[发明专利]位姿自动测量装置和工程机械

说明书

技术领域

本发明涉及测量领域，具体而言，涉及一种位姿自动测量装置和工程机械。

背景技术

在煤矿采煤过程中，煤矿煤层的厚度、宽度及走向在开采前，已经基本勘测完成，在煤矿中采煤的过程中，基本都是通过人工测量来确认机械当前的采煤位置，然后制定下一步采煤计划。

目前，通常采用激光定位方法来测量机械位姿，利用激光发射器、线激光发射器机架、激光标靶及倾角传感器的融合实现位姿测量，在复杂煤层工况的情况下则显得较为麻烦，具体表现为：

1)激光发射器安装时存在误差，并且伴随连采机远离激光发射器的距离越大，其引起的误差也越大；

2)复杂煤层开采时，连采机需要频繁的转弯及上下开采，此时由于频繁挪动激光发射器，造成较大误差；

3)机械的实际工作路径仍需要操作者进行人工的测量计算。

因此，需要一种新的位姿测量方案，需要能够解决以下至少一个问题：

1）解决由于人为安装造成的误差，将人为误差因素降为最小；

2）在煤层工况复杂的环境下，不需要频繁的让操作者进行安装测量等；

3）连采机在长时间工作的情况下，基本上可以定位连采机的当前工作位置；

4）取代操作者人为测量连采机的工作路径，完成自动计算工作路径，并且精度较高。

发明内容

本发明正是基于上述问题，提出了一种位姿自动测量装置，能够减小测量误差，并自动测量目标的位姿信息。

有鉴于此，本发明提出了一种位姿自动测量装置，包括：单轴陀螺仪和/或多轴陀螺仪，实时检测工程机械的水平角度信息；所述多轴陀螺仪和/或本体倾角传感器，实时检测所述工程机械的垂直角度信息；控制器，获取所述工程机械的行走电机的线速度和角速度，根据所述行走电机的线速度和角速度，得到所述工程机械的位移，并结合所述水平角度信息、所述垂直角度信息以及所述位移，确定所述工程机械的位姿信息。

在该技术方案中，可以自动获取工程机械的位姿信息，而且采用单轴陀螺仪和/或多轴陀螺仪、多轴陀螺仪和/或本体倾角传感器的组合，可以实时测量工程机械的位姿信息，而不必因工况调整测量设备，提高了检测的效率，也进一步地提高了测量的准确度。

在上述技术方案中，优选地，还包括：增量编码器，设置在所述工程机械的减速机构上，实时检测所述行走电机的线速度和角速度，以提供给所述控制器。

在该技术方案中，增量编码器采集工程机械左右行走电机的线速度和角速度，控制器对线速度和角速度进行分析处理后，可以得到工程机械的转动角度及行走部行进的位移。

在上述技术方案中，优选地，所述增量编码器通过软连接的方式，连接至所述减速机构上。

在该技术方案中，软连接方式可以是通过弹性元件连接，由于增量编码器连接至行走电机的减速机构，在工作时会发生振动，容易造成增量式编码器发生移动，甚至与其他部件相撞导致增量式编码器损坏，而通过弹性元件连接至减速机构，可以在增量式编码器的位置发生变化时自动调节，而不会与其他部件相撞，提高了增量式编码器的使用寿命。

在上述技术方案中，优选地，所述控制器从所述工程机械的变频器中，读取所述行走电机的线速度和角速度，其中，所述变频器采用V/F开环变频模式或无速度传感器模式。

在该技术方案中，当变频器采用V/F开环变频模式或无速度传感器变频模式时，控制器可以直接从变频器中读取行走电机的实时角速度和线速度。

在上述技术方案中，优选地，所述控制器以总线方式连接至所述变频器。

在该技术方案中，控制器可以通过总线直接从变频器中读取行走电机的实时角速度和线速度。

在上述技术方案中，优选地，所述控制器还根据所述行走电机的线速度和角速度，得到所述工程机械的转动角度，并对所述转动角度和所述水平角度信息进行对比，按对比结果控制所述行走电机，以纠正所述工程机械的轴向和/或横向滑动误差。

在该技术方案中，控制器可以根据转动角度和水平角度的对比结果，对工程机械的轴向和/或横向滑动进行纠正运算处理，并且可以弥补机械误差造成的影响。

在上述任一技术方案中，优选地，所述控制器根据所述工程机械的位姿信息，绘制所述工程机械的工作路径图。

在该技术方案中，控制器可以定时运算并记录工程机械的位移及位姿，得到工程机械的实际工作路径图，工作路径图可以存储至控制器中的闪存中，可以通过界面等人机接口，提供给用户一个较为准确的采煤工作路径图。