[发明专利]一种工程机械定位方法及系统

说明书

一种工程机械定位方法及系统，其中，该方法包括：步骤一、获取位于隧道内的工程机械上两个指定点在隧道空间坐标系内的坐标；步骤二、根据事先存储的两个指定点在工程机械空间坐标系内的坐标和两个指定点在隧道空间坐标系内的坐标进行坐标系变换，并根据变换结果确定工程机械在隧道空间坐标系内的位姿。由于工程机械坐标系内的坐标是事先确定并存储的，因此本定位方法以及系统也就可以通过直接进行数据读取来获得上述坐标数据，这样也就可以有效减少在对隧道内的工程机械进行定位所需要处理的数据量。

技术领域

本发明涉及工程机械定位技术领域，具体地说，涉及一种工程机械定位方法及系统。

背景技术

在隧道施工过程中，全智能凿岩台车位置是作为机械动作设计数据的基础，因此台车定位是对施工精度以及施工速度产生影响的重要因素。

目前对于工程台车定位的主要技术手段是通过专业测量人员利用全站仪进行测量。在测量过程中，需要专业测量人员利用全站仪并配合台车操作人员的调节来实现对台车的定位。这种定位方式的自动化程度低，其实施时需要专业测量人员的帮助，因此对于人为影响因素依赖程度大，而人为因素的存在也不可避免地会对最终的定位精度以及准确度造成影响。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种工程机械定位方法，所述方法包括：

步骤一、获取位于隧道内的工程机械上两个指定点在隧道空间坐标系内的坐标；

步骤二、根据事先存储的所述两个指定点在工程机械空间坐标系内的坐标和所述两个指定点在隧道空间坐标系内的坐标进行坐标系变换，并根据变换结果确定所述工程机械在所述隧道空间坐标系内的位姿。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤一中，利用全站仪测量所述工程机械上两个指定点在隧道空间坐标系内的坐标。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤一中，所述工程机械上两个指定点位置处分别设置有棱镜，利用全站仪分别测量两个棱镜在隧道空间坐标系内的坐标，从而得到上述两个指定点在隧道空间坐标系内的坐标。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤二中，

获取隧道空间坐标系绕水平轴到所述工程机械空间坐标系的旋转角度，得到水平轴旋转角度；

根据所述水平轴旋转角度，利用所述两个指定点在隧道空间坐标系内的坐标和在工程机械空间坐标系中的坐标确定出坐标系转换参数，并根据所述坐标系转换参数确定所述工程机械在所述隧道空间坐标系内的位姿。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤二中，根据如下表达式确定所述坐标系转换参数：

其中，(X,Y,Z)表示一点在隧道空间坐标系内的坐标，(x,y,z)表示一点在工程机械空间坐标系内的坐标，(Δx,Δy,Δz)表示隧道空间坐标系的原点与工程机械空间坐标系的原点之间的矢量，k表示比例系数，R_X(α)表示隧道空间坐标系到工程机械空间坐标系沿X轴旋转的变换矩阵，R_Y(β)表示隧道空间坐标系到工程机械空间坐标系沿Y轴旋转的变换矩阵，R_Z(γ)表示隧道空间坐标系到工程机械空间坐标系沿Z轴旋转的变换矩阵，α表示隧道空间坐标系绕X轴到工程机械空间坐标系的旋转角度，β表示隧道空间坐标系绕Y轴到工程机械空间坐标系的旋转角度，γ表示隧道空间坐标系绕Z轴到工程机械空间坐标系的旋转角度，其中，X轴和Y轴为水平轴。

根据本发明的一个实施例，利用倾斜仪确定所述水平轴旋转角度。

本发明还提供了一种工程机械定位系统，其特征在于，所述系统采用如上任一项所述的方法来对工程机械进行定位。

根据本发明的一个实施例，所述系统包括：