權(quán)利要求

1.露天礦用電纜卷放車智能追蹤裝置，其特征在于，包括：

智能圖像檢測(cè)與處理模塊，用于采集目標(biāo)電鏟的圖像信息，得到前方目標(biāo)電鏟的圖像數(shù)據(jù)；

智能目標(biāo)辨識(shí)處理器，與所述智能圖像檢測(cè)與處理模塊連接，用于預(yù)存電鏟車與電纜卷放車之間的距離信息以及各種情況下的圖像數(shù)據(jù)，獲取所述智能圖像檢測(cè)與處理模塊的圖像信息，計(jì)算電纜卷放車相對(duì)于目標(biāo)電鏟中心位置的偏移量以及二者之間的實(shí)際距離，將控制信號(hào)發(fā)送給行走馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊；

行走馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊，與所述智能目標(biāo)辨識(shí)處理器連接，用于接收所述智能目標(biāo)辨識(shí)處理器發(fā)來(lái)的控制信號(hào)，再將控制命令下發(fā)給驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)電纜卷放車跟隨目標(biāo)電鏟同步行進(jìn)。

2.如權(quán)利要求1所述的露天礦用電纜卷放車智能追蹤裝置，其特征在于，所述智能圖像檢測(cè)與處理模塊包括：

攝像頭，用于采集目標(biāo)電鏟的圖像信息；

照明單元，用于為所述攝像頭采集圖像信息提供良好的光照環(huán)境；

圖像信息處理單元，用于對(duì)所述攝像頭采集的圖像信息進(jìn)行處理得到前方目標(biāo)電鏟的圖像數(shù)據(jù)。

3.如權(quán)利要求1所述的露天礦用電纜卷放車智能追蹤裝置，其特征在于，還包括與所述智能圖像檢測(cè)與處理模塊和智能目標(biāo)辨識(shí)處理器連接的電源管理模塊，用于給所述智能圖像檢測(cè)與處理模塊、智能目標(biāo)辨識(shí)處理器供電。

4.露天礦用電纜卷放車智能追蹤方法，其特征在于，包括以下步驟：

S10、采用電源管理模塊給智能圖像檢測(cè)與處理模塊、智能目標(biāo)辨識(shí)處理器供電，啟動(dòng)攝像頭；

S20、采用智能圖像檢測(cè)與處理模塊獲取攝像頭對(duì)目標(biāo)電鏟實(shí)時(shí)檢測(cè)的圖像信息，對(duì)其進(jìn)行圖像去噪、邊緣檢測(cè)處理，得到清晰圖像，并將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給智能目標(biāo)辨識(shí)處理器；

S30、采用智能目標(biāo)辨識(shí)處理器接收來(lái)自智能圖像檢測(cè)與處理模塊的圖像數(shù)據(jù)，計(jì)算得到電纜卷放車相對(duì)于電鏟車行駛方向上的偏移量及二者的實(shí)際工作距離；

S40、智能目標(biāo)辨識(shí)處理器根據(jù)得到的實(shí)際距離信息以及偏移量判斷電纜卷放車下一步的行駛狀態(tài)，將控制信號(hào)發(fā)送給行走馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊，實(shí)現(xiàn)馬達(dá)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)、調(diào)速或者停止操作，確保電纜卷放車跟隨電鏟車同步行進(jìn)。

5.如權(quán)利要求4所述的露天礦用電纜卷放車智能追蹤方法，其特征在于，步驟S30包括如下步驟：

S31、確定攝像頭的水平視角2β，攝像頭的垂直視角2α，攝像頭的俯仰角γ，攝像頭距地面高度h，目標(biāo)電鏟高度H電鏟；

S32、測(cè)量攝像頭拍攝的像平面寬度W，像平面高度H，同時(shí)測(cè)量出實(shí)際中目標(biāo)電鏟被標(biāo)記的三點(diǎn)的坐標(biāo)位置P1＝(XP1,YP1)，P2＝(XP2,YP2)，P3＝(XP3,YP3)；

S33、利用映射關(guān)系得到像平面中的像平面點(diǎn)坐標(biāo)p1、p2的橫坐標(biāo)xp1、xp2，像平面點(diǎn)坐標(biāo)p3的縱坐標(biāo)yp3；

S34、根據(jù)公式得到兩坐標(biāo)的水平中心xp；

S35、根據(jù)公式得到電纜卷放車相對(duì)于目標(biāo)電鏟行駛方向上的偏移量；

S36、根據(jù)公式得到P3點(diǎn)相對(duì)于攝像頭光軸的角度值θ；

S37、根據(jù)公式得到電纜卷放車與目標(biāo)電鏟的實(shí)際水平距離L。

6.如權(quán)利要求5所述的露天礦用電纜卷放車智能追蹤方法，其特征在于，所述步驟S33中：

其中：像平面點(diǎn)坐標(biāo)p1＝(xp1,yp1)、p2＝(xp2,yp2)，對(duì)應(yīng)目標(biāo)電鏟坐標(biāo)為P1＝(XP1,YP1)、P2＝(XP2,YP2)。

說(shuō)明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電纜卷放車的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及露天礦用電纜卷放車智能追蹤裝置及方法。

背景技術(shù)

在國(guó)內(nèi)大型露天礦場(chǎng)中，電纜會(huì)隨著電鏟車的行進(jìn)而直接與地面及尖石發(fā)生摩擦，嚴(yán)重?fù)p壞工作設(shè)備，降低作業(yè)效率，給人員和設(shè)備帶來(lái)安全隱患。

針對(duì)以上情況，在2014年，中國(guó)神華能源股份有限公司的余長(zhǎng)超等人發(fā)明一種礦用電纜爬犁車，即采用純機(jī)械的電纜爬犁車卷放電纜，電纜直接盤在卷筒上，隨著電鏟車的行走而旋轉(zhuǎn)釋放電纜，尾線電纜隨著電鏟車的推進(jìn)而被拖拽向前跟進(jìn)，極大的減少與地面的摩擦，延長(zhǎng)電纜的使用壽命。但電纜爬犁車在作業(yè)過(guò)程中容易碾壓、刮損電纜，造成電纜的非正常損耗，同樣會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)安全隱患，同時(shí)安裝電纜滾筒的電鏟，其滾筒卷放電纜的長(zhǎng)度最多為300米，卷纜能力小，電鏟平均每?jī)商煨枰?減)電纜一次，影響有效作業(yè)時(shí)間。因此需要一款單獨(dú)的大容量的電纜卷放裝置，但是當(dāng)電纜卷放裝置與電鏟分離后，在行進(jìn)過(guò)程中將帶來(lái)后車跟隨前車新的追蹤問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

基于以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種露天礦用電纜卷放車智能追蹤裝置及方法，使電纜卷放車實(shí)時(shí)隨電鏟自動(dòng)匹配行走，提高電纜卷放車作業(yè)效率，保證卷放作業(yè)人員及設(shè)備的安全。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：本發(fā)明提供一種露天礦用電纜卷放車智能追蹤裝置，包括：

智能圖像檢測(cè)與處理模塊，用于采集目標(biāo)電鏟的圖像信息，得到前方目標(biāo)電鏟的圖像數(shù)據(jù)；

智能目標(biāo)辨識(shí)處理器，與所述智能圖像檢測(cè)與處理模塊連接，用于預(yù)存電鏟車與電纜卷放車之間的距離信息以及各種情況下的圖像數(shù)據(jù)，獲取所述智能圖像檢測(cè)與處理模塊的圖像信息，計(jì)算電纜卷放車相對(duì)于目標(biāo)電鏟中心位置的偏移量以及二者之間的實(shí)際距離，將控制信號(hào)發(fā)送給行走馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊；

行走馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊，與所述智能目標(biāo)辨識(shí)處理器連接，用于接收所述智能目標(biāo)辨識(shí)處理器發(fā)來(lái)的控制信號(hào)，再將控制命令下發(fā)給驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)電纜卷放車跟隨目標(biāo)電鏟同步行進(jìn)。

可選的，所述智能圖像檢測(cè)與處理模塊包括：

攝像頭，用于采集目標(biāo)電鏟的圖像信息；

照明單元，用于為所述攝像頭采集圖像信息提供良好的光照環(huán)境；

圖像信息處理單元，用于對(duì)所述攝像頭采集的圖像信息進(jìn)行處理得到前方目標(biāo)電鏟的圖像數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的，還包括與所述智能圖像檢測(cè)與處理模塊和智能目標(biāo)辨識(shí)處理器連接的電源管理模塊，用于給所述智能圖像檢測(cè)與處理模塊、智能目標(biāo)辨識(shí)處理器供電。

本發(fā)明還提供了一種露天礦用電纜卷放車智能追蹤方法，包括以下步驟：

S10、采用電源管理模塊給智能圖像檢測(cè)與處理模塊、智能目標(biāo)辨識(shí)處理器供電，啟動(dòng)攝像頭；

S20、采用智能圖像檢測(cè)與處理模塊獲取攝像頭對(duì)目標(biāo)電鏟實(shí)時(shí)檢測(cè)的圖像信息，對(duì)其進(jìn)行圖像去噪、邊緣檢測(cè)處理，得到清晰圖像，并將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給智能目標(biāo)辨識(shí)處理器；

S30、采用智能目標(biāo)辨識(shí)處理器接收來(lái)自智能圖像檢測(cè)與處理模塊的圖像數(shù)據(jù)，計(jì)算得到電纜卷放車相對(duì)于電鏟車行駛方向上的偏移量及二者的實(shí)際工作距離；

S40、智能目標(biāo)辨識(shí)處理器根據(jù)得到的實(shí)際距離信息以及偏移量判斷電纜卷放車下一步的行駛狀態(tài)，將控制信號(hào)發(fā)送給行走馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊，實(shí)現(xiàn)馬達(dá)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)、調(diào)速或者停止操作，確保電纜卷放車跟隨電鏟車同步行進(jìn)。

步驟S30包括如下步驟：

S31、確定攝像頭的水平視角2β，攝像頭的垂直視角2α，攝像頭的俯仰角γ，攝像頭距地面高度h，目標(biāo)電鏟高度H電鏟；

S32、測(cè)量攝像頭拍攝的像平面寬度W，像平面高度H，同時(shí)測(cè)量出實(shí)際中目標(biāo)電鏟被標(biāo)記的三點(diǎn)的坐標(biāo)位置P1＝(XP1,YP1)，P2＝(XP2,YP2)，P3＝(XP3,YP3)；

S33、利用映射關(guān)系得到像平面中的像平面點(diǎn)坐標(biāo)p1、p2的橫坐標(biāo)xp1、xp2，像平面點(diǎn)坐標(biāo)p3的縱坐標(biāo)yp3；

S34、根據(jù)公式得到兩坐標(biāo)的水平中心xp；

S35、根據(jù)公式得到電纜卷放車相對(duì)于目標(biāo)電鏟行駛方向上的偏移量，為攝像頭鏡頭與目標(biāo)電鏟水平夾角；

S36、根據(jù)公式得到P3點(diǎn)相對(duì)于攝像頭光軸的角度值θ；

S37、根據(jù)公式得到電纜卷放車與目標(biāo)電鏟的實(shí)際水平距離L。

在所述步驟S33中：

其中：像平面點(diǎn)坐標(biāo)p1＝(xp1,yp1)、p2＝(xp2,yp2)，對(duì)應(yīng)目標(biāo)電鏟坐標(biāo)為P1＝(XP1,YP1)、P2＝(XP2,YP2)。

由上，本發(fā)明的露天礦用電纜卷放車智能追蹤裝置及方法借助智能目標(biāo)辨識(shí)處理器、智能圖像檢測(cè)與處理模塊、行走馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊，得到電纜卷放車相對(duì)目標(biāo)電鏟的偏移量以及實(shí)際水平距離，實(shí)現(xiàn)電纜卷放車智能追蹤電鏟車，達(dá)到跟隨電鏟車同步行進(jìn)的目的。采用智能追蹤技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電纜卷放車隨電鏟自動(dòng)匹配行走的功能，使純機(jī)械式的拖拽電纜引發(fā)的安全問(wèn)題得以解決，切實(shí)改善采裝環(huán)節(jié)電纜移設(shè)作業(yè)流程，保障電纜卷放作業(yè)中人員及設(shè)備的安全，推動(dòng)了礦山機(jī)電設(shè)備的智能化發(fā)展。目前還沒(méi)有一款露天礦用電纜卷放車智能追蹤裝置及方法實(shí)現(xiàn)電纜卷放車隨電鏟自動(dòng)匹配行走的功能，以切實(shí)改善采裝環(huán)節(jié)電纜移設(shè)作業(yè)流程，保障電纜卷放作業(yè)中人員及設(shè)備的安全。

上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。

圖1為本發(fā)明的露天礦用電纜卷放車智能追蹤裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明的DSP處理系統(tǒng)部分電路圖；

圖3為本發(fā)明的FPGA采集系統(tǒng)部分電路圖；

圖4為本發(fā)明的攝像頭接口電路圖；

圖5為本發(fā)明的SDRAM存儲(chǔ)電路圖；

圖6為本發(fā)明的FPGA采集系統(tǒng)與DSP處理系統(tǒng)接口電路圖；

圖7為本發(fā)明的DSP處理系統(tǒng)與PLC通訊接口電路圖；

圖8為本發(fā)明的電源管理模塊電路圖；

圖9為本發(fā)明的露天礦用電纜卷放車智能追蹤方法的流程圖；

圖10為本發(fā)明的目標(biāo)追蹤偏移量示意圖；

圖11為本發(fā)明的目標(biāo)追蹤距離示意圖；

圖12為本發(fā)明的電纜卷放車對(duì)應(yīng)圖像劃分成的9個(gè)區(qū)域中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式，其作為本說(shuō)明書的一部分，通過(guò)實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的原理，本發(fā)明的其他方面、特征及其優(yōu)點(diǎn)通過(guò)該詳細(xì)說(shuō)明將會(huì)變得一目了然。在所參照的附圖中，不同的圖中相同或相似的部件使用相同的附圖標(biāo)號(hào)來(lái)表示。

實(shí)施例

本發(fā)明以太原重工生產(chǎn)的WK-55電鏟為例，此電鏟高度近22米，相當(dāng)于7層樓房的高度，電纜卷放車高度近5米，鑒于二者的高度差很大，攝像頭需要以一定的角度γ仰視電鏟，得以囊括電鏟的全景，這種改進(jìn)技術(shù)也給電鏟的目標(biāo)追蹤偏移量及距離計(jì)算帶來(lái)一定的困難。

圖1為本發(fā)明的露天礦用電纜卷放車智能追蹤裝置的結(jié)構(gòu)框圖，本發(fā)明的露天礦用電纜卷放車智能追蹤裝置包括電源管理模塊、智能圖像檢測(cè)與處理模塊、智能目標(biāo)辨識(shí)處理器、行走馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊，其中：智能圖像檢測(cè)與處理模塊包括照明單元、攝像頭、圖像信息處理單元，所述照明單元是用于為攝像頭采集圖像信息提供良好的光照環(huán)境，減小環(huán)境的干擾。所述攝像頭是用于采集目標(biāo)電鏟的圖像信息，經(jīng)圖像信息處理單元得到前方目標(biāo)電鏟的圖像數(shù)據(jù)。智能目標(biāo)辨識(shí)處理器是用于預(yù)存電鏟車與電纜卷放車之間的距離信息以及各種情況下的圖像數(shù)據(jù)，獲取智能圖像檢測(cè)與處理模塊的圖像信息，計(jì)算電纜卷放車相對(duì)于目標(biāo)電鏟中心位置的偏移量以及二者之間的實(shí)際距離，將控制信號(hào)發(fā)送給行走馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊。行走馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊是用于接收智能目標(biāo)辨識(shí)處理器發(fā)來(lái)的控制信號(hào)，再將控制命令下發(fā)給驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)電纜卷放車跟隨目標(biāo)電鏟同步行進(jìn)。

所述的電源管理模塊給智能圖像檢測(cè)與處理模塊、智能目標(biāo)辨識(shí)處理器供電，電源管理模塊可采用AMS117芯片，產(chǎn)生四路電源供電，但不限于此；所述的智能圖像檢測(cè)與處理模塊可采用FPGA EP4CE6F17C8芯片及OV5640攝像頭，能夠進(jìn)行圖像采集與處理，并且可以將處理好的圖像信息存儲(chǔ)到SDRAM，存儲(chǔ)芯片選擇HY57V2562GTR，但不限于此；所述智能目標(biāo)辨識(shí)處理器可采用TI公司的DSP芯片TMS320F2812，通過(guò)其外部存儲(chǔ)器接口獲取FPGA處理好的圖像數(shù)據(jù)，并且進(jìn)行相關(guān)計(jì)算；DSP芯片TMS320F2812與PLC通訊，將控制信號(hào)發(fā)送給PLC，PLC選用西門子S7-1200，通訊芯片選擇MAX485，但不限于此；所述的行走馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊，接收DSP芯片TMS320F2812發(fā)來(lái)的控制信號(hào)，S7-1200再向行走馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器下發(fā)控制命令。

圖2為本發(fā)明的DSP處理系統(tǒng)部分電路圖，具體說(shuō)明如下：

DSP處理系統(tǒng)采用TI公司的DSP芯片TMS320F2812，其電路圖還包括晶振、復(fù)位以及JTAG仿真接口，具體電路連接如圖2。

圖3為本發(fā)明的FPGA采集系統(tǒng)部分電路圖，具體說(shuō)明如下：

FPGA采集系統(tǒng)采用FPGA EP4CE6F17C8芯片，其電路圖還包括晶振、JTAG仿真接口以及電源接口，具體電路連接如圖3。

圖4為本發(fā)明的攝像頭接口電路圖，具體說(shuō)明如下：

攝像頭采用OV5640圖像傳感器，OV5640的COMS-D0到COMS-D7引腳分別連接FPGAEP4CE6F17C8芯片的L2、M6、G2、M1、L1、N5、J1、J2引腳，COMS-SCL引腳與EP4CE6F17C8的F1引腳連接，COMS-SDA引腳與EP4CE6F17C8的F3引腳連接，COMS-PCLK引腳與EP4CE6F17C8的G1引腳連接，COMS-VSYNC引腳與EP4CE6F17C8的F2引腳連接，COMS-SCLK引腳與EP4CE6F17C8的K2引腳連接，COMS-HREF引腳與EP4CE6F17C8的K1引腳連接，COMS-RESET引腳與EP4CE6F17C8的N6引腳連接，COMS-PWDN引腳與EP4CE6F17C8的M7引腳連接，以上引腳主要負(fù)責(zé)圖像信息的采集工作。

圖5為本發(fā)明的SDRAM存儲(chǔ)電路圖，具體說(shuō)明如下：

存儲(chǔ)芯片選擇HY57V2562GTR，主要作為EP4CE6F17C8的外部存儲(chǔ)器，用于儲(chǔ)存處理完畢的圖像數(shù)據(jù)，其中HY57V2562GTR的A0到A12引腳分別連接EP4CE6F17C8的S_A0到S_A12引腳，DQ0到DQ15引腳分別連接EP4CE6F17C8的S_DB0到S_DB15引腳，BA0、BA1引腳分別連接EP4CE6F17C8的S_BA0、S_BA1引腳，CLK引腳與EP4CE6F17C8的S_CLK引腳連接，CAS引腳與EP4CE6F17C8的S_nCAS引腳連接，CKE引腳與EP4CE6F17C8的S_CKE引腳連接，RAS引腳與EP4CE6F17C8的S_nRAS引腳連接，WE引腳與EP4CE6F17C8的S_nWE引腳連接，CS引腳與EP4CE6F17C8的S_nCS引腳連接，以上引腳主要負(fù)責(zé)緩存FPGA處理好的圖像數(shù)據(jù)。

圖6為本發(fā)明的FPGA采集系統(tǒng)與DSP處理系統(tǒng)接口電路圖，具體說(shuō)明如下：

利用TMS320F2812的外部存儲(chǔ)器接口連接EP4CE6F17C8，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存的圖像數(shù)據(jù)的讀取，其中TMS320F2812的XA0到XA18分別連接EP4CE6F17C8的B1、B3～B13、D5、C6、F8、D8、E9、T5、T6引腳，XD0到XD15分別連接EP4CE6F17C8的C2、A2～A13、D6、E7、C8引腳，XRD引腳與EP4CE6F17C8的E8引腳連接，XWE引腳與EP4CE6F17C8的T4引腳連接，XZCS0引腳與EP4CE6F17C8的T3引腳連接，XINT2引腳與EP4CE6F17C8的T2引腳連接。

圖7為本發(fā)明的DSP處理系統(tǒng)與PLC通訊接口電路圖，具體說(shuō)明如下：

TMS320F2812的SCITXB引腳和SCIRXB引腳連接MAX485的RO引腳和RE引腳，輸出的電平信號(hào)通過(guò)MAX485的引腳A和引腳B發(fā)送給S7-1200，S7-1200再下發(fā)控制命令給行走馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)、調(diào)速、停止。

圖8為本發(fā)明的電源管理模塊電路圖，具體說(shuō)明如下：

電源管理模塊通過(guò)USB供電，將外部220V交流電變?yōu)?V直流電引入電路，通過(guò)4路AMS117電源芯片分別產(chǎn)生+3.3V，+2.5V，+1.8V，+1.2V四路電源，其中OV5640需要+3.3V電源，F(xiàn)PGA EP4CE6F17C8需要+3.3V、+2.5V，+1.2V電源，DSP芯片TMS320F2812需要+3.3V，+1.8V電源。

圖9為本發(fā)明的露天礦用電纜卷放車智能追蹤方法的流程圖，本發(fā)明的電纜卷放車智能追蹤方法包括以下步驟：

步驟1、攝像頭通過(guò)OV5640的COMS-D0到COMS-D7等相關(guān)引腳連接至EP4CE6F17C8，電源管理模塊給TMS320F2812、EP4CE6F17C8及該攝像頭提供供電電壓，啟動(dòng)攝像頭；

步驟2、攝像頭進(jìn)行目標(biāo)電鏟圖像拍攝，EP4CE6F17C8獲取圖像信息，再利用OpenCV視覺(jué)庫(kù)對(duì)采集的圖像進(jìn)行去噪、邊緣檢測(cè)等處理，并將處理好的圖像數(shù)據(jù)緩存到SDRAM中；

步驟3、TMS320F2812通過(guò)外部存儲(chǔ)器接口獲取EP4CE6F17C8處理好的的圖像數(shù)據(jù)，利用目標(biāo)電鏟偏移量及距離算法，取得電纜卷放車相對(duì)于電鏟車中心位置的偏移量及二者的實(shí)際工作距離；

步驟4、TMS320F2812根據(jù)得到的實(shí)際距離以及偏移量信息，預(yù)判電纜卷放車下一步的行駛狀態(tài)，將控制信號(hào)經(jīng)過(guò)485通信發(fā)送給S7-1200，S7-1200再向行走馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)器下發(fā)控制命令，實(shí)現(xiàn)馬達(dá)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)、調(diào)速或者停止等操作，確保電纜卷放車跟隨電鏟車同步行進(jìn)。

圖10為本發(fā)明的電纜卷放車相對(duì)于目標(biāo)電鏟的偏移量示意圖，如圖10所示，具體說(shuō)明如下：

圖10為攝像頭拍攝的電鏟車水平視角，O為攝像頭鏡頭的中心點(diǎn)，實(shí)線OG為攝像頭光軸，P1、P2分別為電鏟車左右邊緣上的一點(diǎn)，為電鏟車左邊緣相對(duì)于攝像頭光軸的偏移角，同理為電鏟車右邊緣相對(duì)于攝像頭光軸的偏移角，OC、OD為攝像頭的水平視野角。g為像平面的中心點(diǎn)，p1、p2為對(duì)應(yīng)的像平面上電鏟車左右邊緣上各一點(diǎn)，k、j為像平面水平方向端點(diǎn)。通過(guò)攝像頭拍攝的目標(biāo)電鏟的水平視角，經(jīng)過(guò)EP4CE6F17C8處理得到各點(diǎn)的坐標(biāo)信息，TMS320F2812通過(guò)其外部存儲(chǔ)器接口獲取處理好的圖像數(shù)據(jù)，結(jié)合目標(biāo)電鏟偏移量算法，得到目標(biāo)電鏟位于電纜車的具體方向，具體算法如下：

令

其中：像平面點(diǎn)坐標(biāo)p1＝(xp1,yp1)、p2＝(xp2,yp2)，對(duì)應(yīng)目標(biāo)電鏟坐標(biāo)為P1＝(XP1,YP1)、P2＝(XP2,YP2)。攝像頭的水平視角為2β，垂直視角為2α，俯仰角為γ。L為電纜卷放車與目標(biāo)電鏟車的實(shí)際水平距離，W為像平面寬度，為攝像頭鏡頭與目標(biāo)電鏟車水平夾角。

圖11為本發(fā)明的電纜卷放車相對(duì)于目標(biāo)電鏟實(shí)際水平距離示意圖，如圖11所示，具體說(shuō)明如下：

O為攝像頭鏡頭的中心點(diǎn)，實(shí)線OG為攝像頭光軸，P3為電鏟車垂直方向上端點(diǎn)，OA、OB為攝像頭垂直視野角，g為像平面的中心點(diǎn)，p3為對(duì)應(yīng)的像平面上電鏟車垂直方向上端點(diǎn)，a、b為像平面垂直方向端點(diǎn)，h為攝像頭距地面高度，γ為攝像頭的俯仰角，L為電纜卷放車到目標(biāo)電鏟的水平距離。通過(guò)攝像頭拍攝的目標(biāo)電鏟的垂直視角，經(jīng)過(guò)EP4CE6F17C8處理得到各點(diǎn)的坐標(biāo)信息，TMS320F2812通過(guò)其外部存儲(chǔ)器接口獲取處理好的圖像數(shù)據(jù)，結(jié)合目標(biāo)電鏟距電纜卷放車水平距離算法，得到電纜卷放車距目標(biāo)電鏟的實(shí)際工作距離，具體算法如下：

其中：h為攝像頭距地面高度，H電鏟為電鏟的高度，γ為攝像頭的俯仰角，H為攝像頭相平面高度，像平面點(diǎn)坐標(biāo)p3＝(xp3,yp3)，對(duì)應(yīng)目標(biāo)電鏟坐標(biāo)為P3＝(XP3,YP3)，攝像頭的垂直視角為2α。

具體實(shí)施時(shí)，通過(guò)實(shí)際需求可以將攝像頭采集的圖像劃分成9個(gè)區(qū)域，每一個(gè)區(qū)域都有電纜卷放車對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。由于攝像頭的參數(shù)不同，以攝像頭OV5640最大分辨率2592x 1944為例，像素為500萬(wàn)，水平方向上劃分為三個(gè)梯度，分別為864，1728，2592，垂直方向也劃分為三個(gè)梯度，即648，1296和1944，如圖12所示：

若攝像頭采集到電鏟車進(jìn)入?yún)^(qū)域1，即電纜卷放車追蹤的電鏟車在其偏左方向且距離過(guò)遠(yuǎn)，那么電纜卷放車需要立即采取向左前方以較小曲率轉(zhuǎn)向以及加速的運(yùn)動(dòng)方式繼續(xù)追蹤電鏟車；

若攝像頭采集到電鏟車進(jìn)入?yún)^(qū)域2，即電纜卷放車距電鏟車過(guò)遠(yuǎn)，那么電纜卷放車需要立即采取加速的運(yùn)動(dòng)方式繼續(xù)追蹤電鏟車；

若攝像頭采集到電鏟車進(jìn)入?yún)^(qū)域3，即電纜卷放車追蹤的電鏟車在其偏右方向且距離過(guò)遠(yuǎn)，那么電纜卷放車需要立即采取向右前方以較小曲率轉(zhuǎn)向以及加速的運(yùn)動(dòng)方式繼續(xù)追蹤電鏟車；

若攝像頭采集到電鏟車進(jìn)入?yún)^(qū)域4，即電纜卷放車追蹤的電鏟車在其偏左方向，那么電纜卷放車需要立即采取向左以較小曲率轉(zhuǎn)向的運(yùn)動(dòng)方式繼續(xù)追蹤電鏟車；

若攝像頭采集到電鏟車進(jìn)入?yún)^(qū)域5，即電纜卷放車追蹤的電鏟車處于正常范圍內(nèi)，那么電纜卷放車可以按原行駛速度及角速度繼續(xù)智能追蹤電鏟車；

若攝像頭采集到電鏟車進(jìn)入?yún)^(qū)域6，即電纜卷放車追蹤的電鏟車在其偏右方向，那么電纜卷放車需要立即采取向右以較小曲率轉(zhuǎn)向的運(yùn)動(dòng)方式繼續(xù)追蹤電鏟車；

若攝像頭采集到電鏟車進(jìn)入?yún)^(qū)域7，即電纜卷放車追蹤的電鏟車在其偏左方向且距離過(guò)近，那么電纜卷放車需要立即采取向左以較小曲率轉(zhuǎn)向以及減速的運(yùn)動(dòng)方式繼續(xù)追蹤電鏟車；

若攝像頭采集到電鏟車進(jìn)入?yún)^(qū)域8，即電纜卷放車距電鏟車過(guò)近，那么電纜卷放車需要立即采取減速的運(yùn)動(dòng)方式繼續(xù)追蹤電鏟車；

若攝像頭采集到電鏟車進(jìn)入?yún)^(qū)域9，即電纜卷放車追蹤的電鏟車在其偏右方向且距離過(guò)近，那么電纜卷放車需要立即采取向右以較小曲率轉(zhuǎn)向以及減速的運(yùn)動(dòng)方式繼續(xù)追蹤電鏟車。

本申請(qǐng)可實(shí)現(xiàn)電纜卷放車隨電鏟車自動(dòng)匹配行走的功能，獲取安裝于電纜卷放車上的攝像頭對(duì)電纜卷放車的正前方進(jìn)行圖像采集得到的圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)采集的圖像數(shù)據(jù)與預(yù)存的圖像數(shù)據(jù)，計(jì)算電纜卷放車相對(duì)于電鏟車中心位置的偏移量，根據(jù)所述偏移量，控制電纜卷放車行駛速度與行駛方向，實(shí)現(xiàn)電纜卷放車跟隨電鏟車同步行走的功能。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式而已，當(dāng)然不能以此來(lái)限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變動(dòng)，這些改進(jìn)和變動(dòng)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。