基于激光掃描的采煤機(jī)定位定姿系統(tǒng)的校準(zhǔn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種采煤機(jī)定位裝置，特別是一種基于激光掃描的采煤機(jī)定位定姿系統(tǒng)的校準(zhǔn)裝置。
[0002]背技術(shù)背景
[0003]煤炭依然然是我國(guó)現(xiàn)在的主題能源，但是由于地下環(huán)境惡劣、復(fù)雜，我國(guó)煤炭行業(yè)裝備的自動(dòng)化程度水平比較低等原因，我國(guó)煤炭行業(yè)事故頻發(fā)。
[0004]實(shí)現(xiàn)綜采面無(wú)人化，自動(dòng)化，是解決這一問(wèn)題的有效途徑，其中，對(duì)采煤機(jī)實(shí)現(xiàn)精確定位定姿尤為重要。利用現(xiàn)有的手段對(duì)采煤機(jī)實(shí)現(xiàn)定位定姿在動(dòng)輒幾百米的范圍內(nèi)整體定位精度普遍不高，因此，在端頭處利用一些手段對(duì)采煤機(jī)的位姿進(jìn)行校準(zhǔn)很有必要。目前已有的采煤機(jī)定位定姿校準(zhǔn)方法主要方法為:軌道里程計(jì)法、紅外法、超聲波反射法、慣性導(dǎo)航法以及無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)法。
[0005]上述方法中，軌道里程計(jì)法存在誤差較大，齒輪計(jì)數(shù)法存在累計(jì)誤差的問(wèn)題；紅外法由于底板其防護(hù)不平整，粉塵濃度過(guò)大，遮擋等問(wèn)題，使得接收器接收不到紅外信號(hào)；超聲波反射法主要由于非視距的原因，導(dǎo)致校準(zhǔn)精度偏低；慣性導(dǎo)航法由于慣性器件輸出隨時(shí)間漂移，積分運(yùn)算會(huì)造成誤差的累積，系統(tǒng)的初始化的時(shí)間稍長(zhǎng)等原因仍需改進(jìn)；因此，需要一種能夠應(yīng)對(duì)井下高濃度粉塵，并且誤差更小的校準(zhǔn)方法。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]技術(shù)問(wèn)題:本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于激光掃描的采煤機(jī)定位定姿的校準(zhǔn)裝置，解決煤礦井下綜采面下采煤機(jī)位姿校準(zhǔn)問(wèn)題。
[0007]技術(shù)方案:本實(shí)用新型的目是這樣實(shí)現(xiàn)的:基于激光掃描的采煤機(jī)定位定姿系統(tǒng)的裝置，包括旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)、激光信號(hào)接收模塊、數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)模塊和液壓支架；在采煤機(jī)上安裝激光信號(hào)接收模塊和數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)模塊，所述的激光信號(hào)接收模塊不少于兩個(gè)，記錄下每個(gè)激光信號(hào)接收模塊與采煤機(jī)的相對(duì)位置；數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)模塊激光信號(hào)接收模塊相連接；旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)安裝在液壓支架上，兩個(gè)液壓支架之間的距離小于50m ;將電子水平尺安置于綜采面兩個(gè)安裝有旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的液壓支架之間，利用電子水平尺確定已安置于液壓支架上的旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的相對(duì)位置，確定每個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)在整個(gè)采煤機(jī)定位系統(tǒng)中的位置坐標(biāo)；旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)工作，激光信號(hào)接收模塊接收到激光信號(hào)以及紅外光信號(hào)，與激光信號(hào)接收模塊相連接的數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)模接對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理與存儲(chǔ)，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸模塊，傳輸給采煤機(jī)控制中心。
[0008]所述的旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)包括:激光發(fā)射器、旋轉(zhuǎn)臺(tái)、伺服電機(jī)、紅外光發(fā)射器、無(wú)線輸電模塊、大傳動(dòng)齒輪和小傳動(dòng)齒輪；激光發(fā)射器安裝于旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，無(wú)線輸電線圈安裝于旋轉(zhuǎn)臺(tái)底部，電源轉(zhuǎn)換模塊與水平儀分別安裝于伺服電機(jī)兩邊，大傳動(dòng)齒輪安裝與伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，小傳動(dòng)齒輪安裝于旋轉(zhuǎn)臺(tái)的軸承上，大傳動(dòng)齒輪與小傳動(dòng)齒輪相互嚙合，紅外光發(fā)射器安裝與旋轉(zhuǎn)臺(tái)頂部。
[0009]有益效果:由于采用了上述方案，在采煤機(jī)機(jī)身上安裝激光信號(hào)接收模塊以及數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)模塊，按照兩個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)之間的距離小于50m的原則在選定的液壓支架頂梁下安裝旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)，通過(guò)在有效距離內(nèi)增強(qiáng)激光的能量，使得安裝在采煤機(jī)上的激光信號(hào)接收模塊在端頭處能夠接收到旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的激光信號(hào)；能夠隨著采煤機(jī)的移動(dòng)，移動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)，通過(guò)電子水平尺，計(jì)算出移動(dòng)后的旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的相對(duì)位置，換算到系統(tǒng)的初始位置坐標(biāo)；通過(guò)定位算法，排除漏檢情況，提高整體定位精度。
[0010]優(yōu)點(diǎn):該實(shí)用新型能夠適用于綜采面端頭處采煤機(jī)位姿的校準(zhǔn)，以各個(gè)激光信號(hào)到達(dá)的時(shí)間信號(hào)為測(cè)角技術(shù)，以相鄰旋轉(zhuǎn)臺(tái)的相對(duì)位置計(jì)算距離，具有穩(wěn)定的定位精度，而且傳感器具有靈活的部署方式，安裝方便。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型的采煤機(jī)位于綜采面位姿校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是本實(shí)用新型利用電子水平尺對(duì)旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)相對(duì)位置定位結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3是本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖4是本實(shí)用新型的系統(tǒng)原理框圖。
[0015]圖中:1、旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)；2、激光信號(hào)接收模塊；3、數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)模塊；4、采煤機(jī)；5、液壓支架；6、激光發(fā)射器；7、旋轉(zhuǎn)臺(tái)；8、伺服電機(jī)；9、紅外光發(fā)射器；10、無(wú)線輸電模塊；11、水平儀；12、電源轉(zhuǎn)換模塊；13、電子水平尺。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步的描述:
[0017]本實(shí)用新型的基于激光掃描的采煤機(jī)定位定姿系統(tǒng)的裝置包括:旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)1、激光信號(hào)接收模塊2、數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)模塊3和液壓支架5 ;在采煤機(jī)4上安裝激光信號(hào)接收模塊2和數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)模塊3，所述的激光信號(hào)接收模塊2不少于兩個(gè)，記錄下每個(gè)激光信號(hào)接收模塊2與采煤機(jī)4的相對(duì)位置；數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)模塊3激光信號(hào)接收模塊2相連接；旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)安裝在液壓支架I上，兩個(gè)液壓支架之間的距離小于50m ;將電子水平尺13安置于綜采面兩個(gè)安裝有旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的液壓支架之間，利用電子水平尺13確定已安置于液壓支架上的旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的相對(duì)位置，確定每個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)在整個(gè)采煤機(jī)定位系統(tǒng)中的位置坐標(biāo)；旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)工作，激光信號(hào)接收模塊接收到激光信號(hào)以及紅外光信號(hào)，與激光信號(hào)接收模塊相連接的數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)模接對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理與存儲(chǔ)，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸模塊，傳輸給采煤機(jī)控制中心。
[0018]所述的旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)包括:激光發(fā)射器6、旋轉(zhuǎn)臺(tái)7、伺服電機(jī)8、紅外光發(fā)射器9、無(wú)線輸電模塊10、大傳動(dòng)齒輪和小傳動(dòng)齒輪；激光發(fā)射器6安裝于旋轉(zhuǎn)臺(tái)7上，無(wú)線輸電線圈安裝于旋轉(zhuǎn)臺(tái)7底部，電源轉(zhuǎn)換模塊12與水平儀11分別安裝于伺服電機(jī)8兩邊，大傳動(dòng)齒輪安裝與伺服電機(jī)8的轉(zhuǎn)軸上，小傳動(dòng)齒輪安裝于旋轉(zhuǎn)臺(tái)7的軸承上，大傳動(dòng)齒輪與小傳動(dòng)齒輪相互嚙合，紅外光發(fā)射器9安裝與旋轉(zhuǎn)臺(tái)頂部。
[0019]工作過(guò)程:
[0020](I)在采煤機(jī)4上安裝大于兩個(gè)的激光信號(hào)接收模塊2，記錄下每個(gè)激光信號(hào)接收模塊與采煤機(jī)的相對(duì)位置；在采煤機(jī)上安裝數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)模塊3，并與安裝于采煤機(jī)上的激光信號(hào)接收模塊相連接；按照兩個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)I之間的距離小于50m的原則將旋轉(zhuǎn)臺(tái)安置于液壓支架上；利用電子水平尺確定已安置于液壓支架上的旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的相對(duì)位置，確定每個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)在整個(gè)采煤機(jī)定位系統(tǒng)中的位置坐標(biāo)；
[0021](2)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)伺服電機(jī)8通過(guò)傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)，激光發(fā)射器發(fā)射扇面激光，激光信號(hào)接收模塊接收到第一個(gè)扇面激光信號(hào)，記錄下此時(shí)的時(shí)間tl、tl’，激光信號(hào)接收模塊接收到第二個(gè)扇面激光信號(hào)，記錄下此時(shí)的時(shí)間t2、t2’，旋轉(zhuǎn)臺(tái)回到其實(shí)位置，紅外光發(fā)射器發(fā)射紅外光，激光信號(hào)接收模塊接收到紅外光信號(hào)，記錄下此時(shí)的時(shí)間t3、t3’ ；
[0022](3)數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)模塊通過(guò)系統(tǒng)算法，以及所設(shè)定的伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速500r/min，將記錄下的時(shí)間信號(hào)處理為位置信號(hào)坐標(biāo)，并且將位置信息進(jìn)行存儲(chǔ)，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸模塊，將位置坐標(biāo)信息傳輸給采煤機(jī)控制中心；
[0023](4)判斷采煤機(jī)在端頭處是否在至少在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的激光發(fā)射器照射范圍內(nèi)，如果是，則循環(huán)執(zhí)行步驟(2)-(3)，否則，操作步驟(5);
[0024](5)將采煤機(jī)縱向移動(dòng)方向的反方向的第一個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)向采煤機(jī)縱向移動(dòng)方向移動(dòng)，該旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)移動(dòng)后的位置與原采煤機(jī)縱向移動(dòng)方向的第一個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的距離小于50m，利用電子水平尺13確定出現(xiàn)采煤機(jī)縱向移動(dòng)方向的第一、第二個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的相對(duì)位置，同時(shí)轉(zhuǎn)換到整個(gè)定位定姿系統(tǒng)中的位置坐標(biāo)；
[0025](6)系統(tǒng)繼續(xù)工作，循環(huán)執(zhí)行步驟(2)-(5)，采煤機(jī)控制中心實(shí)時(shí)獲取采煤機(jī)的位姿信息。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于激光掃描的采煤機(jī)定位定姿系統(tǒng)的校準(zhǔn)裝置，其特征是:它包括旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)、激光信號(hào)接收模塊、數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)模塊和液壓支架；在采煤機(jī)上安裝激光信號(hào)接收模塊和數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)模塊，所述的激光信號(hào)接收模塊不少于兩個(gè)，記錄下每個(gè)激光信號(hào)接收模塊與采煤機(jī)的相對(duì)位置；數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)模塊激光信號(hào)接收模塊相連接；旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)安裝在液壓支架上，兩個(gè)液壓支架之間的距離小于50m ;將電子水平尺安置于綜采面兩個(gè)安裝有旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的液壓支架之間，利用電子水平尺確定已安置于液壓支架上的旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的相對(duì)位置，確定每個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)在整個(gè)采煤機(jī)定位系統(tǒng)中的位置坐標(biāo)；旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)工作，激光信號(hào)接收模塊接收到激光信號(hào)以及紅外光信號(hào)，與激光信號(hào)接收模塊相連接的數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)模接對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理與存儲(chǔ)，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸模塊，傳輸給采煤機(jī)控制中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光掃描的采煤機(jī)定位定姿系統(tǒng)的校準(zhǔn)裝置，其特征是:所述的旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)包括:激光發(fā)射器、旋轉(zhuǎn)臺(tái)、伺服電機(jī)、紅外光發(fā)射器、無(wú)線輸電模塊、大傳動(dòng)齒輪和小傳動(dòng)齒輪；激光發(fā)射器安裝于旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，無(wú)線輸電線圈安裝于旋轉(zhuǎn)臺(tái)底部，電源轉(zhuǎn)換模塊與水平儀分別安裝于伺服電機(jī)兩邊，大傳動(dòng)齒輪安裝與伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，小傳動(dòng)齒輪安裝于旋轉(zhuǎn)臺(tái)的軸承上，大傳動(dòng)齒輪與小傳動(dòng)齒輪相互嚙合，紅外光發(fā)射器安裝與旋轉(zhuǎn)臺(tái)頂部。
【專利摘要】一種基于激光掃描的采煤機(jī)定位定姿的校準(zhǔn)裝置，屬于采煤機(jī)定位裝置。在采煤機(jī)上安裝激光信號(hào)接收模塊和數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)模塊，所述的激光信號(hào)接收模塊不少于兩個(gè)，記錄下每個(gè)激光信號(hào)接收模塊與采煤機(jī)的相對(duì)位置；數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)模塊激光信號(hào)接收模塊相連接；旋轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)安裝在液壓支架上，兩個(gè)液壓支架之間的距離小于50m；方法是基于激光掃描技術(shù)，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)，激光向四周掃描，激光信號(hào)接收模塊接收到激光信號(hào)，記錄下時(shí)間信息信號(hào)處理模塊計(jì)算出采煤機(jī)此時(shí)的位置以及姿態(tài)信息，通過(guò)信號(hào)傳輸模塊將采煤機(jī)的位姿信息傳輸給采煤機(jī)控制中心。本實(shí)用新型掃描精度在50米范圍內(nèi)可達(dá)到厘米級(jí)，完全滿足對(duì)采煤機(jī)定位定姿精度的要求。
【IPC分類】G01C25-00
【公開(kāi)號(hào)】CN204479086
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520201780
【發(fā)明人】楊濱海, 趙勇濤, 李雪峰, 張智喆, 張務(wù)果
【申請(qǐng)人】中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年4月3日