一種懸臂式掘進(jìn)機(jī)位姿測(cè)量系統(tǒng)的快速布站和移站方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于煤礦用懸臂式掘進(jìn)機(jī)的位姿測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種懸臂式掘進(jìn) 機(jī)位姿測(cè)量系統(tǒng)的快速布站和移站方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的懸臂式掘進(jìn)機(jī)位姿測(cè)量方法是人工目視法，懸臂式掘進(jìn)機(jī)在煤巷中唯一的 參考來自于點(diǎn)激光指向儀。在懸臂式掘進(jìn)機(jī)后方安放1臺(tái)點(diǎn)激光指向儀（指示巷道設(shè)計(jì)方 向），其在煤巷前部掘進(jìn)斷面形成一個(gè)光斑，懸臂式掘進(jìn)機(jī)司機(jī)在作業(yè)中須以肉眼觀察掘進(jìn) 斷面上光斑的位置，時(shí)時(shí)注意巷道走向是否正確，全憑經(jīng)驗(yàn)來估計(jì)當(dāng)前掘進(jìn)機(jī)的位置和姿 態(tài)。隨著技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了大量的現(xiàn)代化位姿測(cè)量方式，但這些現(xiàn)代化的位姿測(cè)量方式都 有一定的缺點(diǎn)，其中包括布站、移站過程較為復(fù)雜。煤礦掘進(jìn)工作面屬于較危險(xiǎn)的工作環(huán) 境，如果布站、移站過程較為復(fù)雜，勢(shì)必會(huì)延長工作人員在危險(xiǎn)環(huán)境的工作時(shí)間，不利于煤 礦總體安全水平的提高。
[0003] 目前用于懸臂式掘進(jìn)機(jī)的位姿測(cè)量技術(shù)十分匱乏，有限的懸臂式掘進(jìn)機(jī)位姿測(cè)量 技術(shù)的布站和移站過程都極為復(fù)雜，不適用于煤礦掘進(jìn)工作面。因此提出一種基于現(xiàn)有某 種懸臂式掘進(jìn)機(jī)位姿測(cè)量技術(shù)的快速布站和快速移站方法，對(duì)提高煤礦總體安全系數(shù)，減 少人員傷亡，具有重大意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提出一種懸臂式掘進(jìn)機(jī)位姿測(cè)量系統(tǒng)的快速布站及快速移站 方法，可實(shí)現(xiàn)對(duì)懸臂式掘進(jìn)機(jī)位姿測(cè)量系統(tǒng)的快速布站以及對(duì)懸臂式掘進(jìn)機(jī)位姿的持續(xù)測(cè) 量?？焖俨颊痉椒O大的縮短了工人在危險(xiǎn)環(huán)境的工作時(shí)間?？焖僖普痉椒ㄌ岣吡嗽撐蛔?測(cè)量系統(tǒng)對(duì)懸臂式掘進(jìn)機(jī)位姿的測(cè)量持續(xù)性，不斷為懸臂式掘進(jìn)機(jī)控制提供數(shù)據(jù)，提高了 巷道成型質(zhì)量。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是利用專用的金屬排架安裝扇面激光接收器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)懸臂式 掘進(jìn)機(jī)位姿測(cè)量系統(tǒng)的快速布站和快速移站，主要包含以下內(nèi)容：
[0006] 1、一種用于煤礦用懸臂式掘進(jìn)機(jī)位姿測(cè)量系統(tǒng)快速布站的金屬排架，其特征在 于：包括橫桿（1)，豎桿（2)，扇面激光接收器固定卡（3)。
[0007] --橫桿（1)，其為矩形高強(qiáng)度金屬桿，用于安裝2個(gè)扇面激光接收器。其特點(diǎn)是中 部位置有三個(gè)螺孔，用于與豎桿連接。橫桿兩邊各有一段鏤空區(qū)，用于扇面激光接收器固定 環(huán)在橫桿上移動(dòng)。
[0008] --豎桿（2)，其為矩形高強(qiáng)度金屬桿，用于安裝1個(gè)扇面激光接收器。其特點(diǎn)是中 部位置有三個(gè)螺孔（稍大于橫桿上的螺孔），用于與橫桿連接。豎桿下部有一段鏤空區(qū)，用 于扇面激光接收器固定環(huán)在豎桿上移動(dòng)。同時(shí)豎桿上部有一卡環(huán)，連接錨桿。使整個(gè)金屬 排架能懸掛在巷道中。
[0009] --扇面激光接收器固定卡（3)，用于固定扇面激光接收器。其特點(diǎn)是呈半球狀，內(nèi) 部中空，底部安裝有磁鐵，能將球狀的扇面激光接收器吸住。其安裝在橫桿和豎桿上，能沿 橫桿和豎桿移動(dòng)，進(jìn)而使扇面激光接收器沿橫桿和豎桿做調(diào)整。
[0010] 2、一種用于煤礦用懸臂式掘進(jìn)機(jī)位姿測(cè)量系統(tǒng)的快速布站方法，其特征在于布站 過程包含以下步驟：
[0011] (1)在煤巷掘進(jìn)開始前，在懸臂式掘進(jìn)機(jī)扇面激光發(fā)射端所發(fā)射扇面激光作用范 圍內(nèi)的頂板（煤巷頂部）上打一錨桿。
[0012] (2)將3個(gè)扇面激光接收器安裝在金屬排架上，使其感光部分朝向排架前方。
[0013] (3)將安裝好的金屬排架用豎桿上的卡環(huán)固定在錨桿上，同時(shí)進(jìn)行上下調(diào)整，使其 處于扇面激光可照射范圍內(nèi)。
[0014] (4)用礦用激光全站儀等常規(guī)測(cè)量手段測(cè)得3個(gè)扇面激光接收器相對(duì)于空間大地 坐標(biāo)系的坐標(biāo)值，這3個(gè)扇面激光接收器確定的空間坐標(biāo)系即為初始基準(zhǔn)坐標(biāo)系。
[0015] 3、一種用于煤礦用懸臂式掘進(jìn)機(jī)位姿測(cè)量系統(tǒng)的快速移站方法，其特征在于布站 過程包含以下步驟：
[0016] (1)在完成懸臂式掘進(jìn)機(jī)位姿測(cè)量系統(tǒng)的布站后，懸臂式掘進(jìn)機(jī)開始進(jìn)行掘進(jìn)作 業(yè)。隨著懸臂式掘進(jìn)機(jī)向前移動(dòng)，扇面激光發(fā)射端與扇面激光接收端的距離逐漸擴(kuò)大，最終 脫離扇面激光有效作用范圍。
[0017] (2)在懸臂式掘進(jìn)機(jī)脫離扇面激光有效作用范圍前，取另一安裝好的金屬排架，前 移到離懸臂式掘進(jìn)機(jī)較近的位置。該前移金屬排架上3個(gè)扇面激光接收器確定的空間坐標(biāo) 系即為前移坐標(biāo)系。
[0018] (3)對(duì)前移坐標(biāo)系進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，使懸臂式掘進(jìn)機(jī)上固定三點(diǎn)在前移坐標(biāo)系中 的坐標(biāo)值化歸至初始基準(zhǔn)坐標(biāo)系。
[0019] (4)懸臂式掘進(jìn)機(jī)繼續(xù)向前掘進(jìn)，前移坐標(biāo)系成為新初始基準(zhǔn)坐標(biāo)系，這時(shí)可以取 下舊初始基準(zhǔn)坐標(biāo)系，待超出新初始基準(zhǔn)坐標(biāo)系的有效作用范圍后，將舊初始基準(zhǔn)坐標(biāo)系 作為前移坐標(biāo)系再向前移動(dòng)。如此反復(fù)，直至懸臂式掘進(jìn)機(jī)完成整個(gè)煤巷的掘進(jìn)。
[0020] 本發(fā)明的有益效果：①一種可行的懸臂式掘進(jìn)機(jī)位姿測(cè)量系統(tǒng)快速布站及快速移 站方法，提高了該位姿測(cè)量系統(tǒng)對(duì)懸臂式掘進(jìn)機(jī)位姿的測(cè)量持續(xù)性，不斷為懸臂式掘進(jìn)機(jī) 控制提供數(shù)據(jù)，提高了巷道成型質(zhì)量。②減少了工作人員在危險(xiǎn)環(huán)境的工作時(shí)間，大大提高 了煤礦總體安全系數(shù)。
【附圖說明】
[0021] 圖1為金屬排架結(jié)構(gòu)圖
[0022] 圖2為金屬排架安裝示意圖
[0023] 圖3為扇面激光測(cè)量系統(tǒng)移動(dòng)示意圖
[0024] 圖中：
[0025] 1:橫桿2:豎桿
[0026] 3 :扇面激光接收器固定卡 4 :扇面激光接收器
[0027] 5 :煤巷頂板 6 :銷桿
[0028] 具體實(shí)施方法
[0029] 本發(fā)明的技術(shù)方案是利用專用的金屬排架安裝扇面激光接收器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)懸臂式 掘進(jìn)機(jī)位姿測(cè)量系統(tǒng)的快速布站和快速移站，主要包含以下內(nèi)容：
[0030] 1、圖1所示為金屬排架，包括橫桿1，豎桿2,扇面激光接收器固定卡3。
[0031] -橫桿1，矩形高強(qiáng)度金屬桿，用于安裝2個(gè)扇面激光接收器。其特點(diǎn)是中部位置 有三個(gè)螺孔，用于與豎桿連接。橫桿兩邊各有一段鏤空區(qū)，用于扇面激光接收器固定環(huán)在橫 桿上移動(dòng)。
[0032] 一豎桿2,其為矩形高強(qiáng)度金屬桿，用于安裝1個(gè)扇面激光接收器。其特點(diǎn)是中部 位置有三個(gè)螺孔（稍大于橫桿上的螺孔），用于與橫桿連接。豎桿下部有一段鏤空區(qū)，用于 扇面激光接收器固定環(huán)在豎桿上移動(dòng)。同時(shí)豎桿上部