CN114426042A - 矿井用定位系统以及定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种矿井用定位系统以及定位方法，所述矿井用定位系统包括轨道、行走组件和定位组件，轨道适于设在巷道内，行走组件与轨道配合，以便沿轨道的延伸方向移动，定位组件包括第一定位单元和多个第二定位单元，第一定位单元设在行走组件上，第二定位单元设在轨道上，多个第二定位单元沿轨道的延伸方向间隔设置，第一定位单元与轨道沿轨道的宽度方向间隔相对设置，第一定位单元可与第二定位单元配合，以便定位行走组件的位置坐标。本发明的矿井用定位系统具有定位准确、成本低廉、结构简单等优点。

Description

矿井用定位系统以及定位方法

技术领域

本发明涉及矿井施工领域，具体地，涉及一种矿井用定位系统以及定位方法。

背景技术

煤矿机电设备面临的环境十分恶劣，作业环境中空气湿度大、各种有害性腐蚀气体多、粉尘影响大。因此，煤矿智能化、工作面无人化的要求越来越高，需求越来越迫切。

相关技术中，煤矿井下各类装备缺乏自身定位及自动定向的问题，无法实现高效无人工作面开采。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种结构简单、定位准确、成本低廉的矿井用定位系统。

本发明的实施例提出一种定位简单、成本低廉的矿井用定位方法。

本发明实施例的矿井用定位系统包括：轨道，所述轨道适于设在巷道内；行走组件，所述行走组件与所述轨道配合，以便沿所述轨道的延伸方向移动；定位组件，所述定位组件包括第一定位单元和多个第二定位单元，所述第一定位单元设在所述行走组件上，所述第二定位单元设在所述轨道上，多个所述第二定位单元沿所述轨道的延伸方向间隔设置，所述第一定位单元与所述轨道沿所述轨道的宽度方向间隔相对设置，所述第一定位单元可与所述第二定位单元配合，以便定位所述行走组件的位置坐标。

本发明的矿井用定位系统，设置定位组件，通过定位组件的第一定位单元和第二定位单元的配合以获取煤矿井下轨道行走组件在轨道上乃至巷道中的精确位置，提高了行走组件的工作效率。

在一些实施例中，所述第一定位单元为扫描件，所述第二定位单元为标识件。

在一些实施例中，所述标识件具有所述轨道的位置坐标信息，所述扫描件扫描所述标识件可对所述行走组件进行定位。

在一些实施例中，所述标识件沿所述轨道的延伸方向等间隔设置，所述扫描件扫描所述标识件的个数以对所述行走组件进行定位。

在一些实施例中，所述扫描件为多个，多个所述扫描件设在所述行走组件上，多个所述扫描件的至少一个设在所述行走组件的一端，多个所述扫描件的至少另一个设在所述行走组件的另一端。

在一些实施例中，在正交于所述轨道的延伸方向的投影面内，所述轨道包括第一段、第二段和第三段，所述第一段和所述第二段均沿所述巷道的宽度方向延伸且沿所述巷道的高度方向间隔设置，所述第三段沿所述巷道的高度方向延伸，所述第三段的两端分别与所述第一段和所述第二段相连，多个所述第二定位单元设在所述第三段朝向所述第一定位单元的侧面上。

在一些实施例中，所述第一定位单元为标识件，所述第二定位单元为扫描件。

在一些实施例中，所述行走组件为巡检行走组件、采煤机、掘进机或掘锚一体机中的任一种。

本发明实施例的矿井用定位方法，采用上述实施例中任一项所述矿井用定位系统，所述方法包括如下步骤：S1：利用行走组件带动第一定位单元在轨道上运行；S2：在所述行走组件运行到定位组件的第二定位单元的位置时，所述行走组件驻车，所述定位组件的第一定位单元和所述定位组件的所述第二定位单元配合以对所述行走组件进行定位；S3：定位完毕后，重新启动所述行走组件，待到所述行走组件运行到下一个所述第二定位单元的位置时，重复步骤S2。

在一些实施例中，在S1步骤之前，利用全站仪对多个所述第二定位单元进行定位，并将其位置坐标储存在相应的所述第二定位单元中。

附图说明

图1是本发明实施例的矿井用定位系统的结构示意图。

图2是本发明实施例的矿井用定位系统的主视图

图3是本发明实施例的矿井用定位系统的测试图。

附图标记：

矿井用定位系统100；

轨道1；第一段11；第二段12；第一面121；第三段13；

行走组件2；壳体21；第一板段211；第二板段212；第一轮22；第二轮23；第二面24；弹性件25；

定位组件3；第一定位单元31；第二定位单元32。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的矿井用定位系统。

如图1-3所示，本发明实施例的矿井用定位系统包括轨道1、行走组件2和定位组件3轨道1适于设在巷道内。

行走组件2与轨道1配合，以便沿轨道1的延伸方向移动。由此，使得行走组件2通过轨道1在巷道运行。

定位组件3包括第一定位单元31和多个第二定位单元32，第一定位单元31设在行走组件2上，第二定位单元32设在轨道1上，多个第二定位单元32沿轨道1的延伸方向(如图1所示的左右方向)间隔设置，第一定位单元31与轨道1沿轨道1的宽度方向(如图1所示的前后方向)间隔相对设置，第一定位单元31可与第二定位单元32配合，以便定位行走组件2的位置坐标。

本发明的矿井用定位系统100，设置定位组件3，通过定位组件3的第一定位单元31和第二定位单元32的配合以获取煤矿井下轨道的行走组件2在轨道1上乃至巷道中的精确位置，为各种轨道1行走组件2提供自身定位基础，方便开展各自的正常工作，提高了行走组件2的工作效率。

在一些实施例中，第一定位单元31为扫描件，第二定位单元32为标识件。具体地，如图1-3所示，第一定位单元31为相机，第二定位单元32为二维码或条形码，通过相机扫描第二定位单元32，从而对行走组件2进行定位，而且二维码和条形码方便制作，使用范围广，便于实现定位，从而减小了定位组件3的加工制造成本。

可以理解的是，本发明的第一定位单元31和第二定位单元32并不限于此，例如第一定位单元31还可以是摄像机等其他可以采集信息的器件，例如第二定位单元32还可以是图案等具有信息的其他标识。

在一些实施例中，标识件具有轨道1的位置坐标信息，扫描件扫描标识件可对行走组件2进行定位。具体地，可根据实际需要设置相邻两个标识件之间的距离，且每个标识件记载有其精确的位置坐标，当扫描件扫描到标识件时，可通过标识件记载的信息，确定行走组件2的具体位置，从而对行走组件2起到定位的作用。

在一些实施例中，标识件沿轨道1的延伸方向等间隔设置，扫描件扫描标识件的个数以对行走组件2进行定位。具体地，相邻两个标识件的水平距离相等，且每个标识件记载的位置信息一样，通过扫描件扫描标识件的个数，从而确定行走组件2的位置距离。

在一些实施例中，扫描件为多个，多个扫描件设在行走组件2上，多个扫描件的至少一个设在行走组件2的一端，多个扫描件的至少另一个设在行走组件2的另一端。具体地，如图1-3所示，扫描件为两个，两个扫描件分别设在行走组件2的左右两端，通过两个扫描件对同一个标识件进行扫描，提高了定位组件3的准确性，减小了定位组件3的定位误差。

在一些实施例中，行走组件2包括壳体21、第一轮22和第二轮23。

第一轮22和第二轮23均可转动地设在壳体21内，第一轮22和第二轮23沿壳体21的宽度方向(如图所示的前后方向)间隔相对设置，至少部分轨道1穿设在壳体21内且设在第一轮22和第二轮23之间，以便第一轮22和第二轮23夹紧轨道1。具体地，如图3所示，壳体21为矩形套筒，壳体21的顶板包括第一板段211和第二板段212，第一板段211和第二板段212沿前后方向间隔设置，第一轮22通过第一轮22轴设在第一板段211的下端，第二轮23通过第二轮23轴设在第二板段212的下端，第一轮22和第二轮23沿前后方向间隔设在壳体21内以夹紧轨道1的外周侧，电机通过带传送带动第一轮22和第二轮23同步转动，且第一轮22和第二轮23的转动方向相反，从而使得第一轮22和第二轮23在轨道1的外周侧滚动，从而使得矿井用行走组件2沿左右方向移动。

在一些实施例中，在正交于轨道1的延伸方向的投影面内，轨道1包括第一段11、第二段12和第三段13，第一段11和第二段12均沿巷道的宽度方向延伸且沿巷道的高度方向(如图3所示的上下方向)间隔设置，第三段13沿巷道的高度方向延伸，第三段13的两端分别与第一段11和第二段12相连，多个第二定位单元32设在第三段13朝向第一定位单元31的侧面上。具体地，如图1-3所示，第一段11和第二段12沿上下方向间隔设置，第三段13的上方与第一段11相连，第三段13的下方与第二段12相连，使得轨道1大体呈工字型，第二定位单元32设在第三段13的后侧面，从而方便第二定位单元32和第一定位单元31配合，以便获取行走组件2的位置，且第二定位单元32安装于第三段13，不易被障碍物遮挡或损坏，调高了第二定位单元32的使用寿命。

在一些实施例中，第一轮22和第二轮23夹紧第三段13，第一段11适于巷道的顶板相连，第二段12穿设壳体21内，第二段12朝向壳体21的侧面为第一面121，壳体21朝向第二段12的侧面为第二面24，第一面121和第二面24沿壳体21的高度方向间隔设置。

具体地，如图1-3所示，第一段11和第二段12沿上下方向间隔设置，第三段13的上方与第一段11相连，第三段13的下方与第二段12相连，使得轨道1大体呈工字型，第一段11通过螺钉固定在巷道顶板上，第二段12和第三段13的下半段均穿设在壳体21内，且第二段12的下表面为第一面121，壳体21的内底面为第二面24，第一面121和第二面24沿上下方向间隔设置，从而防止第一面121和第二面24发生摩擦，延长了轨道1和壳体21的使用寿命

在一些实施例中，行走组件2还包括弹性件25，弹性件25的一端设在第二面24上，弹性件25的另一端与第一面121相抵，弹性件25具有驱动第三段13朝向远离第二面24的方向移动的弹性力。具体地，弹性件25为橡胶，且固定在壳体21的内低面上，弹性件25的上端与第二段12相抵，从而减少行走组件2在运动过程中的高程变化及颠簸，增加矿井用行走组件2行进中的稳定性。

在一些实施例中，第一定位单元31为标识件，第二定位单元32为扫描件。具体地，第一定位单元31为二维码或条形码，第二定位单元32为相机，通过相机扫描第一定位单元31，从而对行走组件2进行定位，而且二维码和条形码方便制作，使用范围广，便于实现定位，从而减小了定位组件3的加工制造成本。

在一些实施例中，行走组件2为巡检行走组件2、采煤机、掘进机或掘锚一体机中的任一种。由此，可对巡检行走组件2、采煤机、掘进机或掘锚一体机进行定位，及时掌握巡检行走组件、采煤机、掘进机或掘锚一体机的运行状态和位置。

本发明实施例的矿井用定位方法，采用上述实施例中任一项矿井用定位系统100，方法包括如下步骤：

S1：利用行走组件2带动第一定位单元31在轨道1上运行。具体地，如图1-3所示，第一定位单元31固定在行走组件2上，通过行走组件2带动第一定位单元31沿轨道1的延伸方向运行。

S2：在行走组件2运行到定位组件3的第二定位单元32的位置时，行走组件2驻车，定位组件3的第一定位单元31和定位组件3的第二定位单元32配合以对行走组件2进行定位。具体地，如图1-3所示，多个第二定位单元32沿巷道的延伸方向间隔设置，当行走组件2上的第一定位单元31运行到第二定位单元32时候，行走组件2停车，从而使得第一定位单元31对第二定位单元32进行扫描，从而得到第二定位单元32内记载的定位信息，从而得到行走组件2的位置坐标。

S3：定位完毕后，重新启动行走组件2，待到行走组件2运行到下一个第二定位单元32的位置时，重复步骤S2。

根据本发明实施例的矿井用定位方法，设置步骤S1、步骤S2和步骤S3，从而能够精准的对行走组件2进行定位，步骤简单、操作方便。

在一些实施例中，在S1步骤之前，利用全站仪对多个第二定位单元32进行定位，并将其位置坐标储存在相应的第二定位单元32中。由此，可通过全站仪对多个第二定位单元32进行定位并将其位置信息和坐标存储在第二定位单元32内，从而使得行走组件2的第一定位单元31能够精准的利用第二定位单元32进行定位。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种矿井用定位系统，其特征在于，包括：

轨道，所述轨道适于设在巷道内；

行走组件，所述行走组件与所述轨道配合，以便沿所述轨道的延伸方向移动；

定位组件，所述定位组件包括第一定位单元和多个第二定位单元，所述第一定位单元设在所述行走组件上，所述第二定位单元设在所述轨道上，多个所述第二定位单元沿所述轨道的延伸方向间隔设置，所述第一定位单元与所述轨道沿所述轨道的宽度方向间隔相对设置，所述第一定位单元可与所述第二定位单元配合，以便定位所述行走组件的位置坐标。

2.根据权利要求1所述的矿井用定位系统，其特征在于，所述第一定位单元为扫描件，所述第二定位单元为标识件。

3.根据权利要求2所述的矿井用定位系统，其特征在于，所述标识件具有所述轨道的位置坐标信息，所述扫描件扫描所述标识件可对所述行走组件进行定位。

4.根据权利要求2所述的矿井用定位系统，其特征在于，所述标识件沿所述轨道的延伸方向等间隔设置，所述扫描件扫描所述标识件的个数以对所述行走组件进行定位。

5.根据权利要求2所述的矿井用定位系统，其特征在于，所述扫描件为多个，多个所述扫描件设在所述行走组件上，多个所述扫描件的至少一个设在所述行走组件的一端，多个所述扫描件的至少另一个设在所述行走组件的另一端。

6.根据权利要求1所述的矿井用定位系统，其特征在于，在正交于所述轨道的延伸方向的投影面内，所述轨道包括第一段、第二段和第三段，所述第一段和所述第二段均沿所述巷道的宽度方向延伸且沿所述巷道的高度方向间隔设置，所述第三段沿所述巷道的高度方向延伸，所述第三段的两端分别与所述第一段和所述第二段相连，

多个所述第二定位单元设在所述第三段朝向所述第一定位单元的侧面上。

7.根据权利要求1所述的矿井用定位系统，其特征在于，所述第一定位单元为标识件，所述第二定位单元为扫描件。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的矿井用定位系统，其特征在于，所述行走组件为巡检行走组件、采煤机、掘进机或掘锚一体机中的任一种。

9.一种矿井用定位方法，其特征在于，采用上述权利要求1-8中任一项所述矿井用定位系统，所述方法包括如下步骤：

S1：利用行走组件带动第一定位单元在轨道上运行；

S2：在所述行走组件运行到定位组件的第二定位单元的位置时，所述行走组件驻车，所述定位组件的第一定位单元和所述定位组件的所述第二定位单元配合以对所述行走组件进行定位；

S3：定位完毕后，重新启动所述行走组件，待到所述行走组件运行到下一个所述第二定位单元的位置时，重复步骤S2。

10.根据权利要求9所述的矿井用定位方法，其特征在于，在S1步骤之前，利用全站仪对多个所述第二定位单元进行定位，并将其位置坐标储存在相应的所述第二定位单元中。

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