[发明专利]一种刮板输送机姿态智能感知装置及方法

说明书

技术领域：

本发明涉及煤矿井下开采技术领域，具体地说是一种刮板输送机姿态智能感知装置及方法。

背景技术：

煤矿井下煤层开采时，刮板输送机与采煤机、支架配合实现工作面落煤、装煤、运煤及推移等采煤工序。由于工作面地质条件和人员操作的原因，刮板输送机往往会产生垂直弯曲、水平弯曲或俯仰角度过大的现象，导致刮板输送机中部连接哑铃、端头损坏，推溜、拉架过程中工作面的直线度得不到保证等问题，影响了采煤效率。为了能够实时了解刮板输送机的弯曲状况，解决刮板输送机调直的问题，提升采煤效率，发明了一种刮板输送机姿态智能感知装置及方法。

发明内容：

本发明的目的是设计一种能实时检测刮板输送机在空间坐标内的三维姿态的装置及方法，能检测刮板输送机在三维空间内各个方向上的弯曲程度，并反应出刮板输送机当前直线度。

本发明的目的是通过如下技术方案来实现的：

刮板输送机上安装中部槽三维姿态传感器1和主惯导2，中部槽三维姿态传感器1固定在刮板输送机每一节中部槽靠近采空侧电缆架中间的位置，布置数量和刮板输送机中部槽个数相同，主惯导2固定在刮板输送机机头处。三维姿态传感器1用于检测与之相连的中部槽的水平弯曲角度、垂直弯曲角度和俯仰角度，主惯导2用于检测刮板输送机机头的水平弯曲角度、垂直弯曲角度和俯仰角度，并把机头作为刮板输送机的姿态检测的基准。

中部槽三维姿态传感器1和主惯导2通过现场总线把检测的水平弯曲角度、垂直弯曲角度、俯仰角度上传到数据转换器3，数据转换器3接收所有数据后，进行数据编码、转换、压缩和缓存，等待姿态分析主机4调取数据。姿态分析主机4调取数据转换器3的数据包后，进行实时数据分析，通过解析数据包定位每节中部槽的水平弯曲角度、垂直弯曲角度和俯仰角度，并把解析出的角度数据输入到三维姿态动态计算模型中进行姿态计算，最后形成刮板输送机在三维空间内的姿态模型表示。

本发明的有益效果主要表现在：

本发明设计合理，实现便捷，能够实时了解刮板输送机的实际姿态，为工作面调直提供依据，为刮板输送机安全运行提供有力保障，能大幅度提升综采工作面开采效率。

附图说明：

构成本发明的附图用于提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明的原理图。1中部槽姿态传感器，2主惯导，3数据转换器，4姿态分析主机。

图2是中部槽姿态传感器1的安装图。

图3是工作面现场布置图。1中部槽姿态传感器，2主惯导，3数据转换器，4姿态分析主机。

图4是刮板输送机三维姿态模型计算流程图。

具体实施方式：

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行完整、清晰地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而非全部。

如图1可知，一种刮板输送机姿态智能感知装置及方法包括中部槽三维姿态传感器1、主惯导2、数据转换器3和姿态分析主机4。主惯导2用于感知刮板输送机机头的水平弯曲角度、垂直弯曲角度和俯仰角度，三维姿态传感器1用于感知与之相连接的中部槽的水平弯曲角度、垂直弯曲角度和俯仰角度。数据转换器3、主惯导2和三维姿态传感器1通过现场总线连接。姿态分析主机4通过分析数据转换器3的数据，并依据刮板输送机运动数学模型，以主惯导所在位置为坐标零点，形成以刮板输送机机头为基准的刮板输送机三维姿态动态模型。姿态分析主机4可以向综采工作面其他设备提供刮板输送机姿态数据，为其他设备调直刮板输送机提供依据。

如图2、图3可知，主惯导2固定在刮板输送机机头，中部槽三维姿态传感器1固定在刮板输送机每一节中部槽靠近采空侧电缆架中间的位置。数据转换器3和姿态分析主机4放置在工作面设备列车控制室内。中部槽三维姿态传感器1和主惯导2连接至工作面现场总线，并通过现场总线把数据传输至数据转换器3。姿态分析主机4与数据转换器3连接，并读取数据转换器3的数据加以分析。

刮板输送机三维姿态模型分析计算方法：

1)坐标系确定

通过以主惯导为零点建立三维坐标系，以指向机尾方向为X轴，以面向煤壁方向为Y轴，以垂直于水平面向上方向为Z轴。刮板输送机共n+1节中部槽，以机头所在位置为基准，测得每节中部槽的水平弯曲角度为H0-Hn、垂直弯曲角度为F0-Fn、俯仰角度为G0-Gn。水平弯曲角以俯视视角下顺时针运动为正，反向为负，垂直弯曲角从电缆槽方向看顺时针运动为正，俯仰角以从机头方向看逆时针运动为正。