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作者：马凯;谢嘉成;郭鑫颖;王学文;王雪松;王丽杰;
单位：太原理工大学机械工程学院;煤矿综采装备山西省重点实验室;山西太重智能采矿装备技术有限公司;
摘要：针对液压支架浮动连接机构（FCM）无法直接获取各部件位姿且整体位姿获取精度受限的问题，提出了一种虚实融合的液压支架FCM位姿监测方法。通过安装在液压支架顶梁的相机采集FCM深度图像和RGB图像，生成真实点云的三维坐标信息并存储在指定文件中；文件转换后由Unity读取并创建对应坐标数据的方块，实现真实点云的映射；构建液压支架、FCM和刮板输送机的数字孪生体，在Unity中添加父子关系、物理引擎和碰撞体，创建虚拟相机来获取FCM推杆上表面的虚拟点云，使用迭代最近点（ICP）算法将推杆上表面虚拟点云和裁剪后的真实点云配准得到推杆平移旋转矩阵，将其转换为Unity驱动数据后驱动推杆运动并在父子关系、物理引擎和碰撞体的限制下带动FCM其余部件运动，实现FCM所有部件的位姿监测。实验结果表明：该方法监测的FCM推移量误差在3.5 cm以内，推杆俯仰角误差在1.1°以内，推杆偏转角误差在0.5°以内，连接头偏转角误差在0.8°以内，FCM位姿整体监测精度较高。
关键词：数字孪生;;虚实融合;;液压支架;;浮动连接机构;;位姿监测;;点云
基金资助：国家自然科学基金项目(52474178);; 山西省科技重大专项项目(202301010101002);; 山西省基础研究计划项目(202203021222123,202403021221045);; 中央引导地方科技发展资金资助项目(YDZJSX2022A014);; 山西省留学人员科技活动择优资助重点项目(20230008)
