CN204479086U - 基于激光扫描的采煤机定位定姿系统的校准装置 - Google Patents

Abstract

一种基于激光扫描的采煤机定位定姿的校准装置，属于采煤机定位装置。在采煤机上安装激光信号接收模块和数据处理存储模块，所述的激光信号接收模块不少于两个，记录下每个激光信号接收模块与采煤机的相对位置；数据处理存储模块激光信号接收模块相连接；旋转台系统安装在液压支架上，两个液压支架之间的距离小于50m；方法是基于激光扫描技术，伺服电机驱动旋转台，激光向四周扫描，激光信号接收模块接收到激光信号，记录下时间信息信号处理模块计算出采煤机此时的位置以及姿态信息，通过信号传输模块将采煤机的位姿信息传输给采煤机控制中心。本实用新型扫描精度在50米范围内可达到厘米级，完全满足对采煤机定位定姿精度的要求。

Description

基于激光扫描的采煤机定位定姿系统的校准装置

技术领域

本实用新型涉及一种采煤机定位装置，特别是一种基于激光扫描的采煤机定位定姿系统的校准装置。

背技术背景

煤炭依然然是我国现在的主题能源，但是由于地下环境恶劣、复杂，我国煤炭行业装备的自动化程度水平比较低等原因，我国煤炭行业事故频发。

实现综采面无人化，自动化，是解决这一问题的有效途径，其中，对采煤机实现精确定位定姿尤为重要。利用现有的手段对采煤机实现定位定姿在动辄几百米的范围内整体定位精度普遍不高，因此，在端头处利用一些手段对采煤机的位姿进行校准很有必要。目前已有的采煤机定位定姿校准方法主要方法为：轨道里程计法、红外法、超声波反射法、惯性导航法以及无线传感网络法。

上述方法中，轨道里程计法存在误差较大，齿轮计数法存在累计误差的问题；红外法由于底板其防护不平整，粉尘浓度过大，遮挡等问题，使得接收器接收不到红外信号；超声波反射法主要由于非视距的原因，导致校准精度偏低；惯性导航法由于惯性器件输出随时间漂移，积分运算会造成误差的累积，系统的初始化的时间稍长等原因仍需改进；因此，需要一种能够应对井下高浓度粉尘，并且误差更小的校准方法。

实用新型内容

技术问题：本实用新型的目的在于提供一种基于激光扫描的采煤机定位定姿的校准装置，解决煤矿井下综采面下采煤机位姿校准问题。

技术方案：本实用新型的目是这样实现的：基于激光扫描的采煤机定位定姿系统的装置，包括旋转台系统、激光信号接收模块、数据处理存储模块和液压支架；在采煤机上安装激光信号接收模块和数据处理存储模块，所述的激光信号接收模块不少于两个，记录下每个激光信号接收模块与采煤机的相对位置；数据处理存储模块激光信号接收模块相连接；旋转台系统安装在液压支架上，两个液压支架之间的距离小于50m；将电子水平尺安置于综采面两个安装有旋转台系统的液压支架之间，利用电子水平尺确定已安置于液压支架上的旋转台系统的相对位置，确定每个旋转台系统在整个采煤机定位系统中的位置坐标；旋转台系统工作，激光信号接收模块接收到激光信号以及红外光信号，与激光信号接收模块相连接的数据处理存储模接对信号进行处理与存储，通过数据传输模块，传输给采煤机控制中心。

所述的旋转台系统包括：激光发射器、旋转台、伺服电机、红外光发射器、无线输电模块、大传动齿轮和小传动齿轮；激光发射器安装于旋转台上，无线输电线圈安装于旋转台底部，电源转换模块与水平仪分别安装于伺服电机两边，大传动齿轮安装与伺服电机的转轴上，小传动齿轮安装于旋转台的轴承上，大传动齿轮与小传动齿轮相互啮合，红外光发射器安装与旋转台顶部。

有益效果：由于采用了上述方案，在采煤机机身上安装激光信号接收模块以及数据处理存储模块，按照两个旋转台之间的距离小于50m的原则在选定的液压支架顶梁下安装旋转台系统，通过在有效距离内增强激光的能量，使得安装在采煤机上的激光信号接收模块在端头处能够接收到旋转台系统的激光信号；能够随着采煤机的移动，移动旋转台系统，通过电子水平尺，计算出移动后的旋转台系统的相对位置，换算到系统的初始位置坐标；通过定位算法，排除漏检情况，提高整体定位精度。

优点：该实用新型能够适用于综采面端头处采煤机位姿的校准，以各个激光信号到达的时间信号为测角技术，以相邻旋转台的相对位置计算距离，具有稳定的定位精度，而且传感器具有灵活的部署方式，安装方便。

附图说明

图1是本实用新型的采煤机位于综采面位姿校准结构示意图。

图2是本实用新型利用电子水平尺对旋转台系统相对位置定位结构示意图。

图3是本实用新型的旋转台系统结构示意图。

图4是本实用新型的系统原理框图。

图中：1、旋转台系统；2、激光信号接收模块；3、数据处理存储模块；4、采煤机；5、液压支架；6、激光发射器；7、旋转台；8、伺服电机；9、红外光发射器；10、无线输电模块；11、水平仪；12、电源转换模块；13、电子水平尺。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的一个实施例作进一步的描述：

本实用新型的基于激光扫描的采煤机定位定姿系统的装置包括：旋转台系统1、激光信号接收模块2、数据处理存储模块3和液压支架5；在采煤机4上安装激光信号接收模块2和数据处理存储模块3，所述的激光信号接收模块2不少于两个，记录下每个激光信号接收模块2与采煤机4的相对位置；数据处理存储模块3激光信号接收模块2相连接；旋转台系统安装在液压支架1上，两个液压支架之间的距离小于50m；将电子水平尺13安置于综采面两个安装有旋转台系统的液压支架之间，利用电子水平尺13确定已安置于液压支架上的旋转台系统的相对位置，确定每个旋转台系统在整个采煤机定位系统中的位置坐标；旋转台系统工作，激光信号接收模块接收到激光信号以及红外光信号，与激光信号接收模块相连接的数据处理存储模接对信号进行处理与存储，通过数据传输模块，传输给采煤机控制中心。

所述的旋转台系统包括：激光发射器6、旋转台7、伺服电机8、红外光发射器9、无线输电模块10、大传动齿轮和小传动齿轮；激光发射器6安装于旋转台7上，无线输电线圈安装于旋转台7底部，电源转换模块12与水平仪11分别安装于伺服电机8两边，大传动齿轮安装与伺服电机8的转轴上，小传动齿轮安装于旋转台7的轴承上，大传动齿轮与小传动齿轮相互啮合，红外光发射器9安装与旋转台顶部。

工作过程：

(1)在采煤机4上安装大于两个的激光信号接收模块2，记录下每个激光信号接收模块与采煤机的相对位置；在采煤机上安装数据处理存储模块3，并与安装于采煤机上的激光信号接收模块相连接；按照两个旋转台系统1之间的距离小于50m的原则将旋转台安置于液压支架上；利用电子水平尺确定已安置于液压支架上的旋转台系统的相对位置，确定每个旋转台系统在整个采煤机定位系统中的位置坐标；

(2)两个旋转台系统伺服电机8通过传动齿轮带动旋转台，激光发射器发射扇面激光，激光信号接收模块接收到第一个扇面激光信号，记录下此时的时间t1、t1’,激光信号接收模块接收到第二个扇面激光信号，记录下此时的时间t2、t2’,旋转台回到其实位置，红外光发射器发射红外光，激光信号接收模块接收到红外光信号，记录下此时的时间t3、t3’；

(3)数据处理存储模块通过系统算法，以及所设定的伺服电机的转速500r/min，将记录下的时间信号处理为位置信号坐标，并且将位置信息进行存储，通过数据传输模块，将位置坐标信息传输给采煤机控制中心；

(4)判断采煤机在端头处是否在至少在两个旋转台系统的激光发射器照射范围内，如果是，则循环执行步骤(2)-(3)，否则，操作步骤(5)；

(5)将采煤机纵向移动方向的反方向的第一个旋转台系统向采煤机纵向移动方向移动，该旋转台系统移动后的位置与原采煤机纵向移动方向的第一个旋转台系统的距离小于50m，利用电子水平尺13确定出现采煤机纵向移动方向的第一、第二个旋转台系统的相对位置，同时转换到整个定位定姿系统中的位置坐标；

(6)系统继续工作，循环执行步骤(2)-(5)，采煤机控制中心实时获取采煤机的位姿信息。

Claims (2)

1.一种基于激光扫描的采煤机定位定姿系统的校准装置，其特征是：它包括旋转台系统、激光信号接收模块、数据处理存储模块和液压支架；在采煤机上安装激光信号接收模块和数据处理存储模块，所述的激光信号接收模块不少于两个，记录下每个激光信号接收模块与采煤机的相对位置；数据处理存储模块激光信号接收模块相连接；旋转台系统安装在液压支架上，两个液压支架之间的距离小于50m；将电子水平尺安置于综采面两个安装有旋转台系统的液压支架之间，利用电子水平尺确定已安置于液压支架上的旋转台系统的相对位置，确定每个旋转台系统在整个采煤机定位系统中的位置坐标；旋转台系统工作，激光信号接收模块接收到激光信号以及红外光信号，与激光信号接收模块相连接的数据处理存储模接对信号进行处理与存储，通过数据传输模块，传输给采煤机控制中心。

2.根据权利要求1所述的基于激光扫描的采煤机定位定姿系统的校准装置，其特征是：所述的旋转台系统包括：激光发射器、旋转台、伺服电机、红外光发射器、无线输电模块、大传动齿轮和小传动齿轮；激光发射器安装于旋转台上，无线输电线圈安装于旋转台底部，电源转换模块与水平仪分别安装于伺服电机两边，大传动齿轮安装与伺服电机的转轴上，小传动齿轮安装于旋转台的轴承上，大传动齿轮与小传动齿轮相互啮合，红外光发射器安装与旋转台顶部。