roadheader, according to information about the degree of formation of edges and information about the degree of leveling of the cutting surface area and information about the height of the material laying area; wherein the target task comprises at least one of a punching task for the punching surface area and a material collection task for the material laying area; and determining a target position according to the first position information and/or the second position information corresponding to the target task.

[0099] В данном случае, после извлечения данных облака точек области поверхности вырубки указанные данные облака точек области поверхности вырубки используют для пригонки профиля кромки области поверхности вырубки, а затем степень образования кромок области поверхности вырубки оценивают согласно отклонению результата пригонки от целевого результата, таким образом получая информацию о степени образования кромок области поверхности вырубки; вычисляют среднее значение и дисперсию расстояния от данных облака точек области поверхности вырубки до пространственной плоскости r, соответствующей информации об облаке точек в области поверхности вырубки, и всесторонне оценивают степень выравнивания области поверхности вырубки посредством среднего значения и дисперсии, таким образом получая информацию о степени выравнивания области поверхности вырубки.[0099] Here, after extracting the point cloud data of the notch surface area, the specified point cloud data of the notch surface area is used to fit the edge profile of the notch surface area, and then the edge formation degree of the notch surface area is evaluated according to the deviation of the fitting result from the target result, thus obtaining information about the degree of edge formation of the cutting surface area; calculating the average value and variance of the distance from the point cloud data of the cutting surface area to a spatial plane r corresponding to the point cloud information in the cutting surface area, and comprehensively evaluating the leveling degree of the cutting surface area through the average value and variance, thereby obtaining information about the leveling degree of the area cutting surfaces.

[0100] На этапе S103 согласно отслеживанию перемещения проходческого комбайна с помощью средств бинокулярного зрения направляют проходческий комбайн для его перемещения из исходной позиции в целевую позицию и осуществляют картрирование картографических данных об окружающей среде и траектории проходческого комбайна во время его перемещения.[0100] In step S103, according to the tracking of the movement of the roadheader by means of binocular vision, the roadheader is guided to move from a starting position to a target position, and mapping data of the environment and the trajectory of the roadheader during its movement is carried out.

[0101] Следует отметить, что во время направления проходческого комбайна для его перемещения из исходной позиции в целевую позицию области укладки материала гидравлический двигатель, которым оснащен проходческий комбайн для приведения проходческого комбайна в действие, принуждает проходческий комбайн перемещаться из исходной позиции в целевую позицию области укладки материала согласно информации об обнаружения области поверхности вырубки и области укладки материала в туннеле с использованием средств бинокулярного зрения.[0101] It should be noted that while guiding the roadheader to move from the starting position to the target position of the material laying area, the hydraulic motor equipped with the roadheader for driving the roadheader causes the roadheader to move from the starting position to the target position of the laying area material according to information about the detection of the cutting surface area and the material laying area in the tunnel using binocular vision.

[0102] В данном случае путем отслеживания перемещения проходческого комбайна в режиме реального времени посредством бинокулярного зрения может быть определена позиция проходческого комбайна во время его перемещения и осуществлено направление перемещения проходческого комбайна из исходной позиции в целевую позицию области укладки материала согласно позиции проходческого комбайна, полученной путем отслеживания, т.е. направление в режиме реального времени перемещения проходческого комбайна, когда отслеженная позиция проходческого комбайна отклоняется от перемещения в направлении к целевой позиции, для гарантии того, что проходческий комбайн перемещается в целевую позицию, в которой расположена область укладки материала.[0102] In this case, by monitoring the movement of the roadheader in real time through binocular vision, the position of the roadheader during its movement can be determined, and the direction of movement of the roadheader from the starting position to the target position of the material laying area can be realized according to the position of the roadheader obtained by tracking, i.e. real-time direction of movement of the roadheader when the tracked position of the roadheader deviates from moving towards the target position, to ensure that the roadheader moves to the target position where the material laying area is located.

[0103] В некоторых вариантах реализации согласно отслеживанию перемещения проходческого комбайна посредством бинокулярного зрения направление проходческого комбайна для его перемещения из исходной позиции в целевую позицию включает: получение данных облака точек в режиме реального времени в области поверхности вырубки посредством бинокулярных камер, прикрепленных с обеих сторон проходческого комбайна; и вычисление относительной позиции между проходческим комбайном и областью поверхности вырубки согласно данным облака точек в режиме реального времени в области укладки материала для достижения отслеживания перемещения проходческого комбайна.[0103] In some embodiments, according to binocular vision tracking of a roadheader, directing the roadheader to move from a home position to a target position includes: obtaining real-time point cloud data in a region of the cutting surface via binocular cameras attached to both sides of the roadhead combine; and calculating a relative position between the roadheader and the cutting surface area according to real-time point cloud data in the material laying area to achieve tracking of the movement of the roadheader.

[0104] Получение данных облака точек в режиме реального времени в области поверхности вырубки во время перемещения проходческого комбайна посредством бинокулярных камер, прикрепленных с обеих сторон проходческого комбайна, не только обеспечивает получение в режиме реального времени относительной позиции между проходческим комбайном и областью поверхности вырубки для реализации отслеживания перемещения проходческого комбайна, но также способствует картрированию картографических данных об окружающей среде в режиме реального времени при перемещении проходческого комбайна из исходной позиции в целевую позицию посредством бинокулярных визуальных изображений, полученных в режиме реального времени.[0104] Obtaining real-time point cloud data in the cutting surface area during the movement of the roadheader through binocular cameras attached on both sides of the roadheader not only provides real-time acquisition of the relative position between the roadheader and the cutting surface area for implementation tracking the movement of the roadheader, but also facilitates the mapping of real-time environmental mapping data as the roadheader moves from a starting position to a target position through real-time binocular visual images.

[0105] Для выполнения проходческим комбайном перемещения точно в целевую позицию области укладки материала, со ссылкой на ФИГ. 4, согласно отслеживанию перемещения проходческого комбайна посредством бинокулярного зрения направление проходческого комбайна для его перемещения из исходной позиции в целевую позицию и картрирование картографических данных об окружающей среде и траектории перемещения проходческого комбайна во время его перемещения может включать следующие этапы.[0105] In order for the roadheader to move exactly to the target position of the material placement area, with reference to FIG. 4, according to the tracking of the movement of the roadheader by binocular vision, directing the roadheader to move from a starting position to a target position and mapping the cartographic data of the environment and the moving path of the roadheader during its movement may include the following steps.

[0106] На этапе S1031 получают область корпуса и исходный поворота проходческого комбайна, при этом область корпуса является областью покрытия корпуса проходческого комбайна.[0106] In step S1031, the body area and initial rotation of the roadheader are obtained, wherein the body area is a body covering area of the roadheader.

[0107] Как показано на ФИГ. 5, область укладки материала расположена в левой части чертежа, т.е. область S0 является областью корпуса проходческого комбайна, а θ0 - исходный угол поворота проходческого комбайна. В данном случае исходным углом поворота является угол, под которым перемещается проходческий комбайн, когда начинается его перемещение из исходной позиции в целевую позицию области укладки материала.[0107] As shown in FIG. 5, the material laying area is located on the left side of the drawing, i.e. area S 0 is the area of the roadheader body, and θ 0 is the initial rotation angle of the roadheader. In this case, the initial rotation angle is the angle at which the roadheader moves when it begins to move from the starting position to the target position of the material placement area.

[0108] На этапе S1032 задают виртуальную область, которая перемещается с проходческим комбайном согласно области корпуса проходческого комбайна.[0108] In step S1032, a virtual area is set that moves with the roadheader according to the area of the body of the roadheader.

[0109] Область S1 на ФИГ. 5 является виртуальной областью, заданной согласно области корпуса проходческого комбайна. В данном случае виртуальная область может перемещаться с проходческим комбайном, при этом ширина виртуальной области больше, чем ширина области корпуса, а проходческий комбайн может достигать различных конечных положений путем выбора ширины виртуальной области.[0109] Region S 1 in FIG. 5 is a virtual area defined according to the body area of the roadheader. In this case, the virtual area can move with the roadheader, the width of the virtual area is greater than the width of the body area, and the roadheader can reach different end positions by selecting the width of the virtual area.

[0110] На этапе S1033 направляют проходческий комбайн для перемещения прямо в направлении исходного угла поворота согласно отслеживанию перемещения виртуальной области посредством бинокулярного зрения, а когда виртуальная область касается боковой стенки, направляя проходческий комбайн для перемещения вращением до тех пор, пока он не переместится в целевую позицию.[0110] In step S1033, directing the roadheader to move directly in the direction of the starting rotation angle according to the movement tracking of the virtual area by binocular vision, and when the virtual region touches the side wall, guiding the roadheader to move in rotation until it moves to the target position.

[0111] Описанное выше может быть понято следующим образом: сначала направляют проходческий комбайн для его перемещения вращением на исходный угол θ0 поворота; затем направляют проходческий комбайн для перемещения прямо вперед в направлении исходного угла поворота; обнаруживают в режиме реального времени, касается ли область S1 боковой стенки (т.е. обнаружен ли вход облака точек в область S1) посредством бинокулярной камеры, расположенной на проходческом комбайне, и если область S1 касается боковой стенки, направляют проходческий комбайн для поворота до тех пор, пока угол отклонения проходческого комбайна не будет равен 0. В это время проходческий комбайн перемещается прямо для достижения целевой позиции, в которой область укладки материала расположена сбоку от забоя.[0111] The above can be understood as follows: first, the roadheader is directed to move by rotation to the initial rotation angle θ 0 ; then direct the roadheader to move straight forward in the direction of the original steering angle; detect in real time whether the area S 1 touches the side wall (i.e., whether the point cloud entry into the area S 1 is detected) through a binocular camera located on the roadheader, and if the area S 1 touches the side wall, direct the roadheader to turning until the miner's deflection angle is 0. At this time, the miner moves straight to reach the target position, where the material laying area is located on the side of the face.

[0112] Кроме того, путем отслеживания перемещения виртуальной области в режиме реального времени посредством бинокулярного зрения может быть определена позиция проходческого комбайна во время перемещения, а согласно позиции проходческого комбайна, полученной указанным отслеживанием, перемещением проходческого комбайна из исходной позиции в целевую позицию в области укладки материала управляют в режиме реального времени.[0112] In addition, by tracking the movement of the virtual area in real time through binocular vision, the position of the roadheader during movement can be determined, and according to the position of the roadheader obtained by said tracking, the roadheader can be moved from the starting position to the target position in the laying area material is controlled in real time.

[0113] Предпочтительно направление проходческого комбайна для его перемещения прямо в направлении исходного угла поворота, а когда виртуальная область касается боковой стенки, направление проходческого комбайна для его перемещения вращением согласно отслеживанию перемещения виртуальной области посредством бинокулярного зрения до тех пор, пока проходческий комбайн не переместится в целевую позицию, в которой расположена область укладки материала, включает: предварительное определение количества точек поворота траектории перемещения проходческого комбайна из исходной позиции в целевую позицию; и определение угла поворота, который направляет одно вращательное перемещение проходческого комбайна согласно исходному углу поворота и количеству точек поворота траектории при условии, что виртуальная область касается боковой стенки.[0113] Preferably, directing the roadheader to move straight in the direction of the original rotation angle, and when the virtual area touches the side wall, directing the roadheader to move it by rotating according to tracking the movement of the virtual area through binocular vision until the roadheader moves to the target position in which the material laying area is located includes: preliminary determination of the number of turning points of the trajectory of movement of the roadheader from the starting position to the target position; and determining a rotation angle that directs one rotational movement of the roadheader according to the initial rotation angle and the number of rotation points of the path under the condition that the virtual region touches the side wall.

[0114] В данном случае заданное количество точек поворота траектории составляет n, а угол поворота, который направляет вращательное перемещение проходческого комбайна, когда виртуальная область касается боковой стенки, составляет [0114] In this case, the predetermined number of turning points of the trajectory is n, and the turning angle that guides the rotational movement of the roadheader when the virtual area touches the side wall is

[0115] На этапе S1034 осуществляют картрирование в режиме реального времени траектории перемещения проходческого комбайна из исходной позиции в целевую позицию согласно прямой траектории, вдоль которой проходческий комбайн направляют для его перемещения прямо в направлении исходного угла поворота, и траекторию вращения, вдоль которой проходческий комбайн перемещается вращением.[0115] In step S1034, real-time mapping of the moving path of the roadheader from the starting position to the target position is carried out according to the straight path along which the roadheader is guided to move directly in the direction of the starting rotation angle, and the rotation path along which the roadheader moves rotation.

[0116] На этапе S1035 осуществляют картрирование в режиме реального времени картографических данных об окружающей среде проходческого комбайна во время его перемещения из исходной позиции в целевую позицию согласно изображениям бинокулярного зрения проходческого комбайна во время его перемещения, полученным посредством бинокулярного зрения.[0116] In step S1035, real-time mapping data of the environment of the roadheader while it is moving from the starting position to the target position is performed according to the binocular vision images of the roadheader while it is moving obtained by binocular vision.

[0117] В данном случае во время направления проходческого комбайна для его перемещения, путем сбора характерных точек ORB с помощью бинокулярных камер, карта характерных точек строится в режиме реального времени и оптимизируется с помощью ВА.[0117] In this case, while guiding the roadheader to move, by collecting ORB feature points using binocular cameras, a feature point map is constructed in real time and optimized using VA.

[0118] На этапе S104 управляют проходческим комбайном для выполнения целевой задачи при условии, что проходческий комбайн перемещается в целевую позицию.[0118] In step S104, the roadheader is controlled to perform the target task provided that the roadheader moves to the target position.

[0119] Следует отметить, что проходческий комбайн оснащен гидравлическим двигателем для осуществления общего перемещения проходческого комбайна, вырубным механизмом для вырубки области поверхности вырубки и механизмом сбора материала для сбора материалов и их размещения в области укладки материала. Когда проходческий комбайн приводится в действие гидравлическим двигателем для перемещения в целевую позицию, механизмом сбора материала проходческого комбайна управляют для сбора материалов для размещения в области укладки материала.[0119] It should be noted that the roadheader is equipped with a hydraulic motor for performing general movement of the roadheader, a cutting mechanism for cutting out the area of the cutting surface, and a material collecting mechanism for collecting materials and placing them in the material laying area. When the roadheader is driven by the hydraulic motor to move to a target position, the material collection mechanism of the roadheader is controlled to collect materials for placement in the material laying area.

[0120] В данном случае, когда целевой задачей является задача сбора материала для размещения в области укладки материала в туннеле, а целевой позицией является позиция в области укладки материала в туннеле, после того, как проходческий комбайн перемещен в целевую позицию, механизм сбора материала собирает материалы, уложенные в области укладки материала, до тех пор, пока высота уложенных материалов не станет меньше, чем соответствующее пороговое значение; а когда целевой задачей является задача вырубки для области поверхности вырубки, а целевой позицией является позиция области поверхности вырубки, после того, как проходческий комбайн перемещен в целевую позицию, вырубной механизм вырубает область поверхности вырубки. В данном случае, когда необходимо вырубить кромку области поверхности вырубки, вырубной механизм вырубает кромку области поверхности вырубки до тех пор, пока область поверхности вырубки не будет иметь значение степени образования кромок, которое меньше соответствующего порогового значения; а когда необходимо вырубить поверхность вырубки области поверхности вырубки, вырубной механизм вырубает поверхность вырубки области поверхности вырубки до тех пор, пока поверхность вырубки области поверхности вырубки не будет иметь значение степени выравнивания, которое меньше соответствующего порогового значения.[0120] In this case, when the target task is the task of collecting material to be placed in the material stacking area of the tunnel, and the target position is the position in the material stacking area of the tunnel, after the roadheader is moved to the target position, the material collecting mechanism collects materials laid down in the material stowage area until the height of the laid materials is less than the corresponding threshold value; and when the target task is a punching task for a punching surface area, and the target position is a position of a punching surface area, after the roadheader is moved to the target position, the punching mechanism punches out the punching surface area. In this case, when it is necessary to punch out the edge of the punching surface area, the punching mechanism punches out the edge of the punching surface area until the punching surface area has an edge forming degree value that is less than the corresponding threshold value; and when it is necessary to punch out the punching surface of the punching surface area, the punching mechanism punches the punching surface of the punching surface area until the punching surface of the punching surface area has a leveling degree value that is less than a corresponding threshold value.

[0121] На этапе S105 управляют согласно картографическим данным об окружающей среде проходческим комбайном для его перемещения из целевой позиции в исходную позицию вдоль траектории перемещения при условии, что проходческий комбайн завершает целевую задачу.[0121] In step S105, the roadheader is controlled according to the environmental map data to move from a target position to a home position along a moving path provided that the roadheader completes the target task.

[0122] После того, как проходческий комбайн завершил сбор материалов для области укладки материала, он может быть перемещен из целевой позиции в исходную позицию направлением проходческого комбайна в обратном направлении для его перемещения согласно навигационной траектории. В данном случае позицию в режиме реального времени проходческого комбайна во время его перемещения к исходной позиции получают в режиме реального времени дополнительным сбором в режиме реального времени характерных точек окружающей среды проходческого комбайна во время его перемещения посредством камер, расположенных на проходческом комбайне, и согласованием полученных признаков окружающей среды с картой характерных точек, которые составляют траекторию перемещения.[0122] After the roadheader has completed collecting materials for the material laying area, it can be moved from the target position to the starting position by directing the roadheader in the opposite direction to move according to the navigation path. In this case, the real-time position of the roadheader during its movement to the starting position is obtained in real time by additionally collecting in real time characteristic points of the roadheader's environment during its movement through cameras located on the roadheader and matching the obtained features environment with a map of characteristic points that make up the movement trajectory.

[0123] В настоящем документе предложен способ управления проходческим комбайном на основании бинокулярного зрения. В отличие от уровня техники, в настоящем документе информацию о состоянии, соответствующую области поверхности вырубки, и информацию о состоянии, соответствующую области укладки материала, определяют посредством технологии бинокулярного зрения, затем целевую задачу, которая подлежит выполнению проходческим комбайном, и целевую позицию, соответствующую этой целевой задаче, определяют согласно информации о состоянии, которая соответствует области поверхности вырубки, и информации о состоянии, которая соответствует области укладки материала, затем направляют проходческий комбайн из исходной позиции в целевую позицию, которая соответствует области поверхности вырубки или области укладки материала, с отслеживанием посредством бинокулярного зрения, тем самым достигается идентификация и позиционирование целевой задачи, которая соответствует области поверхности вырубки или области укладки материала, расположенной в туннеле, с использованием технологии бинокулярного зрения, затем направляют проходческий комбайн для его перемещения в целевую позицию, так что проходческий комбайн выполняет целевую задачу, а после того, как целевая задача завершена, проходческим комбайном управляют согласно картографическим данным об окружающей среде проходческого комбайна для его перемещения из целевой позиции в исходную позицию вдоль траектории перемещения.[0123] This document provides a method for controlling a roadheader based on binocular vision. Unlike the prior art, in the present document, state information corresponding to the cutting surface area and state information corresponding to the material laying area are determined by binocular vision technology, then the target task to be performed by the roadheader and the target position corresponding to this target task is determined according to the state information that corresponds to the cutting surface area and the state information that corresponds to the material laying area, then guides the roadheader from the starting position to the target position that corresponds to the cutting surface area or the material laying area, tracking by binocular vision, thereby achieving the identification and positioning of the target task, which corresponds to the cutting surface area or material laying area located in the tunnel, using binocular vision technology, then directing the roadheader to move to the target position, so that the roadheader performs the target task , and after the target task is completed, the roadheader is controlled according to map data about the environment of the roadheader to move it from a target position to a home position along a moving path.

[0124] Следует понимать, что величина порядковых номеров этапов в описанных выше вариантах реализации не подразумевает порядок выполнения, но порядок выполнения каждого процесса должен быть определен его функцией и присущей ему логикой, не составляя ограничения для осуществления процесса согласно данным вариантам реализации настоящего изобретения.[0124] It should be understood that the order of the steps in the above embodiments does not imply the order of execution, but the order of execution of each process should be determined by its function and inherent logic, without constituting a limitation on the implementation of the process according to these embodiments of the present invention.

[0125] В одном варианте реализации предложено устройство для управления проходческим комбайном на основании бинокулярного зрения, как показано на ФИГ. 6, при этом система сбора материала содержит модуль позиционирования на основе бинокулярного зрения, навигационный модуль и модуль управления. Каждый функциональный модуль подробно описан ниже.[0125] In one embodiment, a device is provided for controlling a roadheader based on binocular vision, as shown in FIG. 6, wherein the material collection system contains a positioning module based on binocular vision, a navigation module and a control module. Each functional module is described in detail below.

[0126] Модуль 61 получения информации о состоянии для получения информации о состоянии, которая соответствует области поверхности вырубки, и информации о состоянии, которая соответствует области укладки материала, согласно изображениям бинокулярного зрения в туннеле.[0126] A state information acquiring unit 61 for obtaining state information that corresponds to a cutting surface area and state information that corresponds to a material laying area according to binocular vision images in the tunnel.

[0127] Модуль 62 определения целевой задачи для определения целевой задачи, которая подлежит выполнению проходческим комбайном, и целевой позиции, которая соответствует целевой задаче, согласно информации о состоянии, соответствующей области поверхности вырубки, и информации о состоянии, соответствующей области укладки материала.[0127] A target task determination unit 62 for determining a target task to be performed by the roadheader and a target position that corresponds to the target task according to state information corresponding to the cutting surface area and state information corresponding to the material laying area.

[0128] Навигационный модуль 63 для направления проходческого комбайна согласно отслеживанию его перемещения посредством бинокулярного зрения для перемещения из исходной позиции в целевую позицию и картрирования картографических данных об окружающей среде и траектории проходческого комбайна во время его перемещения.[0128] A navigation module 63 for guiding the roadheader according to tracking its movement through binocular vision to move from a starting position to a target position and mapping map data about the environment and the trajectory of the roadheader as it moves.

[0129] Первый модуль 64 управления для управления проходческим комбайном при выполнении им целевой задачи при условии, что проходческий комбайн перемещается в целевую позицию.[0129] A first control module 64 for controlling the roadheader when it performs a target task, provided that the roadheader moves to a target position.

[0130] Второй модуль 65 управления для управления проходческим комбайном согласно картографическим данным об окружающей среде для его перемещения из целевой позиции в исходную позицию вдоль траектории его перемещения при условии, что проходческий комбайн завершает целевую задачу.[0130] A second control module 65 for controlling the roadheader according to the mapped environment data to move it from a target position to a home position along its moving path provided that the roadheader completes the target task.

[0131] Кроме того, информация о состоянии включает в себя информацию о степени образования кромок, информацию о степени выравнивания, информацию о первой позиции в области поверхности вырубки, информацию о высоте и информацию о второй позиции в области укладки материала, при этом модуль 61 получения информации о состоянии содержит:[0131] In addition, the status information includes edge formation degree information, leveling degree information, first position information in the cutting surface area, height information, and second position information in the material laying area, wherein the receiving unit 61 status information contains:

[0132] блок получения данных облака точек для получения информации об облаке точек забоя согласно изображениям бинокулярного зрения в туннеле;[0132] a point cloud data acquiring unit for obtaining point cloud information of a face according to binocular vision images in a tunnel;

[0133] блок разделения для отделения области поверхности вырубки от области укладки материала согласно информации об облаке точек забоя;[0133] a separating unit for separating the cutting surface area from the material laying area according to the face point cloud information;

[0134] первый блок определения информации для определения информации о степени образования кромок, информации о степени выравнивания и информации о первой позиции в области поверхности вырубки согласно данным облака точек в области поверхности вырубки; и[0134] a first information determining unit for determining edge formation degree information, leveling degree information, and first position information in the punching surface area according to the point cloud data in the punching surface area; And

[0135] второй блок определения информации для определения информации о высоте и информации о второй позиции в области укладки материала согласно данным облака точек в области укладки материала;[0135] a second information determining unit for determining height information and second position information in the material laying area according to the point cloud data in the material laying area;

[0136] при этом модуль 62 определения целевой задачи содержит:[0136] wherein the target task definition module 62 contains:

[0137] блок определения целевой задачи для определения целевой задачи, которая подлежит выполнению проходческим комбайном, согласно информации о степени образования кромок, информации о степени выравнивания области поверхности вырубки и информации о высоте области укладки материала; при этом целевая задача содержит по меньшей мере одну из задачи вырубки для области поверхности вырубки и задачи сбора материала для области укладки материала; и[0137] a target task determination unit for determining a target task to be performed by the roadheader according to information about the degree of formation of edges, information about the leveling degree of the cutting surface area, and information about the height of the material laying area; wherein the target task comprises at least one of a punching task for the punching surface area and a material collection task for the material laying area; And

[0138] блок определения целевой позиции для определения целевой позиции согласно информации о первой позиции и/или информации о второй позиции, соответствующих целевой задаче.[0138] a target position determining unit for determining a target position according to the first position information and/or the second position information corresponding to the target task.

[0139] Кроме того, блок получения данных облака точек содержит:[0139] In addition, the point cloud data acquisition block contains:

[0140] субблок получения плотной параллаксной карты для получения плотной параллаксной карты забоя согласно изображениям бинокулярного зрения в туннеле и[0140] a dense parallax map acquisition subunit for obtaining a dense parallax map of the face according to binocular vision images in the tunnel and

[0141] первый субблок получения данных облака точек для вычисления пространственных координат каждых данных облака точек на плотной параллаксной карте для получения информации об облаке точек забоя на плотной параллаксной карте;[0141] a first point cloud data obtaining subunit for calculating the spatial coordinates of each point cloud data on the dense parallax map to obtain information about the face point cloud on the dense parallax map;

[0142] блок разделения содержит:[0142] the split block contains:

[0143] второй субблок получения данных облака точек для вычисления пространственной плоскости, соответствующей информации об облаке точек в области поверхности вырубки, при этом указанное вычисление выполняют согласно информации об облаке точек забоя на плотной параллаксной карте, и определения данных облака точек, соответствующих области поверхности вырубки;[0143] a second point cloud data obtaining subunit for calculating a spatial plane corresponding to point cloud information in a cutting surface region, said calculation being performed according to the point cloud information of a cutting surface on a dense parallax map, and determining point cloud data corresponding to a cutting surface region ;

[0144] субблок получения исходного точечного множества для использования в качестве исходного точечного множества данных облака точек, расстояние которых от пространственной плоскости, соответствующей области поверхности вырубки, меньше, чем пороговое значение;[0144] an initial point set obtaining subunit for use as an initial point set of point cloud data whose distance from the spatial plane corresponding to the cutting surface area is less than a threshold value;

[0145] субблок получения карты глубин для проецирования данных облака точек в пределах исходного точечного множества на пространственную плоскость, соответствующую области поверхности вырубки, для получения карты глубин;[0145] a depth map obtaining subunit for projecting point cloud data within the original point set onto a spatial plane corresponding to the cutting surface area to obtain a depth map;

[0146] субблок обучения модели семантической сегментации для обучения модели семантической сегментации на основании данных меток карты, собранных на карте глубин и[0146] a semantic segmentation model training subunit for training a semantic segmentation model based on map label data collected from the depth map and

[0147] субблок разделения для отделения области поверхности вырубки от области укладки материала на карте глубин на основании модели семантической сегментации.[0147] A partitioning subunit for separating the cutting surface area from the material placement area in the depth map based on a semantic segmentation model.

[0148] Кроме того, первый блок определения информации содержит:[0148] In addition, the first information definition block contains:

[0149] первый блок получения данных облака фактических пространственных точек для проецирования данных облака точек, соответствующих области поверхности вырубки, на систему фактических физических координат для получения данных облака фактических пространственных точек в области поверхности вырубки и[0149] a first actual spatial point cloud data acquisition unit for projecting point cloud data corresponding to the cutting surface area onto an actual physical coordinate system to obtain actual spatial point cloud data in the cutting surface area, and

[0150] первый блок получения информации о позиции для получения информации о первой позиции, соответствующей области поверхности вырубки, согласно данным облака фактических пространственных точек в области поверхности вырубки;[0150] a first position information acquiring unit for obtaining information about a first position corresponding to the cutting surface area according to the actual spatial point cloud data in the cutting surface area;

[0151] второй блок определения информации содержит:[0151] the second information definition block contains:

[0152] второй блок получения данных облака фактических пространственных точек для проецирования данных облака точек, соответствующих области укладки материала, на систему фактических физических координат для получения данных облака фактических пространственных точек в области укладки материала и[0152] a second actual spatial point cloud data acquisition unit for projecting point cloud data corresponding to the material laying area onto an actual physical coordinate system to obtain actual spatial point cloud data in the material laying area, and

[0153] блок получения информации о второй позиции для получения информации о второй позиции, соответствующей области укладки материала, согласно данным облака фактических пространственных точек в области укладки материала.[0153] a second position information obtaining unit for obtaining information about a second position corresponding to the material laying area according to the actual spatial point cloud data in the material laying area.

[0154] Кроме того, навигационный модуль 63 содержит:[0154] In addition, the navigation module 63 includes:

[0155] блок получения данных облака точек в режиме реального времени для получения данных облака точек в режиме реального времени в области поверхности вырубки посредством бинокулярных камер, прикрепленных с обеих сторон проходческого комбайна; и[0155] a real-time point cloud data acquisition unit for obtaining real-time point cloud data in a cutting surface area through binocular cameras attached to both sides of the roadheader; And

[0156] блок отслеживания перемещения для вычисления относительной позиции между проходческим комбайном и областью поверхности вырубки согласно данным облака точек в режиме реального времени в области укладки материала для достижения отслеживания перемещения проходческого комбайна.[0156] a motion tracking unit for calculating the relative position between the roadheader and the cutting surface area according to real-time point cloud data in the material laying area to achieve motion tracking of the roadheader.

[0157] Кроме того, навигационный модуль 63 содержит:[0157] In addition, the navigation module 63 includes:

[0158] блок получения информации о проходческом комбайне для получения области корпуса и исходного угла поворота проходческого комбайна, при этом областью корпуса является область покрытия корпуса проходческого комбайна;[0158] a roadheader information obtaining unit for obtaining a body area and an initial rotation angle of the roadheader, wherein the body area is a covering area of the body of the roadheader;

[0159] блок задания виртуальной области для задания виртуальной области, которая перемещается с проходческим комбайном, согласно области корпуса проходческого комбайна;[0159] a virtual area setting unit for specifying a virtual area that moves with the roadheader according to the area of the body of the roadheader;

[0160] навигационный блок для направления проходческого комбайна для его перемещения прямо в направлении исходного угла поворота согласно отслеживанию перемещения виртуальной области посредством бинокулярного зрения, а когда виртуальная область касается боковой стенки, направления проходческого комбайна для его перемещения вращением до тех пор, пока проходческий комбайн не переместится в целевую позицию;[0160] a navigation unit for guiding the roadheader to move directly in the direction of the original rotation angle according to the movement tracking of the virtual area through binocular vision, and when the virtual area touches the side wall, guiding the roadheader to move it by rotating until the roadheader will move to the target position;

[0161] блок картрирования траектории перемещения для картрирования в режиме реального времени траектории перемещения проходческого комбайна из исходной позиции в целевую позицию согласно прямой траектории, по которой проходческий комбайн направляют для перемещения прямо в направлении исходного угла поворота, и траектории вращения, по которой проходческий комбайн перемещается вращением; и[0161] a motion path mapping unit for mapping in real time the path of motion of the roadheader from a starting position to a target position according to a straight path along which the roadheader is directed to move directly in the direction of the starting angle of rotation, and a rotation path along which the roadheader moves rotation; And

[0162] блок картрирования картографических данных об окружающей среде для картрирования в режиме реального времени картографических данных об окружающей среде проходческого комбайна во время его перемещения из исходной позиции в целевую позицию согласно изображениям бинокулярного зрения проходческого комбайна во время его перемещения, полученным посредством бинокулярного зрения.[0162] an environmental mapping data mapping unit for mapping real-time environmental mapping data of a road miner while it is moving from a starting position to a target position according to binocular vision images of the road miner while it is moving obtained by binocular vision.

[0163] Кроме того, навигационный блок содержит:[0163] In addition, the navigation block contains:

[0164] субблок предварительного определения количества точек поворота в траектории для предварительного определения количества точек поворота в траектории перемещения проходческого комбайна из исходной позиции в целевую позицию; и[0164] a subunit for pre-determining the number of turning points in a path for pre-determining the number of turning points in a path of movement of the roadheader from a starting position to a target position; And

[0165] блок определения угла поворота для определения угла поворота, который направляет одно вращательное перемещение проходческого комбайна, согласно исходному углу поворота и количеству точек поворота в траектории при условии, что виртуальная область касается боковой стенки.[0165] A rotation angle determining unit for determining a rotation angle that guides one rotational movement of the roadheader according to the initial rotation angle and the number of rotation points in the path under the condition that the virtual region touches the side wall.

[0166] В настоящем документе предложено устройство для управления проходческим комбайном на основе бинокулярного зрения. По сравнению с уровнем техники, в настоящем документе информация о состоянии, соответствующая области поверхности вырубки, и информация о состоянии, соответствующая области укладки материала, определяются посредством технологии бинокулярного зрения, затем целевая задача, которая подлежит выполнению проходческим комбайном, и целевая позиция, соответствующая целевой задаче, определяются согласно информации о состоянии, соответствующей области поверхности вырубки, и информации о состоянии, соответствующей области укладки материала, затем проходческий комбайн направляют из исходной позиции в целевую позицию, соответствующую области поверхности вырубки или области укладки материала, при отслеживании посредством бинокулярного зрения, и таким образом достигаются идентификация и позиционирование целевой задачи, соответствующей области поверхности вырубки или области укладки материала, расположенных в туннеле, посредством технологии бинокулярного зрения, затем проходческий комбайн направляют для перемещения в целевую позицию, так что проходческий комбайн выполняет целевую задачу, а после того, как целевая задача будет завершена, проходческим комбайном управляют согласно картографическим данным об окружающей среде проходческого комбайна для его перемещения из целевой позиции в исходную позицию вдоль траектории перемещения.[0166] Herein, a device for controlling a mining machine based on binocular vision is proposed. Compared with the prior art, in the present document, the state information corresponding to the cutting surface area and the state information corresponding to the material laying area are determined through binocular vision technology, then the target task to be performed by the roadheader, and the target position corresponding to the target task are determined according to the state information corresponding to the cutting surface area and the state information corresponding to the material laying area, then the roadheader is guided from the starting position to the target position corresponding to the cutting surface area or the material laying area while tracking through binocular vision, and In this way, identification and positioning of the target task corresponding to the cutting surface area or material laying area located in the tunnel is achieved through binocular vision technology, then the roadheader is directed to move to the target position, so that the roadheader performs the target task, and after the target task is completed, the roadheader is controlled according to the map data about the environment of the roadheader to move it from the target position to the home position along the moving path.

[0167] Относительно конкретных ограничений в отношении устройства для управления проходческим комбайном на основании бинокулярного зрения, ссылка может быть сделана на ограничения в отношении способа управления проходческим комбайном на основе бинокулярного зрения в предыдущем содержании, которое не будет повторено в данном случае. Модули упомянутого выше устройства для управления проходческим комбайном на основе бинокулярного зрения могут быть полностью или частично реализованы с использованием программного обеспечения, аппаратных средств и сочетаниями перечисленного выше. Каждый из описанных выше модулей может быть встроенным в процессор или независимым от процессора в вычислительном устройстве в виде аппаратных средств, или может храниться в запоминающем устройстве вычислительного устройства в виде программного обеспечения, так что процессор может извлекать это программное обеспечение для выполнения операций, соответствующих каждому из описанных выше модулей.[0167] Regarding the specific limitations on the device for controlling a road miner based on binocular vision, reference may be made to the limitations on the method for controlling a road miner based on binocular vision in the previous content, which will not be repeated here. The modules of the above-mentioned device for controlling a mining machine based on binocular vision can be fully or partially implemented using software, hardware, and combinations of the above. Each of the modules described above may be built into or independent of a processor in a computing device in the form of hardware, or may be stored in a memory of the computing device in the form of software such that the processor can retrieve the software to perform operations corresponding to each of modules described above.

[0168] В одном варианте реализации предложено вычислительное устройство, которое может быть серверной частью, а его внутренняя структура может быть такой, как показано на ФИГ. 7. Вычислительное устройство содержит процессор, запоминающее устройство, сетевой интерфейс и базу данных, соединенных друг с другом посредством системной шины. Процессор вычислительного устройства используется для обеспечения функций вычисления и управления. Запоминающее устройство вычислительного устройства содержит долговременный и/или кратковременный носитель для хранения и внутреннее запоминающее устройство. В долговременном носителе для хранения хранится операционная система, компьютерная программа и база данных. Внутреннее запоминающее устройство обеспечивает среду для работы операционной системы и компьютерной программы в долговременном носителе для хранения. Сетевой интерфейс вычислительного устройства используется для обмена данными с внешним клиентом посредством сетевого соединения. Компьютерная программа исполняется процессором для осуществления функций или этапов серверной части способа управления проходческим комбайном на основе бинокулярного зрения.[0168] In one embodiment, a computing device is provided, which may be a back end, and its internal structure may be as shown in FIG. 7. The computing device contains a processor, a storage device, a network interface and a database connected to each other via a system bus. The processor of the computing device is used to provide computing and control functions. A storage device of a computing device includes a non-transitory and/or non-transitory storage medium and an internal storage device. Durable storage media stores the operating system, computer program, and database. Internal storage provides an environment for running an operating system and a computer program in a durable storage medium. The network interface of a computing device is used to exchange data with an external client via a network connection. The computer program is executed by a processor to implement the functions or steps of the server part of a method for controlling a roadheader based on binocular vision.

[0169] В одном варианте реализации предложено вычислительное устройство, которое может быть клиентом, а его внутренняя структура может быть такой, как показано на ФИГ. 8. Вычислительное устройство содержит процессор, запоминающее устройство, сетевой интерфейс, экран отображающего устройства и устройство ввода, соединенные друг с другом посредством системной шины. Процессор вычислительного устройства используется для осуществления функций вычисления и управления. Запоминающее устройство в вычислительном устройстве содержит долговременный носитель для хранения и внутреннее запоминающее устройство. В долговременном носителе для хранения хранятся операционная система и компьютерная программа. Внутреннее запоминающее устройство обеспечивает среду для работы операционной системы и компьютерной программы в долговременном носителе для хранения. Сетевой интерфейс вычислительного устройства используется для обмена данными с внешним сервером посредством сетевого соединения. Компьютерная программа исполняется процессором для осуществления функций или этапов клиентской части способа управления проходческим комбайном на основе бинокулярного зрения.[0169] In one embodiment, a computing device is provided that may be a client, and its internal structure may be as shown in FIG. 8. A computing device includes a processor, a storage device, a network interface, a display screen and an input device connected to each other via a system bus. The processor of the computing device is used to perform computing and control functions. A storage device in a computing device includes a non-transitory storage medium and an internal storage device. Durable storage media stores the operating system and computer program. Internal storage provides an environment for running an operating system and a computer program in a durable storage medium. The network interface of a computing device is used to exchange data with an external server through a network connection. The computer program is executed by the processor to implement the functions or stages of the client part of the method for controlling a roadheader based on binocular vision.

[0170] В одном варианте реализации предложено вычислительное устройство, содержащее запоминающее устройство, процессор и компьютерную программу, хранящуюся в запоминающем устройстве и исполняемую процессором, которая при ее исполнении процессором реализует следующие этапы:[0170] In one embodiment, a computing device is provided that includes a memory device, a processor, and a computer program stored in the memory device and executed by the processor, which when executed by the processor implements the following steps:

[0171] получение информации о состоянии, соответствующей области поверхности вырубки, и информации о состоянии, соответствующей области укладки материала, согласно изображению бинокулярного зрения в туннеле;[0171] obtaining state information corresponding to the cutting surface area and state information corresponding to the material laying area according to the binocular vision image in the tunnel;

[0172] определение целевой задачи, которая подлежит выполнению проходческим комбайном, и целевой позиции, соответствующей указанной целевой задаче, согласно информации о состоянии, которая соответствует области поверхности вырубки, и информации о состоянии, которая соответствует области укладки материала;[0172] determining a target task to be performed by the roadheader and a target position corresponding to the specified target task according to state information that corresponds to the cutting surface area and state information that corresponds to the material laying area;

[0173] направление проходческого комбайна согласно отслеживанию его перемещения посредством бинокулярного зрения для его перемещения из исходной позиции в целевую позицию и картрирование картографических данных об окружающей среде и траектории перемещения проходческого комбайна во время его перемещения;[0173] guiding the roadheader according to tracking its movement through binocular vision to move it from a starting position to a target position, and mapping map data of the environment and the moving path of the roadheader while it is moving;

[0174] управление проходческим комбайном для выполнения целевой задачи при условии, что проходческий комбайн перемещается в целевую позицию; и[0174] controlling the roadheader to perform a target task, provided that the roadheader moves to the target position; And

[0175] управление проходческим комбайном согласно картографическим данным об окружающей среде для перемещения из целевой позиции в исходную позицию вдоль траектории перемещения при условии, что проходческий комбайн завершает целевую задачу.[0175] controlling the roadheader according to the mapped environment data to move from a target position to a home position along a movement path provided that the roadheader completes the target task.

[0176] В одном варианте реализации предложен еще один компьютерочитаемый носитель для хранения, в котором хранится компьютерная программа, которая операнд ее исполнении процессором осуществляет следующие этапы:[0176] In one embodiment, another computer-readable storage medium is provided that stores a computer program that, when executed by a processor, performs the following steps:

[0177] получение информации о состоянии, соответствующей области поверхности вырубки, и информации о состоянии, соответствующей области укладки материала, согласно изображениям бинокулярного зрения в туннеле;[0177] obtaining state information corresponding to the cutting surface area and state information corresponding to the material laying area according to binocular vision images in the tunnel;

[0178] определение целевой задачи, которая подлежит выполнению проходческим комбайном, и целевой позиции, соответствующей этой целевой задаче, согласно информации о состоянии, соответствующей области поверхности вырубки, и информации о состоянии, соответствующей области укладки материала;[0178] determining a target task to be performed by the roadheader and a target position corresponding to this target task according to state information corresponding to the cutting surface area and state information corresponding to the material laying area;

[0179] направление проходческого комбайна согласно отслеживанию его перемещения посредством бинокулярного зрения для его перемещения из исходной позиции в целевую позицию и картрирование картографических данных об окружающей среде и траектории перемещения проходческого комбайна во время его перемещения;[0179] guiding the roadheader according to tracking its movement through binocular vision to move it from a starting position to a target position, and mapping map data about the environment and the moving path of the roadheader while it is moving;

[0180] управление проходческим комбайном для выполнения целевой задачи при условии, что проходческий комбайн перемещается в целевую позицию; и[0180] controlling the roadheader to perform a target task, provided that the roadheader moves to the target position; And

[0181] управление проходческим комбайном согласно картографическим данным об окружающей среде для его перемещения из целевой позиции в исходную позицию вдоль траектории перемещения при условии, что проходческий комбайн завершает целевую задачу.[0181] controlling the roadheader according to the mapped environment data to move it from a target position to a home position along a moving path, provided that the roadheader completes the target task.

[0182] Следует отметить, что относительно упомянутых выше функций или этапов, которые могут быть осуществлены с помощью компьютерочитаемого носителя для хранения или вычислительного устройства, ссылка может быть сделана на соответствующее описание серверной части и клиентской части в предыдущих вариантах реализации способа, которые не будут описаны в данном случае, чтобы не повторяться.[0182] It should be noted that with respect to the above-mentioned functions or steps that can be performed by a computer-readable storage medium or computing device, reference may be made to the corresponding description of the server part and the client part in the previous embodiments of the method, which will not be described in this case, so as not to repeat myself.

[0183] Специалисту в данной области техники может быть понятно, что данный вариант реализации всех или части процессов в способах описанных выше вариантов реализации может быть осуществлен компьютерной программой, инструктирующей соответствующие аппаратные средства, а эта компьютерная программа может храниться в долговременном компьютерочитаемом носителе для хранения, и при этом данная компьютерная программа при ее исполнении может включать в себя процессы вариантов реализации способов, описанных выше. Любая ссылка на запоминающее устройство, устройство для хранения, базу данных или другие носители, используемые в вариантах реализации, представленных в настоящем документе, может включать в себя долговременное и/или кратковременное запоминающее устройство. Долговременное запоминающее устройство может включать в себя постоянное запоминающее устройство (ROM), программируемое запоминающее устройство (PROM), электрически программируемое постоянное запоминающее устройство (EPROM), электрически стираемое и программируемое постоянное запоминающее устройство (EEPROM) или флэш-память. Кратковременное запоминающее устройство может включать в себя запоминающее устройство с произвольным доступом (RAM) или внешнюю кэш-память. В качестве иллюстрации, но не ограничения, запоминающее устройство с произвольным доступом (RAM) может быть доступна во множестве видов, таких как статическое запоминающее устройство с произвольным доступом (SRAM), динамическое запоминающее устройство с произвольным доступом (DRAM), синхронное динамическое запоминающее устройство с произвольным доступом (SDRAM), синхронное динамическое запоминающее устройство с произвольным доступом с двойной скоростью передачи данных (DDRSDRAM), улучшенное синхронное динамическое запоминающее устройство с произвольным доступом (ESDRAM), динамическое запоминающее устройство с произвольным доступом, работающее по протоколу Synchlink (SLDRAM), запоминающее устройство с произвольным доступом и шиной типа Rambus direct (RDRAM), динамическое запоминающее устройство с произвольным доступом и шиной типа Rambus direct (DRDRAM), динамическое запоминающее устройство с произвольным доступом шиной типа Rambus (RDRAM), и т.п.[0183] One skilled in the art may appreciate that a given embodiment of all or part of the processes in the methods of the embodiments described above may be implemented by a computer program instructing associated hardware, and the computer program may be stored in a non-transitory computer-readable storage medium, and wherein the computer program, when executed, may include processes of embodiments of the methods described above. Any reference to a memory device, storage device, database, or other media used in the embodiments presented herein may include long-term and/or short-term storage. The long-term storage device may include read-only memory (ROM), programmable memory (PROM), electrically programmable read-only memory (EPROM), electrically erasable and programmable read-only memory (EEPROM), or flash memory. The short-term storage device may include random access memory (RAM) or external cache memory. By way of illustration, and not limitation, random access memory (RAM) may be available in a variety of forms, such as static random access memory (SRAM), dynamic random access memory (DRAM), synchronous dynamic memory (DRAM), SDRAM, Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory (DDRSDRAM), Enhanced Synchronous Dynamic Random Access Memory (ESDRAM), Synchlink Dynamic Random Access Memory (SLDRAM), Memory Rambus direct random access memory (RDRAM), Rambus direct dynamic random access memory (DRDRAM), Rambus direct random access memory (RDRAM), etc.

[0184] Специалист может отчетливо понимать, что для удобства и краткости описания упомянутое выше разделение каждого функционального блока и модуля приведено только для примера. В случаях фактического применения упомянутые выше функции могут быть назначены для выполнения различными функциональными блоками и модулями в соответствии с потребностями, т.е. внутренняя структура устройства разделена на различные функциональные блоки или модули для осуществления всех или части функций, описанных выше.[0184] One skilled in the art may clearly understand that for convenience and brevity of description, the above-mentioned division of each functional block and module is given as an example only. In actual application cases, the above functions can be assigned to be performed by different function blocks and modules according to the needs, i.e. The internal structure of the device is divided into various functional blocks or modules to implement all or part of the functions described above.

[0185] Описанные выше варианты реализации используются только для показа технических решений настоящего изобретения, но не для их ограничения. Хотя настоящая заявка описана подробно со ссылкой на вышеизложенные варианты реализации, специалисту в данной области техники должно быть понятно, что технические решения в приведенных выше вариантах реализации, тем не менее, могут быть изменены, или эквивалентные замены могут быть осуществлены в некоторых из технических признаков, содержащихся в этих вариантах реализации; и эти изменения или замены не вызывают отклонения сущности соответствующих технических решений от идеи и объема охраны этих технических решений, содержащихся в этих вариантах реализации, описанных в настоящем документе, но должны быть включены в объем охраны настоящего изобретения.[0185] The embodiments described above are used only to illustrate the technical solutions of the present invention, but not to limit them. Although the present application has been described in detail with reference to the above embodiments, one skilled in the art will appreciate that the technical solutions in the above embodiments may, however, be modified, or equivalent substitutions may be made in some of the technical features, contained in these embodiments; and these changes or substitutions do not cause the essence of the corresponding technical solutions to deviate from the idea and scope of protection of these technical solutions contained in these embodiments described herein, but shall be included in the scope of protection of the present invention.

Claims (52)

1. Способ управления проходческим комбайном на основе бинокулярного зрения, включающий:1. A method for controlling a roadheader based on binocular vision, including: получение информации о состоянии, соответствующей области поверхности вырубки, и информации о состоянии, соответствующей области укладки материала, согласно изображениям бинокулярного зрения в туннеле;obtaining state information corresponding to the cutting surface area and state information corresponding to the material laying area according to binocular vision images in the tunnel; определение целевой задачи, которая подлежит выполнению проходческим комбайном, и целевой позиции, соответствующей этой целевой задаче, согласно информации о состоянии, соответствующей области поверхности вырубки, и информации о состоянии, соответствующей области укладки материала;determining a target task to be performed by the roadheader and a target position corresponding to this target task according to state information corresponding to the cutting surface area and state information corresponding to the material laying area; направление проходческого комбайна согласно отслеживанию его перемещения посредством бинокулярного зрения для перемещения из исходной позиции в целевую позицию и картрирование картографических данных об окружающей среде и траектории перемещения проходческого комбайна во время его перемещения;directing the roadheader according to tracking its movement through binocular vision to move from a starting position to a target position and mapping the cartographic data of the environment and the moving path of the roadheader during its movement; управление проходческим комбайном для выполнения целевой задачи при условии, что проходческий комбайн перемещается в целевую позицию; иcontrolling the roadheader to perform a target task, provided that the roadheader moves to the target position; And управление проходческим комбайном согласно картографическим данным об окружающей среде для его перемещения из целевой позиции в исходную позицию вдоль траектории перемещения при условии, что проходческий комбайн завершает целевую задачу.controlling the roadheader according to the mapping data of the environment to move it from a target position to a home position along a moving path, provided that the roadheader completes the target task. 2. Способ управления по п. 1, согласно которому информация о состоянии включает в себя информацию о степени образования кромок, информацию о степени выравнивания и информацию о первой позиции области поверхности вырубки, а также информацию о высоте и информацию о второй позиции области укладки материала, при этом получение информации о состоянии, соответствующей области поверхности вырубки, и информации о состоянии, соответствующей области укладки материала, согласно изображениям бинокулярного зрения в туннеле включает:2. The control method according to claim 1, wherein the state information includes edge formation degree information, leveling degree information and first position information of the cutting surface area, as well as height information and second position information of the material laying area, wherein obtaining information about the state corresponding to the area of the cutting surface, and information about the state corresponding to the area of laying the material, according to binocular vision images in the tunnel includes: получение информации об облаке точек забоя согласно изображениям бинокулярного зрения в туннеле;obtaining information about the cloud of face points according to binocular vision images in the tunnel; отделение области поверхности вырубки от области укладки материала согласно информации об облаке точек забоя;separating the area of the cutting surface from the area of laying the material according to information about the cloud of points of the face; определение информации о степени образования кромок, информации о степени выравнивания и информации о первой позиции области поверхности вырубки согласно данным облака точек в области поверхности вырубки;determining information about the degree of formation of edges, information about the degree of alignment and information about the first position of the cutting surface area according to the point cloud data in the cutting surface area; определение информации о высоте и информации о второй позиции области укладки материала согласно данным облака точек в области укладки материала;determining height information and second position information of the material laying area according to the point cloud data in the material laying area; определение целевой задачи, которая подлежит выполнению проходческим комбайном, и целевой позиции, соответствующей этой целевой задаче, согласно информации о состоянии, соответствующей области поверхности вырубки, и информации о состоянии, соответствующей области укладки материала, включает:Determining the target task to be performed by the roadheader and the target position corresponding to this target task, according to the state information corresponding to the cutting surface area, and the state information corresponding to the material laying area, includes: определение целевой задачи, которая подлежит выполнению проходческим комбайном, согласно информации о степени образования кромок, информации о степени выравнивания области поверхности вырубки и информации о высоте области укладки материала; при этом целевая задача содержит по меньшей мере одну из задачи вырубки для области поверхности вырубки и задачи сбора материала для области укладки материала; иdetermining the target task to be performed by the roadheader, according to information about the degree of formation of edges, information about the degree of leveling of the cutting surface area and information about the height of the material laying area; wherein the target task comprises at least one of a punching task for the punching surface area and a material collection task for the material laying area; And определение целевой позиции согласно информации о первой позиции и/или информации о второй позиции, соответствующих целевой задаче.determining a target position according to the first position information and/or the second position information corresponding to the target task. 3. Способ управления по п. 2, согласно которому получение информации об облаке точек забоя согласно изображениям бинокулярного зрения в туннеле включает:3. The control method according to claim 2, according to which obtaining information about the cloud of face points according to binocular vision images in the tunnel includes: получение плотной параллаксной карты забоя согласно изображениям бинокулярного зрения в туннеле;obtaining a dense parallax map of the face according to binocular vision images in the tunnel; вычисление пространственных координат каждых данных облака точек на плотной параллаксной карте для получения информации об облаке точек забоя на плотной параллаксной карте;calculating the spatial coordinates of each point cloud data on the dense parallax map to obtain information about the face point cloud on the dense parallax map; отделение области поверхности вырубки от области укладки материала согласно информации об облаке точек забоя, включающее:separation of the cutting surface area from the material laying area according to information about the cloud of face points, including: вычисление, выполняемое согласно информации об облаке точек забоя на плотной параллаксной карте, пространственной плоскости, соответствующей информации об облаке точек в области поверхности вырубки, и определение данных облака точек, соответствующих области поверхности вырубки;calculating, according to the point cloud information of the cutting face on the dense parallax map, a spatial plane corresponding to the point cloud information in the cutting surface area, and determining point cloud data corresponding to the cutting surface area; использование в качестве исходного точечного множества указанных данных облака точек, расстояние которых от пространственной плоскости, соответствующей области поверхности вырубки, меньше порогового значения;using as the initial point set of the specified data a cloud of points, the distance of which from the spatial plane corresponding to the area of the cutting surface is less than a threshold value; проецирование данных облака точек в пределах исходного точечного множества на пространственную плоскость, соответствующую области поверхности вырубки, для получения карты глубин;projecting point cloud data within the original point set onto a spatial plane corresponding to the surface area of the cutting to obtain a depth map; обучение модели семантической сегментации на основании данных меток карты, собранных на карте глубин; иtraining a semantic segmentation model based on map label data collected from a depth map; And отделение области поверхности вырубки от области укладки материала на карте глубин на основании модели семантической сегментации.separation of the cutting surface area from the material laying area on the depth map based on a semantic segmentation model. 4. Способ управления по п. 3, согласно которому определение информации о степени образования кромок, информации о степени выравнивания и информации о первой позиции области поверхности вырубки согласно данным облака точек в области поверхности вырубки включает:4. The control method according to claim 3, according to which determining information about the degree of formation of edges, information about the degree of alignment and information about the first position of the cutting surface area according to the point cloud data in the cutting surface area includes: проецирование данных облака точек, соответствующих области поверхности вырубки, на систему фактических физических координат для получения данных облака фактических пространственных точек в области поверхности вырубки;projecting point cloud data corresponding to the cutting surface area onto a system of actual physical coordinates to obtain cloud data of actual spatial points in the cutting surface area; получение информации о первой позиции, соответствующей области поверхности вырубки, согласно данным облака фактических пространственных точек в области поверхности вырубки;obtaining information about the first position corresponding to the area of the cutting surface, according to the data of the cloud of actual spatial points in the area of the cutting surface; определение информации о высоте и информации о второй позиции области укладки материала согласно данным облака точек области укладки материала, включающее:determining the height information and the second position information of the material laying area according to the point cloud data of the material laying area, including: проецирование данных облака точек, соответствующих области укладки материала, на систему фактических физических координат для получения данных облака фактических пространственных точек области укладки материала; иprojecting point cloud data corresponding to the material laying area onto a system of actual physical coordinates to obtain cloud data of actual spatial points of the material laying area; And получение информации о второй позиции, соответствующей области укладки материала, согласно данным облака фактических пространственных точек в области укладки материала.obtaining information about the second position corresponding to the material laying area, according to the data of the cloud of actual spatial points in the material laying area. 5. Способ управления по п. 3, согласно которому направление проходческого комбайна согласно отслеживанию его перемещения посредством бинокулярного зрения для его перемещения из исходной позиции в целевую позицию включает:5. The control method according to claim 3, according to which the direction of the roadheader according to tracking its movement through binocular vision to move it from the starting position to the target position includes: получение данных облака точек в режиме реального времени в области поверхности вырубки посредством бинокулярных камер, прикрепленных с обеих сторон проходческого комбайна; иobtaining point cloud data in real time in the area of the cutting surface using binocular cameras attached to both sides of the roadheader; And вычисление относительной позиции между проходческим комбайном и областью поверхности вырубки согласно данным облака точек в режиме реального времени в области укладки материала для достижения отслеживания перемещения проходческого комбайна.Calculating the relative position between the roadheader and the cutting surface area according to real-time point cloud data in the material laying area to achieve tracking of the roadheader's movement. 6. Способ управления по п. 1, согласно которому направление проходческого комбайна согласно отслеживанию его перемещения посредством бинокулярного зрения для его перемещения из исходной позиции в целевую позицию и картрирование картографических данных об окружающей среде и траектории перемещения проходческого комбайна во время его перемещения включает:6. The control method according to claim 1, according to which the direction of the roadheader according to tracking its movement through binocular vision to move it from a starting position to a target position and mapping cartographic data about the environment and the trajectory of movement of the roadheader during its movement includes: получение области корпуса и исходного угла поворота проходческого комбайна, при этом областью корпуса является область покрытия корпуса проходческого комбайна;obtaining the body area and the initial rotation angle of the roadheader, wherein the body area is the covering area of the body of the roadheader; задание виртуальной области, которая перемещается с проходческим комбайном, согласно области корпуса проходческого комбайна;setting a virtual area that moves with the roadheader, according to the area of the roadheader body; направление проходческого комбайна для его перемещения прямо в направлении исходного угла поворота согласно отслеживанию перемещения виртуальной области посредством бинокулярного зрения и направление проходческого комбайна, когда виртуальная область касается боковой стенки, для его перемещения вращением до тех пор, пока проходческий комбайн не переместится в целевую позицию;directing the roadheader to move directly in the direction of the starting rotation angle according to the movement tracking of the virtual area by binocular vision, and directing the roadheader when the virtual area touches the side wall to move it by rotation until the roadheader moves to the target position; картрирование в режиме реального времени траектории перемещения проходческого комбайна из исходной позиции в целевую позицию согласно прямой траектории, вдоль которой проходческий комбайн направляют для перемещения прямо в направлении исходного угла поворота, и траектории вращения, вдоль которой проходческий комбайн перемещается вращением; иreal-time mapping of a moving path of the roadheader from a starting position to a target position according to a straight path along which the roadheader is directed to move directly in the direction of the starting angle of rotation, and a rotation path along which the roadheader is moved by rotation; And картрирование в режиме реального времени картографических данных об окружающей среде проходческого комбайна во время его перемещения из исходной позиции в целевую позицию согласно изображениям бинокулярного зрения проходческого комбайна во время его перемещения, полученным посредством бинокулярного зрения.mapping real-time cartographic data about the environment of the roadheader as it moves from a starting position to a target position according to the binocular vision images of the roadheader during its movement obtained through binocular vision. 7. Способ управления по п. 6, согласно которому направление проходческого комбайна для его перемещения прямо в направлении исходного угла поворота и направление проходческого комбайна, когда виртуальная область касается боковой стенки, для его перемещения вращением согласно отслеживанию перемещения виртуальной области посредством бинокулярного зрения до тех пор, пока проходческий комбайн не переместится в целевую позицию, в которой расположена область укладки материала, включает:7. The control method according to claim 6, wherein the direction of the roadheader to move directly in the direction of the initial rotation angle and the direction of the roadheader when the virtual area touches the side wall to move it by rotation according to tracking the movement of the virtual area through binocular vision until until the roadheader moves to the target position where the material placement area is located, includes: предварительное определение количества точек поворота в траектории перемещения проходческого комбайна из исходной позиции в целевую позицию; иpreliminary determination of the number of turning points in the trajectory of movement of the roadheader from the starting position to the target position; And определение угла поворота, который направляет одно вращательное перемещение проходческого комбайна, согласно исходному углу поворота и количеству точек поворота в траектории при условии, что виртуальная область касается боковой стенки.determining the rotation angle that guides one rotational movement of the roadheader, according to the initial rotation angle and the number of rotation points in the trajectory, provided that the virtual area touches the side wall. 8. Устройство для управления проходческим комбайном на основе бинокулярного зрения, содержащее:8. A device for controlling a roadheader based on binocular vision, containing: модуль получения информации о состоянии для получения информации о состоянии, соответствующей области поверхности вырубки, и информации о состоянии, соответствующей области укладки материала, согласно изображениям бинокулярного зрения в туннеле;a state information acquiring module for obtaining state information corresponding to a cutting surface area and state information corresponding to a material laying area according to binocular vision images in the tunnel; модуль определения целевой задачи для определения целевой задачи, которая подлежит выполнению проходческим комбайном, и целевой позиции, соответствующей целевой задаче, согласно информации о состоянии, соответствующей области поверхности вырубки, и информации о состоянии, соответствующей области укладки материала;a target task determination module for determining a target task to be performed by the roadheader and a target position corresponding to the target task according to state information corresponding to the cutting surface area and state information corresponding to the material laying area; навигационный модуль для направления проходческого комбайна согласно отслеживанию его перемещения посредством бинокулярного зрения для его перемещения из исходной позиции в целевую позицию и картрирования картографических данных об окружающей среде и траектории перемещения проходческого комбайна во время его перемещения;a navigation module for guiding the roadheader according to tracking its movement through binocular vision to move it from a starting position to a target position and mapping cartographic data about the environment and the moving path of the roadheader while it is moving; первый модуль управления для управления проходческим комбайном для выполнения целевой задачи при условии, что проходческий комбайн перемещается в целевую позицию; иa first control module for controlling the roadheader to perform a target task provided that the roadheader moves to a target position; And второй модуль управления для управления проходческим комбайном согласно картографическим данным об окружающей среде для его перемещения из целевой позиции в исходную позицию вдоль траектории перемещения при условии, что проходческий комбайн завершает целевую задачу.a second control module for controlling the roadheader according to the mapped environment data to move it from a target position to a home position along a moving path provided that the roadheader completes the target task. 9. Вычислительное устройство, содержащее:9. Computing device containing: один или более процессоров;one or more processors; одно или более запоминающих устройств; иone or more storage devices; And одну или более программ, хранящихся в запоминающем устройстве и выполненных с возможностью исполнения одним или более процессоров, при этом программа содержит инструкции для осуществления способа управления проходческим комбайном на основе бинокулярного зрения по любому из пп. 1-7.one or more programs stored in a storage device and configured to be executed by one or more processors, wherein the program contains instructions for implementing a method for controlling a roadheader based on binocular vision according to any one of claims. 1-7. 10. Компьютерочитаемый носитель для хранения, содержащий компьютерную программу для использования в сочетании с навигационным устройством в транспортном средстве, при этом компьютерная программа выполнена с возможностью ее исполнения процессором для осуществления способа управления проходческим комбайном на основе бинокулярного зрения по любому из пп. 1-7.10. A computer-readable storage medium containing a computer program for use in combination with a navigation device in a vehicle, wherein the computer program is executable by a processor for implementing the binocular vision-based method of controlling a roadheader according to any one of claims. 1-7.
RU2022134090A 2022-05-10 2022-09-08 Method and device for controlling a loader based on binocular vision RU2804654C9 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210502665.7 2022-05-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2804654C1 RU2804654C1 (en) 2023-10-03
RU2804654C9 true RU2804654C9 (en) 2023-11-30

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4887935A (en) * 1987-12-23 1989-12-19 Bochumer Eisenhutte Heintzmann Gmbh & Co. Kg Method of controlling the movement of a longwall excavation front, especially the face or breast of a coal seam
RU2393348C2 (en) * 2005-03-17 2010-06-27 Тифенбах Контрол Системс Гмбх Coal extraction device
CN202694116U (en) * 2012-07-03 2013-01-23 河北天择重型机械有限公司 Intelligent digital unmanned working face complete equipment for fully mechanized mining
CN107100658A (en) * 2017-06-13 2017-08-29 中国矿业大学(北京) Coal-face top plate warning system based on image
CN108412492A (en) * 2018-04-28 2018-08-17 中国矿业大学 A kind of the intelligent measurement dust pelletizing system and dust removal method of sensor distributing installation
RU2681006C1 (en) * 2016-11-18 2019-03-01 Китайский Университет Горного Дела И Технологии Automatic control system of a cutting machine and control method based on machine vision and sensors interaction
JP2022001732A (en) * 2017-03-13 2022-01-06 大成建設株式会社 Method for displaying working face information, working face information display system, and tunnel construction method using these

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4887935A (en) * 1987-12-23 1989-12-19 Bochumer Eisenhutte Heintzmann Gmbh & Co. Kg Method of controlling the movement of a longwall excavation front, especially the face or breast of a coal seam
RU2393348C2 (en) * 2005-03-17 2010-06-27 Тифенбах Контрол Системс Гмбх Coal extraction device
CN202694116U (en) * 2012-07-03 2013-01-23 河北天择重型机械有限公司 Intelligent digital unmanned working face complete equipment for fully mechanized mining
RU2681006C1 (en) * 2016-11-18 2019-03-01 Китайский Университет Горного Дела И Технологии Automatic control system of a cutting machine and control method based on machine vision and sensors interaction
JP2022001732A (en) * 2017-03-13 2022-01-06 大成建設株式会社 Method for displaying working face information, working face information display system, and tunnel construction method using these
CN107100658A (en) * 2017-06-13 2017-08-29 中国矿业大学(北京) Coal-face top plate warning system based on image
CN108412492A (en) * 2018-04-28 2018-08-17 中国矿业大学 A kind of the intelligent measurement dust pelletizing system and dust removal method of sensor distributing installation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3886048B1 (en) Slam map joining method and system
EP3950235B1 (en) Self-propelled robot path planning method, self-propelled robot and storage medium
EP3519770B1 (en) Methods and systems for generating and using localisation reference data
CN108362295B (en) Vehicle path guiding apparatus and method
CN108297115B (en) Autonomous repositioning method for robot
WO2023216479A1 (en) Working surface recognition and control method and apparatus for heading machine based on binocular vision
US20190005667A1 (en) Ground Surface Estimation
JP4632987B2 (en) Road image analysis apparatus and road image analysis method
CN109186618B (en) Map construction method and device, computer equipment and storage medium
CN110262487B (en) Obstacle detection method, terminal and computer readable storage medium
WO2021164738A1 (en) Area division and path forming method and apparatus for self-moving device and automatic working system
CN111256687A (en) Map data processing method and device, acquisition equipment and storage medium
US20210191397A1 (en) Autonomous vehicle semantic map establishment system and establishment method
CN111239763A (en) Object positioning method and device, storage medium and processor
CN116540726A (en) Intelligent obstacle avoidance method, system and medium for patrol robot
CN111444891A (en) Unmanned rolling machine operation scene perception system and method based on airborne vision
RU2804654C9 (en) Method and device for controlling a loader based on binocular vision
RU2804654C1 (en) Method and device for controlling a loader based on binocular vision
CN114898205A (en) Information determination method, equipment and computer readable storage medium
CN116310843B (en) Coal rock identification method, device, readable storage medium and heading machine
CN109997052B (en) Method and system for generating environment model and positioning by using cross sensor feature point reference
CN114459483B (en) Landmark navigation map construction and application method and system based on robot navigation
CN114646317A (en) Vehicle visual positioning navigation control method and device, computer equipment and medium
CN114740867A (en) Intelligent obstacle avoidance method and device based on binocular vision, robot and medium
CN114743179A (en) Panoramic visible driving area detection method based on semantic segmentation