WO2023019808A1 - 一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法及系统 - Google Patents

一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
WO2023019808A1
WO2023019808A1 PCT/CN2021/135365 CN2021135365W WO2023019808A1 WO 2023019808 A1 WO2023019808 A1 WO 2023019808A1 CN 2021135365 W CN2021135365 W CN 2021135365W WO 2023019808 A1 WO2023019808 A1 WO 2023019808A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
offset
point cloud
cloud data
distance
mechanized mining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/CN2021/135365
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
张强
臧万顺
赵广浩
冯龙
苏金鹏
王博申
姜玉燕
赵进
刘文卓
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University of Science and Technology
Original Assignee
Shandong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University of Science and Technology filed Critical Shandong University of Science and Technology
Publication of WO2023019808A1 publication Critical patent/WO2023019808A1/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/03—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring coordinates of points
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/026—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring distance between sensor and object

Definitions

  • the present application relates to the field of offset measurement, and in particular to a method and system for measuring the offset of equipment moving up and down in a fully mechanized mining face.
  • coal seam of the fully mechanized mining face is naturally formed, and the thickness of the coal seam is unevenly distributed and has a certain slope. According to the different slopes, coal seams can be divided into near-horizontal layers, gently inclined layers, inclined layers, and steeply inclined layers.
  • fully mechanized mining equipment such as scraper conveyors will produce "up” or "downward” points in the direction of inclination of the coal mining face. The force caused the overlap and dislocation of the nose of the scraper conveyor, which became the fuse that caused the accident.
  • the degree of danger is proportional to the offset of the upward and downward movement, and when the scraper conveyor is continuously advancing, due to the accumulation of movement in the gap between the hydraulic support and the scraper conveyor connecting pin lug, and the error of the sensor, the upward movement of the scraper conveyor will occur. Glide excursion intensifies. If it cannot be checked and adjusted in time, it will lead to damage to the end drive part of the scraper conveyor, hydraulic support extrusion or upside down, push rod damage, cable damage, production interruption and other problems, which will lead to production stoppage. Since during the advancement of fully mechanized mining equipment, upward or downward deviation occurs at any time, and the offset changes in real time. Therefore, it is necessary to realize real-time testing of equipment upward and downward deviation for real-time adjustment.
  • the methods for measuring the offset of fully mechanized mining equipment mainly use laser ranging, ultrasonic ranging sensors and other equipment to directly measure the real-time distance between fully mechanized mining equipment and roadways.
  • laser ranging ultrasonic ranging sensors and other equipment to directly measure the real-time distance between fully mechanized mining equipment and roadways.
  • most of these ranging methods transmit the collected information to Computer processing, low measurement efficiency.
  • the embodiment of the present application provides a method and system for measuring the upward and downward displacement of fully mechanized mining face equipment, which is used to solve the following technical problem: the existing method for measuring the displacement of fully mechanized mining equipment has low measurement accuracy.
  • the embodiment of the present application provides a method for measuring the upward and downward displacement of fully mechanized mining face equipment.
  • the method includes: receiving the first point cloud data corresponding to the first roadway wall collected by the first laser radar; and receiving the second laser radar The collected second point cloud data corresponding to the second roadway wall; respectively performing filtering processing and surface fitting processing on the first point cloud data and the second point cloud data to obtain the first reference plane and the second reference plane plane; determining a first distance between the first lidar and the first reference plane, and a second distance between the second lidar and the second reference plane; based on the first distance determining a first offset from the pre-stored first standard distance, and determining a second offset based on the second distance and the pre-stored second standard distance; according to the first offset and the second The offset is used to determine the offset type of the fully mechanized mining equipment.
  • filtering processing and surface fitting processing are respectively performed on the first point cloud data and the second point cloud data to obtain a first reference plane and a second reference plane, specifically including: Performing Gaussian filtering on the first point cloud data to remove isolated points in the first point cloud data; and performing Gaussian filtering on the second point cloud data to remove isolated points in the second point cloud data point; through a preset algorithm, surface fitting is performed on the first point cloud data after Gaussian filtering to obtain the first reference plane; and, surface fitting is performed on the second point cloud data after Gaussian filtering Fitting to obtain the second datum plane.
  • Gaussian filtering is performed on the first point cloud data to remove isolated points in the first point cloud data; and Gaussian filtering is performed on the second point cloud data to remove all
  • surface fitting is performed on the first point cloud data after Gaussian filtering through a preset algorithm to obtain the first reference plane; and, the Gaussian filtering is performed on the
  • a first distance between the first laser radar and the first reference plane, and a second distance between the second laser radar and the second reference plane are determined , specifically including: establishing a first three-dimensional coordinate system with the first laser radar as the origin; based on the origin coordinates of the first three-dimensional coordinate system, and all point cloud data on the first reference plane in the first Three-dimensional coordinates in a three-dimensional coordinate system, determining the distance between the first laser radar and all point cloud data on the first reference plane, and determining the minimum value of the obtained distances as the first laser
  • a second three-dimensional coordinate system is established; based on the origin coordinates of the second three-dimensional coordinate system, and the second reference The three-dimensional coordinates of all point cloud data on the plane in the second three-dimensional coordinate system, determine the distance between the second laser radar and all point cloud data on the second reference plane, and obtain the distance
  • the minimum value of is determined as the second distance between the second lidar and
  • the first offset is determined based on the first distance and the pre-stored first standard distance
  • the second offset is determined based on the second distance and the pre-stored second standard distance
  • the amount specifically includes: before the operation of the fully mechanized mining equipment, determining the first standard distance between the first laser radar and the first reference plane, and determining the distance between the second laser radar and the second reference plane the second standard distance; storing the first standard distance and the second standard distance in memory; during the operation of the fully mechanized mining equipment, comparing the first distance with the first standard distance and Calculate the first difference, determine the absolute value of the first difference as the first offset; compare the second distance with the second standard distance and calculate the second difference, and calculate the The absolute value of the second difference is determined as the second offset.
  • determining the offset type of the fully mechanized mining equipment specifically includes: when the first distance is greater than the first When the standard distance and the second distance are less than the second standard distance, it is determined that the offset type of the fully mechanized mining equipment is glide offset; when the first distance is less than the first standard distance and the second distance is greater than In the case of the second standard distance, it is determined that the offset type of the fully mechanized mining equipment is an upward channeling offset; when the first distance is equal to the first standard distance and the second distance is equal to the second standard distance, It is determined that the fully mechanized mining equipment does not deviate.
  • the method further includes: When the mining equipment is offset, the first offset, the second offset and the offset type are sent to the control center of the fully mechanized mining equipment through the wireless communication module; In the case where the offset type of the mining equipment is sliding offset, the control center controls the fully-mechanized mining equipment to move the first offset amount to the first roadway wall; When the type is upward shifting and offsetting, the control center controls the fully mechanized mining equipment to move the second offset to the second roadway wall; the first offset, the second The offset, the offset type and the adjustment result of the control center to the fully mechanized mining equipment are sent to the display device and displayed on the display device.
  • the embodiment of the present application also provides a system for measuring the upward and downward displacement of fully mechanized mining face equipment.
  • the system includes: laser radar, including a first laser radar and a second laser radar, used to collect the first The first point cloud data of the roadway wall and the second point cloud data of the second roadway wall of the fully mechanized mining equipment; a processor for filtering the first point cloud data and the second point cloud data respectively and surface fitting processing to obtain the first reference plane and the second reference plane; and determine the first distance between the first laser radar and the first reference plane, and the second laser radar and the second reference The second distance of the plane; the processor is further configured to determine a first offset based on the first distance and a pre-stored first standard distance; and determine the first offset based on the second distance and a pre-stored second standard distance Two offsets; and based on the first offset and the second offset, determine the type of offset that occurs in the fully mechanized mining equipment; the fully mechanized mining equipment control center is used for according to the first offset The amount, the second offset amount
  • the first laser radar is installed on the first protective plate of the fully mechanized mining equipment
  • the second laser radar is installed on the second protective plate of the fully mechanized mining equipment
  • the first protective plate and the second protective plate are respectively installed at both ends of the fully mechanized mining equipment close to the roadway wall for protecting the fully mechanized mining equipment.
  • the 3D point cloud data of the roadway walls on both sides of the fully mechanized mining equipment is collected by the laser radar, and transmitted to the ARM processor for processing, and the distance between the fully mechanized mining equipment and the roadway walls on both sides is obtained.
  • the combination of the laser radar and the ARM processor is suitable for The accuracy of measuring the offset of fully mechanized mining equipment is higher, and there is no need to transmit data to a computer for processing, the data processing speed is faster, and the measurement efficiency is higher, which can adapt to the intelligent work requirements of fully mechanized mining face.
  • the ARM processor performs Gaussian filtering on the point cloud data collected by the lidar to filter out the dust generated by the fully mechanized mining face and reduce the error caused by the dust. Then through surface fitting, the uneven coal wall is fitted into a smooth reference plane, and then the distance between the lidar and the reference plane is calculated through three-dimensional coordinates. This method will avoid the impact caused by the uneven coal wall. The distance measurement problem can get a more realistic plane. The interference factors of dust and coal wall inequality are excluded, and the measurement accuracy of the distance between the lidar and the coal wall is also higher.
  • Fig. 1 is a flow chart of a method for measuring the upward and downward displacement of fully mechanized mining face equipment provided by an embodiment of the present application;
  • Fig. 3 is a schematic structural diagram of a fully-mechanized mining face equipment upsliding and downsliding offset measurement system provided by an embodiment of the present application;
  • Fig. 4 is a schematic structural diagram of a fully mechanized mining face equipment provided by an embodiment of the present application for moving up and down, and measuring equipment for offset;
  • Fig. 1 is a flow chart of a method for measuring the upswing and downswing offset of fully mechanized mining face equipment provided by the embodiment of the present application. As shown in Fig. 1, the method specifically includes S101-S106:
  • the processor is an ARM processor.
  • the ARM processor collects the first point cloud data corresponding to the first roadway wall of the fully mechanized mining equipment in real time through the first laser radar installed on the first protective plate of the fully mechanized mining equipment, and through the first laser radar installed on the second protective plate of the fully mechanized mining equipment The second laser radar collects the second point cloud data corresponding to the second roadway wall of the fully mechanized mining equipment in real time.
  • the fully mechanized mining equipment is used for coal collection at the coal mining face.
  • a laser radar is installed on the left and right sides of the fully mechanized mining equipment to measure the distance between the two sides of the fully mechanized mining equipment and the left and right roadway walls.
  • the ARM processor receives the point cloud data returned by the two lidars in real time.
  • the fully mechanized mining equipment mainly includes a scraper conveyor 9 , a bottom adjustment hydraulic cylinder 10 , a first hydraulic support 4 , a second hydraulic support 5 and a third hydraulic support 6 .
  • the first protective plate 3 and the second protective plate 7 are respectively installed on both sides of the fully mechanized mining equipment, and the first laser radar 2 is installed on the first protective plate 3 , and the second laser radar 8 is installed on the second protective plate 7 .
  • the first laser radar 2 collects the 3D point cloud data of the first roadway wall in real time, and the second laser radar collects the 3D point cloud data of the second roadway wall in real time.
  • the roadway wall on the side closer to the first laser radar is the first roadway wall
  • the roadway wall on the side closer to the second laser radar is the second roadway wall.
  • the left-right relationship in FIG. 2 does not represent the real left-right relationship, but is only used to indicate the positional relationship of the components.
  • the ARM processor performs filtering processing and surface fitting processing on the first point cloud data and the second point cloud data respectively, so as to obtain a first reference plane and a second reference plane.
  • the ARM processor After receiving the point cloud data of the roadway walls on both sides collected by the two lidars, the ARM processor performs Gaussian filtering on the point cloud data of the roadway walls on both sides to remove isolated points in the point cloud data. Through the preset surface fitting algorithm, surface fitting is performed on the point cloud data after Gaussian filtering to obtain the corresponding reference plane.
  • it can be based on Get the two-dimensional Gaussian filter weight function h(x,y); where, x represents the x coordinate of the point cloud data deviating from the center of the two-dimensional Gaussian filter weight function, y represents the y coordinate of the point cloud data deviating from the center of the two-dimensional Gaussian filter weight function, ⁇ xc and ⁇ yc represent the cut-off wavelength of the low-pass Gaussian filter ;
  • the two-dimensional Gaussian filter function w(x, y) is discretized to obtain the two-dimensional discrete Gaussian filter process formula:
  • g and k are the discrete calculation coefficients required for calculating the Gaussian evaluation datum w
  • the range of g is g 1 ⁇ g 2
  • the range of k is k 1 ⁇ k 2
  • i g 1 ,...,L x -g 2
  • j k 1 ,...,L y -k 2
  • L x and L y are sampling data points
  • ⁇ x, ⁇ y are sampling intervals
  • Two-dimensional Gaussian filtering is performed on the point cloud data of the roadway wall to retain effective three-dimensional point cloud data and filter out the collected dust point cloud data.
  • the ARM processor determines a first distance between the first laser radar 2 and the first reference plane, and a second distance between the second laser radar 8 and the second reference plane.
  • the first three-dimensional coordinate system is established with the first laser radar 2 as the origin
  • the second three-dimensional coordinate system is established with the second laser radar 8 as the origin.
  • determine the three-dimensional coordinates of all the fitted point cloud data on the first reference plane and in the second three-dimensional coordinate system, determine all the fitted point cloud data on the second reference plane three-dimensional coordinates.
  • the coordinate axes of the first three-dimensional coordinate system and the second three-dimensional coordinate system can be the same as those of the earth coordinate system, or can point to any three mutually perpendicular directions, which can be set according to actual needs. This application The embodiment does not limit this.
  • the minimum value of all coordinate distances obtained is the first distance between the first laser radar 2 and the first reference plane.
  • the second laser radar 8 and the second reference plane calculate the second laser radar 8 and the second reference plane
  • the coordinate distances of all the point cloud data above, the minimum value of all the obtained coordinate distances is the second distance between the second laser radar 8 and the second reference plane. If you need to get the actual distance between the lidar and the datum plane, you can multiply the calculated coordinate distance by the unit length of the three-dimensional coordinate system.
  • the ARM processor determines a first offset based on the first distance and the prestored first standard distance, and determines a second offset based on the second distance and the prestored second standard distance.
  • the ARM processor first determines the first standard distance between the first laser radar 2 and the first reference plane according to the process shown in S101-S103, and determines the distance between the second laser radar 8 and the second reference plane. The second standard distance of the reference plane, and save the first standard distance and the second standard distance in the memory of the ARM processor.
  • the ARM processor compares the calculated first distance with the first standard distance in the memory in real time and calculates the first difference between the two, the absolute value of the first difference is is the first offset.
  • the ARM processor also compares the calculated second distance with the second standard distance in real time and calculates a second difference between them, and the absolute value of the second difference is the second offset.
  • the first offset is 2 cm.
  • the ARM processor determines the offset type of the fully mechanized mining equipment according to the first offset and the second offset.
  • the offset type of the fully mechanized mining equipment is glide offset; when the first distance is less than the first standard distance and the second distance In the case of greater than the second standard distance, it is determined that the offset type of the fully mechanized mining equipment is upward shifting; when the first distance is equal to the first standard distance and the second distance is equal to the second standard distance, it is determined that the fully mechanized mining equipment does not Offset occurs.
  • the pre-stored first standard distance is A and the second standard distance is B. Then if a>A and b ⁇ B, it is judged that the fully-mechanized mining equipment has slipped and shifted. If a ⁇ A and b>B, it is judged that the device has shifted up.
  • the first distance can also be b, and the second distance can also be a. Therefore, which direction the upward and downward offsets are offset depends on which direction the staff sets the laser radar as the first. lidar.
  • the ARM processor sends the first offset, the second offset and the offset type to the control center of the fully mechanized mining equipment when the fully mechanized mining equipment is offset, so that the control center can adjust the fully mechanized mining equipment in real time .
  • the first offset, the second offset and the offset type are sent to the control center of the fully mechanized mining equipment through the wireless communication module.
  • the control center controls the fully mechanized mining equipment to move toward the first roadway wall by a first offset amount.
  • the control center controls the fully mechanized mining equipment to move to the second roadway wall by a second offset amount.
  • the fully-mechanized mining equipment if the information received by the control center is that the fully-mechanized mining equipment produces a sliding offset, and the first offset is 3 cm, then the fully-mechanized mining equipment is controlled to move 3 cm toward the first roadway wall. If the information received by the control center is that the fully-mechanized mining equipment generates upward shifting, and the second offset is 3 cm, then the fully-mechanized mining equipment is controlled to move 3 cm to the second roadway wall.
  • the first offset and the second offset are the same, for example, the left side of the fully mechanized mining equipment is offset by 3 cm to the left, and the right side is also Will be offset 3cm to the left.
  • the adjustment of the downward offset is based on the first offset
  • the adjustment of the upward offset is based on the second offset.
  • the ARM processor sends the results of the real-time calculated first offset, second offset, offset type, and control center adjustment to the fully mechanized mining equipment to the display device, and displays them in the display device, so that The staff checks the status of fully mechanized mining equipment.
  • Fig. 3 is a schematic structural diagram of a fully mechanized mining face equipment upsliding and downsliding offset measurement system provided by the embodiment of the present application. As shown in Fig. 3, the system includes:
  • the first laser radar 310 and the second laser radar 320 are used to collect the first point cloud data of the first roadway wall of the fully mechanized mining equipment and the second point cloud data of the second roadway wall of the fully mechanized mining equipment in real time.
  • the first laser radar 310 is installed on the first protective plate of the fully mechanized mining equipment
  • the second laser radar 320 is installed on the second protective plate of the fully mechanized mining equipment.
  • the first protective plate and the second protective plate are respectively installed at both ends of the fully mechanized mining equipment close to the roadway wall, and are used to protect the fully mechanized mining equipment from being worn by the roadway wall.
  • the ARM processor 330 is configured to perform filter processing and surface fitting processing on the first point cloud data and the second point cloud data respectively to obtain the first reference plane and the second reference plane; and determine the first laser radar and the first reference The first distance of the plane, and the second distance between the second lidar and the second reference plane; the ARM processor is also used to determine the first offset based on the first distance and the pre-stored first standard distance; based on the second distance Determine the second offset from the pre-stored second standard distance; and determine the offset type of the fully mechanized mining equipment based on the first offset and the second offset.
  • the first point cloud data and the second point cloud data are subjected to filtering processing and surface fitting processing respectively to obtain the first reference plane and the second reference plane, which specifically includes: performing Gaussian filtering on the first point cloud data to remove the second The isolated points in the point cloud data; and, Gaussian filtering is performed on the second point cloud data to remove the isolated points in the second point cloud data; the surface is surfaced on the first point cloud data after Gaussian filtering by a preset algorithm Fitting to obtain a first reference plane; and performing surface fitting on the second point cloud data after Gaussian filtering to obtain a second reference plane.
  • determining the first distance between the first laser radar and the first reference plane, and the second distance between the second laser radar and the second reference plane specifically includes: taking the first laser radar as the origin, establishing the first Three-dimensional coordinate system; based on the origin coordinates of the first three-dimensional coordinate system and the three-dimensional coordinates of all point cloud data on the first reference plane in the first three-dimensional coordinate system, determine the first lidar and all points on the first reference plane The distance of the cloud data, and determine the minimum value in the obtained distance as the first distance between the first laser radar and the first reference plane; take the second laser radar as the origin, establish a second three-dimensional coordinate system; based on the second The origin coordinates of the three-dimensional coordinate system, and the three-dimensional coordinates of all point cloud data on the second datum plane in the second three-dimensional coordinate system, determine the distance between the second lidar and all point cloud data on the second datum plane, and A minimum value among the obtained distances is determined as a second distance between the second lidar and the second reference plane.
  • determining the offset type of the fully mechanized mining equipment specifically includes: when the first distance is greater than the first standard distance and the second distance is smaller than the second standard distance, Determining that the offset type of fully mechanized mining equipment is downward offset; when the first distance is less than the first standard distance and the second distance is greater than the second standard distance, determine that the offset type of fully mechanized mining equipment is upward channel offset; When the first distance is equal to the first standard distance and the second distance is equal to the second standard distance, it is determined that the fully mechanized mining equipment does not deviate.
  • the ARM processor 330 includes a data processing module and a communication module, and the laser radar uses the corresponding communication module to communicate with the ARM processor 330 to enhance the anti-interference ability in data transmission.
  • Fig. 4 is a schematic structural diagram of a fully mechanized mining face equipment provided in the embodiment of the present application for moving up and down sliding offset measurement equipment. As shown in Fig. 4, the equipment includes:
  • At least one processor and, a memory connected in communication with the at least one processor; wherein, the memory stores instructions executable by the at least one processor, and the instructions are executed by the at least one processor, so that the at least one processor can perform S101- Any step in S106.
  • each embodiment in the present application is described in a progressive manner, the same and similar parts of each embodiment can be referred to each other, and each embodiment focuses on the differences from other embodiments.
  • the description is relatively simple, and for relevant parts, please refer to part of the description of the method embodiments.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本申请实施例公开了一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法，方法包括：接收第一激光雷达采集的第一巷道壁对应的第一点云数据；以及，接收第二激光雷达采集的第二巷道壁对应的第二点云数据；分别对第一点云数据与第二点云数据进行滤波处理以及曲面拟合处理，得到第一基准平面与第二基准平面；确定第一激光雷达与第一基准平面之间的第一距离，以及第二激光雷达与第二基准平面之间的第二距离；基于第一距离与预存的第一标准距离，确定第一偏移量，以及基于第二距离与预存的第二标准距离，确定第二偏移量；根据第一偏移量以及第二偏移量，确定综采设备发生的偏移类型。用以解决现有的综采设备偏移量测量方法的测量精度低的技术问题。

Description

一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法及系统 技术领域
本申请涉及偏移测量领域，尤其涉及一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法及系统。
本申请要求于2021年08月19日提交中国专利局、申请号为202110955008.3、发明名称为"一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法及系统"的中国专利申请的优先权,其全部内容通过引用结合在本申请中。
背景技术
煤矿综采工作面的煤层都是天然形成的，煤层厚度分布不均，且具有一定的坡度。根据坡度的不同，可将煤层分为近水平层、缓倾斜层、倾斜层、急倾斜层。在不同工作面的煤炭采集过程中，刮板输送机等综采设备在重力、推力等因素的作用下，会在采煤工作面倾斜的方向上，产生“向上”或“向下”的分力，造成刮板运输机机头处搭接错位，成为引发事故发生的导火索。危险程度与上窜下滑的偏移量成正比，且在刮板输送机连续推进时，由于液压支架与刮板输送机连接销耳间隙窜动量的累积，以及传感器误差，导致刮板运输机上窜下滑偏移加剧。如果不能及时加以检查以及调整，将导致刮板输送机的端头驱动部损坏、液压支架挤架或倒架、推杆损坏、电缆损坏、生产中断等问题继而导致停产。由于在综采设备推进过程中，发生上窜或者下滑偏移是随时的，偏移量是实时发生变化的，因此，需要实现对于设备上窜下滑偏移的实时测试，以便进行实时调整。
目前，对于综采设备偏移量测量方法主要通过激光测距、超声波测距传感器等设备直接测量综采设备与巷道的实时距离，一方面，由于这些测距方法多数是将采集的信息传输到计算机进行处理，测量效率低。另一方面，综采工作面在有设备工作时会出现粉尘，一般的光原理测距仪器会把粉尘扫描进去，有一定的概率将扫描到的粉尘当作巷道的侧壁，导致测量精度大大降低，且煤矿巷道的侧壁是凹凸不平的，如果只测量巷道侧壁上一个点的距离并不能代表综采设备与巷道的真实距离，也会导致偏移量的测量出现偏差。
发明内容
本申请实施例提供了一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法及系统，用于解决如下技术问题：现有的综采设备偏移量测量方法的测量精度低。
为实现上述技术目的，本申请采用下述技术方案：
本申请实施例提供了一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法，方法包括：接收第一激光雷达采集的第一巷道壁对应的第一点云数据；以及，接收第二激光雷达采集的第二巷道壁对应的第二点云数据；分别对所述第一点云数据与所述第二点云数据进行滤波处理以及曲面拟合处理，以得到第一基准平面与第二基准平面；确定所述第一激光雷达与所述第一基准平面之间的第一距离，以及所述第二激光雷达与所述第二基准平面之间的第二距离；基于所述第一距离与预存的第一标准距离，确定第一偏移量，以及基于所述第二距离与预存的第二标准距离，确定第二偏移量；根据所述第一偏移量以及所述第二偏移量，确定所述综采设备发生的偏移类型。
在一种可行的实施方式中，分别对所述第一点云数据与所述第二点云数据进行滤波处理以及曲面拟合处理，以得到第一基准平面与第二基准平面，具体包括：对所述第一点云数据进行高斯滤波，去除所述第一点云数据中的孤立点；以及，对所述第二点云数据进行高斯滤波，去除所述第二点云数据中的孤立点；通过预设算法，对进行高斯滤波后的所述第一点云数据进行曲面拟合，得到所述第一基准平面；以及，对进行高斯滤波后的所述第二点云数据进行曲面拟合，得到所述第二基准平面。
在一种可行的实施方式中，对所述第一点云数据进行高斯滤波，去除所述第一点云数据中的孤立点；以及，对所述第二点云数据进行高斯滤波，去除所述第二点云数据中的孤立点，具体包括：根据
Figure PCTCN2021135365-appb-000001
得到二维高斯滤波权函数h(x,y)；其中，
Figure PCTCN2021135365-appb-000002
x代表偏离二维高斯滤波权函数中心的点云数据的x坐标，y代表偏离二维高斯滤波权函数中心的点云数据的y坐标，λ xc以及λ yc代表低通高斯滤波器的截止波长；根据w(x,y)＝∫∫z(x-ξ,y-η)h(ξ,η)dξdη，得到二维高斯滤波函数w(x,y)；其中，ξ、η为卷积积分所需的微分变量，z(x-ξ,y-η)为原始点云数据；将所述二维高斯滤波函数w(x,y)离散化，得到二维离散高斯滤波过程公式：
Figure PCTCN2021135365-appb-000003
其中，g、k为计算高斯评定基准面w所需的离散计算系数，g的范围为g 1～g 2，k的范围为k 1～k 2；其中，i＝g 1,...,L x-g 2，j＝k 1,...,L y-k 2，L x和L y为采样数据点；Δx、Δy为采样间隔；通过所述二维离散高斯滤波过程公式w(x i,y i)，对所述第一点云数据以及所述第二点云数据进行二维高斯滤波。
在一种可行的实施方式中，通过预设算法，对进行高斯滤波后的所述第一点云数据进行曲面拟合，得到所述第一基准平面；以及，对进行高斯滤波后的所述第二点云数据进行曲面拟合，得到所述第二基准平面，具体包括：对于滤波后的点云数据点列Q j,k(j＝1,2,...,n；k＝1,2,...e)，分别按照下标j和k的顺序，构造单增的参数序列{m j}以及{p k}；根据所述参数序列{m j}以及{p k}，构造B样条基函数{A j,c(m)}、{A k,x(p)}；根据对n行点云数据的一元函数拟合公式
Figure PCTCN2021135365-appb-000004
得到每一行点云数据的r个空间点列
Figure PCTCN2021135365-appb-000005
根据对r列空间点列
Figure PCTCN2021135365-appb-000006
的一元函数拟合的公式
Figure PCTCN2021135365-appb-000007
得到中间参数l zk，再对所述中间参数l zk进行求和计算，得到控制顶点l jk；根据
Figure PCTCN2021135365-appb-000008
分别对所述第一点云数据以及所述第二点云数据进行曲面拟合，得到所述第一基准平面以及所述第二基准平面。
在一种可行的实施方式中，确定所述第一激光雷达与所述第一基准平面之间的第一距离，以及所述第二激光雷达与所述第二基准平面之间的第二距离，具体包括：以所述第一激光雷达为原点，建立第一三维坐标系；基于所述第一三维坐标系的原点坐标，以及所述第一基准平面上的所有点云数据在所述第一三维坐标系中的三维坐标，确定所述第一激光雷达与所述第一基准平面上的所有点云数据的距离，并将得到的所述距离中的最小值确定为所述第一激光雷达与所述第一基准平面之间的第一距离；以所述第二激光雷达为原点，建立第二三维坐标系；基于所述第二三维坐 标系的原点坐标，以及所述第二基准平面上的所有点云数据在所述第二三维坐标系中的三维坐标，确定所述第二激光雷达与所述第二基准平面上的所有点云数据的距离，并将得到的所述距离中的最小值确定为所述第二激光雷达与所述第二基准平面之间的第二距离。
在一种可行的实施方式中，基于所述第一距离与预存的第一标准距离，确定第一偏移量，以及基于所述第二距离与预存的第二标准距离，确定第二偏移量，具体包括：在所述综采设备运行之前，确定所述第一激光雷达与所述第一基准平面的第一标准距离，并确定所述第二激光雷达与所述第二基准平面的第二标准距离；将所述第一标准距离以及所述第二标准距离保存在内存中；在所述综采设备运行过程中，将所述第一距离与所述第一标准距离进行对比并求第一差值，将所述第一差值的绝对值确定为所述第一偏移量；将所述第二距离与所述第二标准距离进行对比并求第二差值，将所述第二差值的绝对值确定为所述第二偏移量。
在一种可行的实施方式中，基于所述第一偏移量以及所述第二偏移量，确定所述综采设备发生的偏移类型，具体包括：在所述第一距离大于第一标准距离且所述第二距离小于第二标准距离的情况下，确定所述综采设备的偏移类型为下滑偏移；在所述第一距离小于第一标准距离且所述第二距离大于第二标准距离的情况下，确定所述综采设备的偏移类型为上窜偏移；在所述第一距离等于第一标准距离且所述第二距离等于第二标准距离的情况下，确定所述综采设备没有发生偏移。
在一种可行的实施方式中，在根据所述第一偏移量以及所述第二偏移量，确定所述综采设备发生的偏移类型之后，所述方法还包括：在所述综采设备发生偏移的情况下，通过无线通讯模块将所述第一偏移量、所述第二偏移量以及所述偏移类型发送到所述综采设备的控制中心；在所述综采设备的偏移类型为下滑偏移的情况下，通过所述控制中心控制所述综采设备向所述第一巷道壁移动所述第一偏移量；在所述综采设备的偏移类型为上窜偏移的情况下，通过所述控制中心控制所述综采设备向所述第二巷道壁移动所述第二偏移量；将所述第一偏移量、所述第二偏移量、所述偏移类型以及所述控制中心对所述综采设备调整的结果发送到显示设备，并在所 述显示设备中进行显示。
本申请实施例还提供了一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量系统，系统包括：激光雷达，包括第一激光雷达以及第二激光雷达，用于实时采集所述综采设备第一巷道壁的第一点云数据以及所述综采设备第二巷道壁的第二点云数据；处理器，用于分别对所述第一点云数据与所述第二点云数据进行滤波处理以及曲面拟合处理，得到第一基准平面与第二基准平面；并确定所述第一激光雷达与所述第一基准平面的第一距离，以及所述第二激光雷达与所述第二基准平面的第二距离；所述处理器还用于基于所述第一距离与预存的第一标准距离，确定第一偏移量；基于所述第二距离与预存的第二标准距离，确定第二偏移量；以及基于所述第一偏移量以及所述第二偏移量，确定所述综采设备发生的偏移类型；综采设备控制中心，用于根据所述第一偏移量、所述第二偏移量以及所述偏移类型对所述综采设备作出调整。
在一种可行的实施方式中，所述第一激光雷达安装于所述综采设备的第一防护板上，所述第二激光雷达安装于所述综采设备的第二防护板上；所述第一防护板与所述第二防护板分别安装于所述综采设备靠近巷道壁的两端，用于保护所述综采设备。
本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
1.通过激光雷达采集综采设备两侧巷道壁的三维点云数据，并传输至ARM处理器进行处理，得到综采设备距离两侧巷道壁的距离，激光雷达与ARM处理器组合的形式对于测量综采设备偏移量的精度更高，且无需将数据传输至计算机处理，数据处理速度更快，测量效率更高，能够适应综采工作面的工作智能化要求。
2.ARM处理器对激光雷达采集的点云数据进行高斯滤波，将综采工作面产生的粉尘过滤掉，减少粉尘造成的误差。然后再通过曲面拟合，将凹凸不平的煤壁拟合为一张光滑的基准平面，然后通过三维坐标计算激光雷达与基准平面的距离，此方法会避免因煤壁凹凸不平而造成的影响真实距离的测量问题，可以得到较为真实的平面。排除了粉尘和煤壁不平等干扰因素，激光雷达与煤壁距离的测量准确度也更高。
附图说明
图1为本申请一个实施例提供的一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法流程图；
图2为本申请一个实施例提供的一种综采工作面设备结构示意图；
图3为本申请一个实施例提供的一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量系统结构示意图；
图4为本申请一个实施例提供的一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量设备结构示意图；
附图中：1、巷道壁；2、第一激光雷达；3第一防护板、；4第一液压支架、；5、第二液压支架；6、第三液压支架；7、第二防护板；8、第二激光雷达；9、刮板运输机；10、底调液压缸；
实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
图1为本申请实施例提供的一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法流程图，如图1所示，方法具体包括S101-S106：
S101、具体地，处理器采用ARM处理器。ARM处理器通过安装在综采设备第一防护板上的第一激光雷达，实时采集综采设备第一巷道壁对应的第一点云数据，通过安装在综采设备第二防护板上的第二激光雷达，实时采集综采设备第二巷道壁对应的第二点云数据。
具体地，综采设备用于在采煤工作面进行煤炭采集。在综采设备的左右两侧分别安装一个激光雷达，用于测量综采设备两侧与左右巷道壁的距离。ARM处理器实时接收两个激光雷达传回的点云数据。
作为一种可行的实施方式，如图2所示，综采设备主要包括刮板运输机9、底调液压缸10、第一液压支架4、第二液压支架5以及第三液压支架6。在综采设备的两侧分别安装第一防护板3以及第二防护板7，并在第一防护板3上安装第一激光雷达2，在第二防护板7上安装第二激光雷达8。第一激光雷达2实时采集第一巷道壁的三维点云数据，第二激光雷达实时采集第二巷道壁的三维点云数据。需要说明的是，与第一激光雷达距离更近的一侧巷道壁即为第一巷道壁，与第二激光雷达距离更近的一侧巷道壁即为第二巷道壁。图2中的左右关系并不代表现实中的左右关系，仅用于指示各部件的位置关系。
在一个实施例中，若2为第一激光雷达，则1为第一巷道壁，若2为第二激光雷达，则1为第二巷道壁。在综采设备的两端安装防护板，将激光雷达安装于防护板上，在对综采设备提供保护的同时，方便确定综采设备与巷道壁的距离。
S102、ARM处理器分别对第一点云数据与第二点云数据进行滤波处理以及曲面拟合处理，以得到第一基准平面与第二基准平面。
具体地，ARM处理器在接收到两个激光雷达采集的两侧巷道壁的点云数据后，分别对两侧巷道壁的点云数据进行高斯滤波，去除点云数据中的孤立点。通过预设的曲面拟合算法，对进行高斯滤波后的点云数据进行曲面拟合，得到对应的基准平面。
作为一种可行的实施方式，可以根据
Figure PCTCN2021135365-appb-000009
得到二维高斯滤波权函数h(x,y)；其中，
Figure PCTCN2021135365-appb-000010
x代表偏离二维高斯滤波权函数中心的点云数据的x坐标，y代表偏离二维高斯滤波权函数中心的点云数据的y坐标，λ xc以及λ yc代表低通高斯滤波器的截止波长；
进一步地，根据w(x,y)＝∫∫z(x-ξ,y-η)h(ξ,η)dξdη，得到二维高斯滤波函数w(x,y)；其中，ξ、η为卷积积分所需的微分变量，z(x-ξ,y-η)为原始点云数据；
进一步地，由于采集到的点云数据为离散点，因此，将二维高斯滤波函数w(x,y)离散化，得到二维离散高斯滤波过程公式：
Figure PCTCN2021135365-appb-000011
其中，g、k为计算高斯评定基准面w所需的离散计算系数，g的范围为g 1～g 2，k的范围为k 1～k 2；i＝g 1,...,L x-g 2，j＝k 1,...,L y-k 2，L x和L y为采样数据点；Δx、Δy为采样间隔；通过公式w(x i,y i)，对两侧巷道壁的点云数据进行二维高斯滤波，保留有效三维点云数据，将采集到的粉尘的点云数据过滤掉。
作为一种可行的实施方式，对于高斯滤波后的点云数据点列Q j,k(j＝1,2,...,n；k＝1,2,...e)，分别按照下标j和k的顺序，构造单增的参数序列{m j}以及{p k}；然后根据参数序列{m j}以及{p k}，构造B样条基函数{A j,c(m)}、{A k,x(p)}；
进一步地，先根据
Figure PCTCN2021135365-appb-000012
对n行点云数据分别作一元函数拟合，在上述公式中代入{A z,x(p k)}以及Q j,k，得到每一行点云数据的r个空间点列
Figure PCTCN2021135365-appb-000013
进一步地，根据
Figure PCTCN2021135365-appb-000014
对r列空间点列
Figure PCTCN2021135365-appb-000015
进行一元函数拟合，在上述公式中代入
Figure PCTCN2021135365-appb-000016
以及{A z,c(m j)}，得到中间参数l zk，再对中间参数l zk进行求和计算，得到点云数据的控制顶点l jk；
最后，根据
Figure PCTCN2021135365-appb-000017
分别对两侧巷道壁的点云数据进行曲面拟合，得到第一基准平面以及第二基准平面。
S103、ARM处理器确定第一激光雷达2与第一基准平面之间的第一距离，以及第二激光雷达8与第二基准平面之间的第二距离。
具体地，分别以第一激光雷达2为原点，建立第一三维坐标系，以及以第二激光雷达8为原点，建立第二三维坐标系。在第一三维坐标系中，确定第一基准平面上的所有拟合后的点云数据的三维坐标，在第二三维坐标系中，确定第二基准平面 上的所有拟合后的点云数据的三维坐标。
在一个实施例中，第一三维坐标系与第二三维坐标系的坐标轴可以与大地坐标系的坐标轴相同，也可以指向任意三个互相垂直的方向，可按照实际需求进行设置，本申请实施例对此不作限定。
进一步地，基于第一三维坐标系的原点坐标(0,0,0)，以及第一基准平面上的所有点云数据在第一三维坐标系中的三维坐标，计算第一激光雷达2与第一基准平面上的所有点云数据的坐标距离，得到的所有坐标距离中的最小值即为第一激光雷达2与第一基准平面之间的第一距离。基于第二三维坐标系的原点坐标(0,0,0)，以及第二基准平面上的所有点云数据在第二三维坐标系中的三维坐标，计算第二激光雷达8与第二基准平面上的所有点云数据的坐标距离，得到的所有坐标距离中的最小值即为第二激光雷达8与第二基准平面之间的第二距离。若需要得到激光雷达与基准平面的实际距离，则用计算出的坐标距离乘以三维坐标系的单位长度即可。
S104、ARM处理器基于第一距离与预存的第一标准距离，确定第一偏移量，以及基于第二距离与预存的第二标准距离，确定第二偏移量。
具体地，在综采设备开始运行之前，ARM处理器先根据S101-S103所示的过程确定第一激光雷达2与第一基准平面的第一标准距离，以及确定第二激光雷达8与第二基准平面的第二标准距离，并将第一标准距离和第二标准距离保存在ARM处理器的内存中。
进一步地，在综采设备运行过程中，ARM处理器实时将计算出的第一距离与内存中的第一标准距离进行对比并计算两者的第一差值，第一差值的绝对值即为第一偏移量。同时，ARM处理器也实时将计算出的第二距离与第二标准距离进行对比并求两者的第二差值，第二差值的绝对值即为第二偏移量。
在一个实施例中，若计算出的第一距离为12cm，第一标准距离为10cm，则第一偏移量为2cm。
S105、ARM处理器根据第一偏移量以及第二偏移量，确定综采设备发生的偏移类型。
具体地，在第一距离大于第一标准距离且第二距离小于第二标准距离的情况下，综采设备的偏移类型为下滑偏移；在第一距离小于第一标准距离且第二距离大于第二标准距离的情况下，确定综采设备的偏移类型为上窜偏移；在第一距离等于第一标准距离且第二距离等于第二标准距离的情况下，确定综采设备没有发生偏移。
在一个实施例中，如图2所示，若计算出的第一距离为a，第二距离为b，预存的第一标准距离为A，第二标准距离为B。那么若a>A且b<B，则判断综采设备发生了下滑偏移。若a<A且b>B，判断设备发生上窜偏移。同样，第一距离也可以为b，第二距离也可以为a，因此，上窜偏移和下滑偏移具体是向哪个方向偏移，取决于工作人员将哪个方向的激光雷达设为第一激光雷达。
S106、ARM处理器在综采设备发生偏移的情况下，将第一偏移量、第二偏移量以及偏移类型发送到综采设备的控制中心，以使控制中心实时调整综采设备。
具体地，在综采设备发生偏移的情况下，通过无线通讯模块将第一偏移量、第二偏移量以及偏移类型发送到综采设备的控制中心。在综采设备的偏移类型为下滑偏移的情况下，控制中心控制综采设备向第一巷道壁移动第一偏移量。在综采设备的偏移类型为上窜偏移的情况下，控制中心控制综采设备向第二巷道壁移动第二偏移量。
在一个实施例中，若控制中心接收到的信息为综采设备产生下滑偏移，且第一偏移量为3cm，则控制综采设备向第一巷道壁移动3cm。若控制中心接收到的信息为综采设备产生上窜偏移，且第二偏移量为3cm，则控制综采设备向第二巷道壁移动3cm。
需要说明的是，一般情况下，综采设备若发生偏移，其第一偏移量与第二偏移量是相同的，例如综采设备的左侧向左偏移了3cm，右侧也会向左偏移3cm。本申请为避免特殊情况发生，在调整综采设备时，调整下滑偏移以第一偏移量为准，调整上窜偏移以第二偏移量为准。
进一步地，ARM处理器将实时计算出的第一偏移量、第二偏移量、偏移类型以及控制中心对综采设备调整的结果发送到显示设备，并在显示设备中进行显示，以 便工作人员查看综采设备状态。
图3为本申请实施例提供的一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量系统结构示意图，如图3所示，系统包括：
第一激光雷达310以及第二激光雷达320，用于实时采集综采设备第一巷道壁的第一点云数据以及综采设备第二巷道壁的第二点云数据。
作为一种可行的实施方式，第一激光雷达310安装于综采设备的第一防护板上，第二激光雷达320安装于综采设备的第二防护板上。第一防护板与第二防护板分别安装于综采设备靠近巷道壁的两端，用于保护综采设备不被巷道壁磨损。
ARM处理器330，用于分别对第一点云数据与第二点云数据进行滤波处理以及曲面拟合处理，得到第一基准平面与第二基准平面；并确定第一激光雷达与第一基准平面的第一距离，以及第二激光雷达与第二基准平面的第二距离；ARM处理器还用于基于第一距离与预存的第一标准距离，确定第一偏移量；基于第二距离与预存的第二标准距离，确定第二偏移量；以及基于第一偏移量以及第二偏移量，确定综采设备发生的偏移类型。
其中，分别对第一点云数据与第二点云数据进行滤波处理以及曲面拟合处理，得到第一基准平面与第二基准平面，具体包括：对第一点云数据进行高斯滤波，去除第一点云数据中的孤立点；以及，对第二点云数据进行高斯滤波，去除第二点云数据中的孤立点；通过预设算法，对进行高斯滤波后的第一点云数据进行曲面拟合，得到第一基准平面；以及，对进行高斯滤波后的第二点云数据进行曲面拟合，得到第二基准平面。
其中，对第一点云数据进行高斯滤波，去除第一点云数据中的孤立点；以及，对第二点云数据进行高斯滤波，去除第二点云数据中的孤立点，具体包括：根据
Figure PCTCN2021135365-appb-000018
得到二维高斯滤波权函数h(x,y)；其中，
Figure PCTCN2021135365-appb-000019
x代表偏离二维高斯滤波权函数中心的点云数据的x坐标，y代表 偏离二维高斯滤波权函数中心的点云数据的y坐标，λ xc以及λ yc代表低通高斯滤波器的截止波长；根据w(x,y)＝∫∫z(x-ξ,y-η)h(ξ,η)dξdη，得到二维高斯滤波函数w(x,y)；其中，ξ、η为卷积积分所需的微分变量，z(x-ξ,y-η)为原始点云数据；将二维高斯滤波函数w(x,y)离散化，得到二维离散高斯滤波过程公式：
Figure PCTCN2021135365-appb-000020
其中，g、k为计算高斯评定基准面w所需的离散计算系数，g的范围为g 1～g 2，k的范围为k 1～k 2；其中，i＝g 1,...,L x-g 2，j＝k 1,...,L y-k 2，L x和L y为采样数据点；Δx、Δy为采样间隔；通过二维离散高斯滤波过程公式w(x i,y i)，对第一点云数据以及第二点云数据进行二维高斯滤波。
通过预设算法，对进行高斯滤波后的第一点云数据进行曲面拟合，得到第一基准平面；以及，对进行高斯滤波后的第二点云数据进行曲面拟合，得到第二基准平面，具体包括：对于滤波后的点云数据点列Q j,k(j＝1,2,...,n；k＝1,2,...e)，分别按照下标j和k的顺序，构造单增的参数序列{m j}以及{p k}；根据参数序列{m j}以及{p k}，构造B样条基函数{A j,c(m)}、{A k,x(p)}；根据对n行点云数据的一元函数拟合公式
Figure PCTCN2021135365-appb-000021
得到每一行点云数据的r个空间点列
Figure PCTCN2021135365-appb-000022
根据对r列空间点列
Figure PCTCN2021135365-appb-000023
的一元函数拟合的公式
Figure PCTCN2021135365-appb-000024
得到中间参数l zk，再对中间参数l zk进行求和计算，得到控制顶点l jk；根据
Figure PCTCN2021135365-appb-000025
分别对第一点云数据以及第二点云数据进行曲面拟合，得到第一基准平面以及第二基准平面。
其中，确定第一激光雷达与第一基准平面之间的第一距离，以及第二激光雷达与第二基准平面之间的第二距离，具体包括：以第一激光雷达为原点，建立第一三维坐标系；基于第一三维坐标系的原点坐标，以及第一基准平面上的所有点云数据 在第一三维坐标系中的三维坐标，确定第一激光雷达与第一基准平面上的所有点云数据的距离，并将得到的距离中的最小值确定为第一激光雷达与第一基准平面之间的第一距离；以第二激光雷达为原点，建立第二三维坐标系；基于第二三维坐标系的原点坐标，以及第二基准平面上的所有点云数据在第二三维坐标系中的三维坐标，确定第二激光雷达与第二基准平面上的所有点云数据的距离，并将得到的距离中的最小值确定为第二激光雷达与第二基准平面之间的第二距离。
其中，基于第一距离与预存的第一标准距离，确定第一偏移量，以及基于第二距离与预存的第二标准距离，确定第二偏移量，具体包括：在综采设备运行之前，确定第一激光雷达与第一基准平面的第一标准距离，并确定第二激光雷达与第二基准平面的第二标准距离；将第一标准距离以及第二标准距离保存在内存中；在综采设备运行过程中，将第一距离与第一标准距离进行对比并求第一差值，将第一差值的绝对值确定为第一偏移量；将第二距离与第二标准距离进行对比并求第二差值，将第二差值的绝对值确定为第二偏移量。
其中，基于第一偏移量以及第二偏移量，确定综采设备发生的偏移类型，具体包括：在第一距离大于第一标准距离且第二距离小于第二标准距离的情况下，确定综采设备的偏移类型为下滑偏移；在第一距离小于第一标准距离且第二距离大于第二标准距离的情况下，确定综采设备的偏移类型为上窜偏移；在第一距离等于第一标准距离且第二距离等于第二标准距离的情况下，确定综采设备没有发生偏移。
作为一种可行的实施方式，ARM处理器330包括数据处理模块以及通讯模块，激光雷达采用对应通讯模块与ARM处理器330进行数据通信，增强数据传输中的抗干扰能力。
综采设备控制中心340，用于根据第一偏移量、第二偏移量以及偏移类型对综采设备作出调整。
图4为本申请实施例提供的一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量设备结构示意图，如图4所示，设备包括：
至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器 存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行S101-S106中的任一步骤。
本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、设备、非易失性计算机存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
上述对本申请特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请的实施例可以有各种更改和变化。凡在本申请实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

  1. 一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法，其特征在于，所述方法包括：
    接收第一激光雷达采集的第一巷道壁对应的第一点云数据；以及，接收第二激光雷达采集的第二巷道壁对应的第二点云数据；
    分别对所述第一点云数据与所述第二点云数据进行滤波处理以及曲面拟合处理，以得到第一基准平面与第二基准平面；
    确定所述第一激光雷达与所述第一基准平面之间的第一距离，以及所述第二激光雷达与所述第二基准平面之间的第二距离；
    基于所述第一距离与预存的第一标准距离，确定第一偏移量，以及基于所述第二距离与预存的第二标准距离，确定第二偏移量；
    根据所述第一偏移量以及所述第二偏移量，确定所述综采设备发生的偏移类型。
  2. 根据权利要求1所述的一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法，其特征在于，分别对所述第一点云数据与所述第二点云数据进行滤波处理以及曲面拟合处理，以得到第一基准平面与第二基准平面，具体包括：
    对所述第一点云数据进行高斯滤波，去除所述第一点云数据中的孤立点；以及，对所述第二点云数据进行高斯滤波，去除所述第二点云数据中的孤立点；
    通过预设算法，对进行高斯滤波后的所述第一点云数据进行曲面拟合，得到所述第一基准平面；以及，对进行高斯滤波后的所述第二点云数据进行曲面拟合，得到所述第二基准平面。
  3. 根据权利要求2所述的一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法，其特征在于，对所述第一点云数据进行高斯滤波，去除所述第一点云数据中的孤立点；以及，对所述第二点云数据进行高斯滤波，去除所述第二点云数据中的孤立点，具体包括：
    根据
    Figure PCTCN2021135365-appb-100001
    得到二维高斯滤波权函数h(x,y)；其中，
    Figure PCTCN2021135365-appb-100002
    x代表偏离二维高斯滤波权函数中心的点云数据的x坐标， y代表偏离二维高斯滤波权函数中心的点云数据的y坐标，λ xc以及λ yc代表低通高斯滤波器的截止波长；
    根据w(x,y)＝∫∫z(x-ξ,y-η)h(ξ,η)dξdη，得到二维高斯滤波函数w(x,y)；其中，ξ、η为卷积积分所需的微分变量，z(x-ξ,y-η)为原始点云数据；
    将所述二维高斯滤波函数w(x,y)离散化，得到二维离散高斯滤波过程公式：
    Figure PCTCN2021135365-appb-100003
    其中，g、k为计算高斯评定基准面w所需的离散计算系数，g的范围为g 1～g 2，k的范围为k 1～k 2；其中，i＝g 1,...,L x-g 2，j＝k 1,...,L y-k 2，L x和L y为采样数据点；Δx、Δy为采样间隔；
    通过所述二维离散高斯滤波过程公式w(x i,y i)，对所述第一点云数据以及所述第二点云数据进行二维高斯滤波。
  4. 根据权利要求2所述的一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法，其特征在于，通过预设算法，对进行高斯滤波后的所述第一点云数据进行曲面拟合，得到所述第一基准平面；以及，对进行高斯滤波后的所述第二点云数据进行曲面拟合，得到所述第二基准平面，具体包括：
    对于滤波后的点云数据点列Q j,k(j＝1,2,...,n；k＝1,2,...e)，分别按照下标j和k的顺序，构造单增的参数序列{m j}以及{p k}；
    根据所述参数序列{m j}以及{p k}，构造B样条基函数{A j,c(m)}、{A k,x(p)}；
    根据对n行点云数据的一元函数拟合公式
    Figure PCTCN2021135365-appb-100004
    得到每一行点云数据的r个空间点列
    Figure PCTCN2021135365-appb-100005
    根据对r列空间点列
    Figure PCTCN2021135365-appb-100006
    的一元函数拟合的公式
    Figure PCTCN2021135365-appb-100007
    得到中间参数l zk，再对所述中间参数l zk进行求和计算，得到控制顶点l jk；
    根据
    Figure PCTCN2021135365-appb-100008
    分别对所述第一点云数据以及所述第二 点云数据进行曲面拟合，得到所述第一基准平面以及所述第二基准平面。
  5. 根据权利要求1所述的一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法，其特征在于，确定所述第一激光雷达与所述第一基准平面之间的第一距离，以及所述第二激光雷达与所述第二基准平面之间的第二距离，具体包括：
    以所述第一激光雷达为原点，建立第一三维坐标系；
    基于所述第一三维坐标系的原点坐标，以及所述第一基准平面上的所有点云数据在所述第一三维坐标系中的三维坐标，确定所述第一激光雷达与所述第一基准平面上的所有点云数据的距离，并将得到的所述距离中的最小值确定为所述第一激光雷达与所述第一基准平面之间的第一距离；
    以所述第二激光雷达为原点，建立第二三维坐标系；
    基于所述第二三维坐标系的原点坐标，以及所述第二基准平面上的所有点云数据在所述第二三维坐标系中的三维坐标，确定所述第二激光雷达与所述第二基准平面上的所有点云数据的距离，并将得到的所述距离中的最小值确定为所述第二激光雷达与所述第二基准平面之间的第二距离。
  6. 根据权利要求1所述的一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法，其特征在于，基于所述第一距离与预存的第一标准距离，确定第一偏移量，以及基于所述第二距离与预存的第二标准距离，确定第二偏移量，具体包括：
    在所述综采设备运行之前，确定所述第一激光雷达与所述第一基准平面的第一标准距离，并确定所述第二激光雷达与所述第二基准平面的第二标准距离；
    将所述第一标准距离以及所述第二标准距离保存在内存中；
    在所述综采设备运行过程中，将所述第一距离与所述第一标准距离进行对比并求第一差值，将所述第一差值的绝对值确定为所述第一偏移量；
    将所述第二距离与所述第二标准距离进行对比并求第二差值，将所述第二差值的绝对值确定为所述第二偏移量。
  7. 根据权利要求6所述的一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法，其特征在于，基于所述第一偏移量以及所述第二偏移量，确定所述综采设备发生的偏移类 型，具体包括：
    在所述第一距离大于第一标准距离且所述第二距离小于第二标准距离的情况下，确定所述综采设备的偏移类型为下滑偏移；
    在所述第一距离小于第一标准距离且所述第二距离大于第二标准距离的情况下，确定所述综采设备的偏移类型为上窜偏移；
    在所述第一距离等于第一标准距离且所述第二距离等于第二标准距离的情况下，确定所述综采设备没有发生偏移。
  8. 根据权利要求1所述的一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法，其特征在于，在根据所述第一偏移量以及所述第二偏移量，确定所述综采设备发生的偏移类型之后，所述方法还包括：
    在所述综采设备发生偏移的情况下，通过无线通讯模块将所述第一偏移量、所述第二偏移量以及所述偏移类型发送到所述综采设备的控制中心；
    在所述综采设备的偏移类型为下滑偏移的情况下，通过所述控制中心控制所述综采设备向所述第一巷道壁移动所述第一偏移量；
    在所述综采设备的偏移类型为上窜偏移的情况下，通过所述控制中心控制所述综采设备向所述第二巷道壁移动所述第二偏移量；
    将所述第一偏移量、所述第二偏移量、所述偏移类型以及所述控制中心对所述综采设备调整的结果发送到显示设备，并在所述显示设备中进行显示。
  9. 一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量系统，其特征在于，所述系统包括：
    激光雷达，包括第一激光雷达以及第二激光雷达，分别用于实时采集所述第一巷道壁的第一点云数据，以及所述第二巷道壁的第二点云数据；
    处理器，用于分别对所述第一点云数据与所述第二点云数据进行滤波处理以及曲面拟合处理，得到第一基准平面与第二基准平面；并确定所述第一激光雷达与所述第一基准平面的第一距离，以及所述第二激光雷达与所述第二基准平面的第二距离；所述处理器还用于基于所述第一距离与预存的第一标准距离，确定第一偏移量；基于所述第二距离与预存的第二标准距离，确定第二偏移量；以及基于所述第一偏 移量以及所述第二偏移量，确定所述综采设备发生的偏移类型；
    综采设备控制中心，用于根据所述第一偏移量、所述第二偏移量以及所述偏移类型对所述综采设备作出调整。
  10. 根据权利要求9所述的一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量系统，其特征在于，
    所述第一激光雷达安装于所述综采设备的第一防护板上，所述第二激光雷达安装于所述综采设备的第二防护板上；
    所述第一防护板与所述第二防护板分别安装于所述综采设备靠近巷道壁的两端，用于保护所述综采设备。
PCT/CN2021/135365 2021-08-19 2021-12-03 一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法及系统 Ceased WO2023019808A1 (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110955008.3 2021-08-19
CN202110955008.3A CN113686251B (zh) 2021-08-19 2021-08-19 一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法及系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023019808A1 true WO2023019808A1 (zh) 2023-02-23

Family

ID=78580708

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CN2021/135365 Ceased WO2023019808A1 (zh) 2021-08-19 2021-12-03 一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法及系统

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN113686251B (zh)
WO (1) WO2023019808A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116908856A (zh) * 2023-07-19 2023-10-20 三一重型装备有限公司 作业机械井下实时定位系统和作业机械

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113686251B (zh) * 2021-08-19 2022-12-13 山东科技大学 一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法及系统
CN115522924B (zh) * 2022-10-07 2026-03-03 河南工程学院 一种工作面推进度识别及辅助调直系统以及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001271583A (ja) * 2000-03-24 2001-10-05 Toda Constr Co Ltd トンネル内壁測定システムおよびトンネル内壁測定方法
CN103899358A (zh) * 2014-03-19 2014-07-02 北京天地玛珂电液控制系统有限公司 一种运输机上窜下滑自动控制系统
CN110658528A (zh) * 2019-10-12 2020-01-07 山东科技大学 基于激光雷达的综采工作面成套设备偏移监测方法
CN113686251A (zh) * 2021-08-19 2021-11-23 山东科技大学 一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法及系统

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5202742A (en) * 1990-10-03 1993-04-13 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Laser radar for a vehicle lateral guidance system
JP5595078B2 (ja) * 2010-03-16 2014-09-24 ダイハツ工業株式会社 運転支援装置
CN101961698B (zh) * 2010-08-04 2013-02-13 中国科学院自动化研究所 一种嵌入式喷枪位姿实时测量装置及方法
CN105182820B (zh) * 2015-08-25 2017-12-05 太原理工大学 一种煤矿综采工作面大型装备集中控制平台的实现方法
CN109255837B (zh) * 2018-08-06 2022-12-23 上海大学 一种用于激光雷达点云数据处理的高效b样条曲面的构造方法
CN109373921B (zh) * 2018-10-26 2020-07-14 南京航空航天大学 一种隧道监测方法及装置
CN110703266A (zh) * 2019-10-12 2020-01-17 山东科技大学 一种掘进机精准定位及导航系统
CN111223182B (zh) * 2019-10-28 2022-09-13 北京天玛智控科技股份有限公司 一种综采工作面数字化开采模型构建系统及方法
CN110986788B (zh) * 2019-11-15 2020-10-23 华南农业大学 一种基于三维点云牲畜表型体尺数据的自动测量方法
CN113128248B (zh) * 2019-12-26 2024-05-28 深圳一清创新科技有限公司 障碍物检测方法、装置、计算机设备和存储介质
CN111612902B (zh) * 2020-04-20 2023-07-11 杭州鼎控自动化技术有限公司 一种基于雷达点云数据的煤矿巷道三维模型构建方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001271583A (ja) * 2000-03-24 2001-10-05 Toda Constr Co Ltd トンネル内壁測定システムおよびトンネル内壁測定方法
CN103899358A (zh) * 2014-03-19 2014-07-02 北京天地玛珂电液控制系统有限公司 一种运输机上窜下滑自动控制系统
CN110658528A (zh) * 2019-10-12 2020-01-07 山东科技大学 基于激光雷达的综采工作面成套设备偏移监测方法
CN113686251A (zh) * 2021-08-19 2021-11-23 山东科技大学 一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法及系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116908856A (zh) * 2023-07-19 2023-10-20 三一重型装备有限公司 作业机械井下实时定位系统和作业机械

Also Published As

Publication number Publication date
CN113686251A (zh) 2021-11-23
CN113686251B (zh) 2022-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2023019808A1 (zh) 一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法及系统
US11512448B2 (en) Excavating earth from a dig site using an excavation vehicle
CN111442759B (zh) 一种综采工作面设备位姿统一监测系统
CN109579831B (zh) 矿用悬臂式掘进机可视化辅助导引方法和系统
CN108957405A (zh) 一种采煤工作面刮板输送机直线度的检测方法
CN109018851B (zh) 刮板输送机三维空间运行姿态位置的实时监测方法
CN104058215B (zh) 基于采煤机绝对运动轨迹的刮板输送机动态校直方法
CN107560550A (zh) 一种物体表面参数的获取方法及系统
CA3038066C (en) System and method for measuring geometric change in a subterranean structure
AU2018296041A1 (en) Automatic shearer height adjustment apparatus based on advanced detection of shearer seismic source and method therefor
CN110658528A (zh) 基于激光雷达的综采工作面成套设备偏移监测方法
CN112720532B (zh) 一种围岩稳定性智能监测及精准支护机器人群
CN114970073A (zh) 一种基于激光雷达的采煤机虚实融合定位系统
CN113888715A (zh) 一种基于虚拟多目内窥镜的高炉料面三维重建方法及系统
CN110691889A (zh) 长壁采掘系统中的自适应俯仰控制
CN119847198A (zh) 一种基于机器视觉的盾构姿态控制方法与系统
KR102095799B1 (ko) 전자기파 분석을 통한 지하구조물과 공동형상 맵핑장치 및 그 맵핑방법
CN120867726B (zh) 一种矿井钻孔智能监测系统和方法
Samarakoon et al. Impact of the Trajectory on the Performance of RGB-D SLAM Executed by a UAV in a Subterranean Environment
CN212363185U (zh) 一种综采工作面设备位姿监测系统
CN115291232B (zh) 一种用于井下水仓自动清理机器人的位姿识别方法
CN118346273A (zh) 综采工作面采煤设备的控制方法及装置
CN118704951A (zh) 一种“采煤就是采数据”的煤矿智能综采方法及系统
CN117470186A (zh) 一种激光准直式沉降自动监测方法及装置
CN117823153A (zh) 采煤机割煤落煤量检测方法及采煤机

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21954043

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21954043

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1