[发明专利]用于确定位置的方法和装置

说明书

本发明涉及一种用于确定在地下矿井的坑道（Streb）中的设备的位置的方法和相应的系统，以及适用于该系统的摄像机。

由现有技术已知的是，采矿时使用摄像机，用于远距离观察采矿过程或对坑道内的工作区进行监控。但是使用现有的系统不可能做到的是，用一台摄像机同时还能监测坑道的直线度，记录节式支架（Ausbaugestelle）和运输机的垂直偏差和水平偏差，自动控制节式支架的运动过程（回收、推进、置放）和/或自动监控采煤机。

本发明的任务在于，提供用于确定在地下矿井坑道中的设备的位置的方法和装置，它们可以做到上述这些。

通过独立权利要求，所述特征可实现此目的。

根据本发明提供一种用于确定地下矿井坑道中的设备的位置的方法，其中设备被理解成节式支架、运输机、采煤机或这些设备的组件。根据本发明，首先将摄像机布置在节式支架的顶盖区域，即摄像机的取景方向主要为出风方向或与出风方向相反。取景方向优选出风方向，因为这样可使污染最小化。在通常具有120至200个节式支架的坑道中，其中每个节式支架的宽约为1.5-2m，有意义的是，一台摄像机分别只能监控到坑道的一部分，这样一来通过提供多个相应布置的摄像机就可自动监控整个坑道。

在另一步骤中，摄像机要以如下方式定向，即使得所拍摄的摄像机图像的消失点不在中心而在摄像机图像的右上角区域或左上角区域。如此所得的消失线是一条尽量长的直线，并且通过自动识别图像可很好地确定，哪些设备位于（期望的）成直线的消失线以外。

将摄像机相应地调节好方向后，在摄像机图像区域中将位于沿坑道布置的设备上的标记有针对性地照亮，于是可通过电子分析在摄像机图像上并且因照亮而易于识别的标记来确定设备的位置。

所述标记例如可以是电发光器件，也可以是由电发光器件照亮的反射器。可通过改变亮度，也可用不同的颜色来实现标记的照亮。用于照亮标记的发光器件优选与坑道控制装置相连，电子分析器也与坑道控制装置相连。用这种方式可以针对性地控制摄像机像场中的发光器件，从而使得可自动识别设备的各组成部件（如顶盖、防护板基座、运输机组件）。这些组件可分别附上清晰可辨的标记，这些标记的照亮也可被间歇地控制。

电子分析（图像识别）在摄像机图像上的标记实现了确定设备的位置。由于摄像机是固定取向的，因此也可至少近似已知消失点的位置。由两条消失线来确定交点，通过这种方式可更准确地确定消失点。为此有必要的是，清楚地将在某些节式支架上定义的点识别出来，这通过根据本发明的方法有可能实现。通过针对性地照亮和在两相邻节式支架的已知距离可计算出一点到摄像机的距离。在笔直对齐的坑道中，图像中的各点（每个标记）预期位于定义好的位置。与相对于消失线的所预期的位置的偏差是一定范围内的偏差，通过比例因子可将这种偏差计算出来，其中比例因子考虑了在摄像机图像上的防护板间距的透视缩短。为此，通过自动图像分析可确定在该区域中的运输机的位置、防护板至运输机的距离、厚度（防护板的高度）和顶盖相对于运输机的位置。例如也可识别出，对于一节式支架（防护板），是否所有的采煤坑道伸展器（护帮板）进入坑道。此外，还可自动监控开采设备是否工作以及它是如何工作的。最后还可控制单个防护板的运行，即可以准确且自动监测出，防护板回收了多远、向前推进了多远以及防护板的顶盖是否又正常放置了。在放置好防护板后，摄像机也可从运输机的背面很好地识别出，运输机是否又在一条直线上。根据本发明，这时可通过适当的算法自动检测与期望的目标线（Solllinie）的偏差，从而使得可启动纠正措施。

根据本发明的另一方面，根据本发明的方法也可进行自动观测，在自动观测时与摄像机相连的控制装置根据开采设备的位置选择最适合相应任务的摄像机。开采设备（即刨煤机或者轧辊机）的位置可用根据本发明的方法通过图片分析来确定。可替代地或另外地（即冗余地），位置检测例如可通过红外技术来实现。此外通过冗余地检测开采设备的位置也可对用自动图片识别获得的开采设备的位置进行校对。在这些情况下，即借助自动图片识别来检测开采设备的位置会因大量灰尘形成或喷射而变得不可靠时，则冗余的位置检测可能是有利的。

如果开采设备的位置和各摄像机的位置已知的话，则可选择自动关联的视图，即一方面是为电子图片分析，另一方面是为给屏幕前的操作人员或监测人员显示。这种情况下有利的视图是指开采设备前的防护板区域（通过监测护帮板和/或顶盖的位置以防碰撞），开采设备区域（监测开采过程），开采设备后面的防护板区域（监测防护板的运行和拉动）和/或移动的运输机区域（监测运输机的背面）。