CN113137947A - 角度测量装置、姿态测控系统以及综采设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种角度测量装置、姿态测控系统以及综采设备，涉及综采设备姿态监控领域。角度测量装置用于测量综采设备执行机构的转动角度，包括第一定位板、第二定位板及角度传感器，第一定位板用于与待测执行机构固定连接，第二定位板用于与基准件固定连接，角度传感器具有转动部和固定部，固定部与第二定位板固定连接，转动部与第一定位板固定连接，且待测执行机构能够带动转动部绕固定部的轴线转动。该角度测量装置，分别使用第一定位板和第二定位板在待测执行机构和基准件设置测量基准，使用角度传感器测量综采设备执行机构的转动角度，角度传感器通过其转动部相对于固定部转过的角度，直接反应待测执行机构相对于基准件的转动角度，测量精度高。

Description

角度测量装置、姿态测控系统以及综采设备

技术领域

本发明涉及综采设备姿态监控的技术领域，具体而言，涉及一种角度测量装置、姿态测控系统以及综采设备。

背景技术

综采设备，即综合机械化采掘设备，包括采煤机械、掘进机械、综采工作面运输设备、液压支护设备等。

现有技术中，煤矿井下，液压支架机械部件的角度变化、采煤机机身的姿态变化以及掘进机摇臂的角度变化，通常都使用倾角传感器来采集信息。倾角传感器可以安全使用在煤矿、油田等有爆炸性气体的环境中，且测量的角度范围为0°～360°，能够满足用户对角度测量范围的需求。

但是，综采设备工作时处于动态环境中，受到的干扰多，受到的冲击大，本身振动大，使得倾角传感器的稳定周期比较长，叠加被控制执行机构受液压惯性的影响，所以倾角传感器对执行机构的角度测量精度低，进而根据倾角传感器的测量结果控制执行机构动作时，控制精度也低，不能满足现场生产的要求。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种角度测量装置，以解决现有技术中存在的综采设备工作时使用倾角传感器进行角度测量，倾角传感器的测量精度低，综采设备根据倾角传感器的测量结果控制执行机构动作，控制精度低，不能满足现场生产要求的技术问题。

本发明提供的角度测量装置，用于测量综采设备执行机构的转动角度，包括第一定位板、第二定位板以及角度传感器，所述第一定位板用于与待测执行机构固定连接，所述第二定位板用于与基准件固定连接，所述角度传感器具有转动部和固定部，所述固定部与所述第二定位板固定连接，所述转动部与所述第一定位板固定连接，且所述待测执行机构能够带动所述转动部绕所述固定部的轴线转动。

本发明提供的角度测量装置，能够产生以下有益效果：

本发明提供的角度测量装置，使用时，将第一定位板固定连接至待测执行机构，并使第一定位板与待测执行机构的转动面平行；将第二定位板固定设置于基准件；将角度传感器的转动部固定连接至第一定位板，固定部固定设置于第二定位板，且使固定部的轴线垂直于基准件的基准面；综采设备工作时，执行机构带动第一定位板在转动面内转动，第一定位板带动角度传感器的转动部相对其固定部转动，而角度传感器的转动部相对其固定部转过的角度，即为待测执行机构相对基准件的转动角度。

本发明提供的角度测量装置，分别使用第一定位板和第二定位板在待测执行机构和基准件设置测量基准，为准确测量奠定基础；再使用角度传感器测量综采设备执行机构的转动角度，角度传感器通过其转动部相对于固定部转过的角度直接反应待测执行机构相对于基准件的转动角度，受冲击等外界环境干扰的影响小，即使在受到的冲击大、振动大的情况下，也能够准确地进行测量，测量精度高，进而，根据该角度测量装置的测量结果控制执行机构动作时，对执行机构的控制精度也高，有利于满足现场生产要求。

进一步地，所述角度测量装置还包括万向联轴器，所述万向联轴器具有第一连接端和第二连接端，所述第一连接端与所述第一定位板固定连接，所述第二连接端与所述转动部固定连接。

此种设置形式下，待测执行机构与基准件之间使用柔性的万向联轴器进行传动连接，使得第一定位板在待测执行机构的安装位置范围，以及第二定位板在基准件的安装位置范围得以扩大，提高了该角度测量装置的适应性，扩大了该角度测量装置的使用范围。

进一步地，所述角度测量装置还包括连接板，所述连接板的一端与所述第一定位板固定连接，另一端与所述第一连接端固定连接。

进一步地，所述连接板与所述第一定位板可拆卸式固定连接。

进一步地，所述连接板与所述第一连接端可拆卸式固定连接。

本发明的第二个目的在于提供一种姿态测控系统，以解决现有技术中存在的综采设备工作时使用倾角传感器进行角度测量，倾角传感器的测量精度低，综采设备根据倾角传感器的测量结果控制执行机构动作，控制精度低，不能满足现场生产要求的技术问题。

本发明提供的姿态测控系统，包括至少一个所述的角度测量装置。

本发明提供的姿态测控系统，使用上述角度测量装置进行综采设备执行机构的转动角度的测量，即使在外界环境干扰多，综采设备受到的冲击大、振动大的情况下，也能够准确测量综采设备执行机构的转动角度，从而在控制执行机构动作时，对执行机构的控制精度也高，有利于满足现场工作要求。

进一步地，所述角度测量装置的数量为三个，三个所述角度测量装置分别测量所述待测执行机构绕第一水平轴线、第二水平轴线和竖直轴线的角度，所述第二水平轴线与所述第一水平轴线垂直。

本发明的第三个目的在于提供一种综采设备，以解决现有技术中存在的综采设备工作时使用倾角传感器进行角度测量，倾角传感器的测量精度低，综采设备根据倾角传感器的测量结果控制执行机构动作，控制精度低，不能满足现场生产要求的技术问题。

本发明提供的综采设备，包括所述的姿态测控系统。该综采设备具备上述的姿态测控系统的全部有益效果，故在此不再赘述。

进一步地，所述综采设备为液压支柱、采煤机或掘进机。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的角度测量装置的正视图；

图2为本发明实施例提供的角度测量装置的俯视图。

附图标记说明：

100-第一定位板；150-第一销轴；160-开口销；

200-连接板；250-第二销轴；

300-万向联轴器；310-第一连接端；320-第二连接端；

400-安装板；

500-第二定位板；

600-角度传感器；610-转动部；620-固定部。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例提供一种角度测量装置，用于测量综采设备的转动角度，如图1和图2所示，该角度测量装置包括第一定位板100、第二定位板500以及角度传感器600，第一定位板100用于与待测执行机构固定连接，第二定位板500用于与基准件固定连接，角度传感器600具有转动部610和固定部620，固定部620与第二定位板500固定连接，转动部610与第一定位板100固定连接，且待测执行机构能够带动转动部610绕固定部620的轴线转动。

本实施例提供的角度测量装置，使用时，将第一定位板100固定连接至待测执行机构，并使第一定位板100与待测执行机构的转动面平行；将第二定位板500固定设置于基准件；将角度传感器600的转动部610固定连接至第一定位板100，固定部620固定设置于第二定位板500，且使固定部620的轴线垂直于基准件的基准面；综采设备工作时，执行机构带动第一定位板100在转动面内转动，第一定位板100带动角度传感器600的转动部610相对其固定部620转动，而角度传感器600的转动部610相对其固定部620转过的角度，即为待测执行机构相对基准件的转动角度。

本实施例提供的角度测量装置，分别使用第一定位板100和第二定位板500在待测执行机构和基准件设置测量基准，为准确测量奠定基础；再使用角度传感器600测量综采设备执行机构的转动角度，角度传感器600通过其转动部610相对于固定部620转过的角度直接反应待测执行机构相对于基准件的转动角度，受冲击等外界环境干扰的影响小，即使在受到的冲击大、振动大的情况下，也能够准确地进行测量，测量精度高，进而，根据该角度测量装置的测量结果控制执行机构动作时，对执行机构的控制精度也高，有利于满足现场生产要求。

具体地，本实施例中，角度传感器600可以通过计数测量综采设备执行机构的转动角度，当其转动部610沿顺时针方向转过1/16圈时，角度传感器600的计数加一；当其转动部610沿逆时针方向转过1/16圈时，角度传感器600的计数减一；当需要重新测量时，可将角度传感器600的转动部610复位，同时计数归零。

具体地，本实施例中，如图2所示，角度测量装置还包括万向联轴器300，万向联轴器300具有第一连接端310和第二连接端320，第一连接端310与第一定位板100固定连接，第二连接端320与转动部610固定连接。此种设置形式下，万向联轴器300能够在一定的角度范围内准确地传递扭矩和运动，从而第一定位板100的转动轴线与角度传感器600的转动部610的转动轴线可以不重合，进而第一定位板100在待测执行机构的设置位置以及第二定位板500在基准件的设置位置均更加灵活，大大提高了布置该角度测量装置的便捷性，扩大了该角度测量装置的适用范围。

具体地，本实施例中，角度测量装置还包括安装板400，安装板400与第二定位板500可拆卸式固定连接，固定部620固定连接于安装板400。此种设置形式下，第二定位板500作为测量基准之一，当一次测量结束后，可以将第二定位板500保留于基准件，而将安装板400连通其上的角度传感器600等一起拆下，用于其他设备的角度测量。而且，将安装板400以及角度传感器600等一起拆下，大大简化了再次使用时的安装步骤，能够提高工作效率。

更具体地，本实施例中，角度传感器600的转动部610通过第一螺栓组件可拆卸式固定连接于万向联轴器300的第二连接端320，角度传感器600的固定部620通过第二螺栓组件可拆卸式固定连接于安装板400。

具体地，本实施例中，角度测量装置还包括连接板200，连接板200的一端与第一定位板100可拆卸式固定连接，另一端与第一连接端310可拆卸式固定连接。连接板200使得角度传感器600的固定部620的轴线能够向远离待测执行机构的方向移动，从而能够有效避免综采设备上其他装置与角度测量装置之间的相互干涉，而将连接板200的两端设置为与第一定位板100和万向联轴器300的第一连接端310均可拆卸的形式，便于更换不同长度的连接板200以适应不同的安装空间。

更具体地，本实施例中，如图2所示，连接板200与第一定位板100通过第一销轴150固定连接，且第一销轴150远离其头部的一端设置有开口销160，以对第一销轴150形成限位，预防第一销轴150脱离连接板200和第一定位板100。

继续如图2所示，本实施例中，连接板200与第一连接端310通过第二销轴250固定连接。

需要说明的是，在本申请的其他实施例中，连接板200的两端不限于与第一定位板100以及第一连接端310均可拆卸式固定连接，例如：连接板200还可以仅与第一定位板100可拆卸式连接，此时，第一定位板100作为测量基准之一，当一次测量结束后，可以将第一定位板100保留于待测执行机构，而将连接板200、万向联轴器300、安装板400以及角度传感器600等一起拆下，用于其他设备的角度测量，提高了利用率，同时大大简化了再次使用时的安装步骤，提高了工作效率。当然，在本申请的其他实施例中，连接板200也可以与第一定位板100以及第一连接端310均不可拆卸式固定连接。

本实施例中，连接板200和安装板400的初始位置关系可以为垂直、平行或任意夹角布置，使用者根据被测执行机构的转动面以及基准件的基准面的相对位置和角度确定即可。此外，需要说明的是，在本申请的其他实施例中，在被测执行机构的转动面以及基准件的基准面的相对位置和角度允许的情况下，本实施例提供的角度测量装置，还可以采用其他柔性连接结构或者采用刚性连接结构取代万向联轴器300，只要能够确保整个装置的准确转动即可。

本实施例还提供一种姿态测控系统，包括三个上述的角度测量装置，三个角度测量装置分别测量待测执行机构绕第一水平轴线、第二水平轴线和竖直轴线的角度，第二水平轴线与第一水平轴线垂直。

本实施例提供的姿态测控系统，使用上述角度测量装置进行综采设备执行机构的转动角度的测量，即使在外界环境干扰多，综采设备受到的冲击大、振动大的情况下，也能够准确测量综采设备执行机构的转动角度，从而在控制执行机构动作时，对执行机构的控制精度也高，有利于满足现场工作要求。

而采取三个角度测量装置对待测执行机构在正交空间内的姿态进行测量，能够满足多数场合的需求。当然，使用者可以根据具体需要设置姿态测控系统中角度测量装置的数量，例如，在本申请的其他实施例中，姿态测控系统中角度测量装置的数量可以为两个，两个角度测量装置分别测量待测执行机构绕第一水平轴线和第二水平轴线的转动角度。

还需要说明的是，本实施例中，姿态测控系统根据角度传感器600的测量结果控制执行结构动作的相关结构、原理等均为非常成熟的现有技术，本申请未对此进行任何改进，故在此不再赘述。

本实施例还提供一种综采设备，包括上述的姿态测控系统。

本实施例提供的综采设备，包括上述的姿态测控系统。该综采设备具备上述的姿态测控系统的全部有益效果，故在此不再赘述。

具体地，本实施例中，综采设备为液压支柱、采煤机或掘进机。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种角度测量装置，其特征在于，用于测量综采设备执行机构的转动角度，所述角度测量装置包括第一定位板(100)、第二定位板(500)以及角度传感器(600)，所述第一定位板(100)用于与待测执行机构固定连接，所述第二定位板(500)用于与基准件固定连接，所述角度传感器(600)具有转动部(610)和固定部(620)，所述固定部(620)与所述第二定位板(500)固定连接，所述转动部(610)与所述第一定位板(100)固定连接，且所述待测执行机构能够带动所述转动部(610)绕所述固定部(620)的轴线转动。

2.根据权利要求1所述的角度测量装置，其特征在于，所述角度测量装置还包括万向联轴器(300)，所述万向联轴器(300)具有第一连接端(310)和第二连接端(320)，所述第一连接端(310)与所述第一定位板(100)固定连接，所述第二连接端(320)与所述转动部(610)固定连接。

3.根据权利要求2所述的角度测量装置，其特征在于，所述角度测量装置还包括连接板(200)，所述连接板(200)的一端与所述第一定位板(100)固定连接，另一端与所述第一连接端(310)固定连接。

4.根据权利要求3所述的角度测量装置，其特征在于，所述连接板(200)与所述第一定位板(100)可拆卸式固定连接。

5.根据权利要求3所述的角度测量装置，其特征在于，所述连接板(200)与所述第一连接端(310)可拆卸式固定连接。

6.一种姿态测控系统，其特征在于，包括至少一个权利要求1-5任一项所述的角度测量装置。

7.根据权利要求6所述的姿态测控系统，其特征在于，所述角度测量装置的数量为三个，三个所述角度测量装置分别测量所述待测执行机构绕第一水平轴线、第二水平轴线和竖直轴线的角度，所述第二水平轴线与所述第一水平轴线垂直。

8.一种综采设备，其特征在于，包括权利要求6或7所述的姿态测控系统。

9.根据权利要求8所述的综采设备，其特征在于，所述综采设备为液压支柱、采煤机或掘进机。

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