[发明专利]一种基于液压支架多维姿态监测的数字孪生方法及系统

权利要求书

1.一种基于液压支架多维姿态监测的数字孪生方法，其特征在于，包括：

生成与实体液压支架相应的液压支架模型；

建立表达液压支架模型运动的三角函数模型；

采集设置在实体液压支架上的多维姿态感知传感器的感知信息，将感知信息作为输入量输入到所述三角函数模型中，计算实体液压支架的姿态信息，将姿态信息作为输入量输入到液压支架模型中，实时驱动液压支架模型进行姿态变化。

2.根据权利要求1所述的基于液压支架多维姿态监测的数字孪生方法，其特征在于，所述多维姿态感知传感器包括：

设置在所述实体液压支架的伸缩梁组件、侧护板组件、推杆组件上，用于采集各组件的伸缩量的位移传感器；

以及设置在所述实体液压支架的支架底座、连杆组件、掩护梁组件、顶梁组件、护帮板组件上，用于采集各组件的倾角信息的倾角传感器。

3.根据权利要求2所述的基于液压支架多维姿态监测的数字孪生方法，其特征在于，建立表达液压支架模型运动的三角函数模型的方法包括：

假设实体液压支架的底座处于水平状态、底座的俯仰角和倾角为0，模型计算中的所有变量均以底座为基准进行折算；

设置已知条件：支架各结构件尺寸，底座坐标，前连杆与底座夹角，顶梁预掩护梁夹角，1级护帮与顶梁夹角，1级护帮与2级护帮夹角，2级护帮与3级护帮夹角；

待求姿态信息：实体液压支架各组成部分的坐标，平衡千斤顶长度，立柱长度；

计算出实体液压支架的姿态后，将实体液压支架按照底座的俯仰角和倾角进行旋转，获得实体液压支架在三维空间中的姿态信息。

4.一种基于液压支架多维姿态监测的数字孪生系统，其特征在于，包括：

多维姿态感知传感器，设置在实体液压支架上，用于采集感知信息；

姿态信息计算装置，与所述多维姿态感知传感器通信连接，用于以感知信息作为输入量，输入到用于表达液压支架模型运动的三角函数模型中，进行实体液压支架的姿态信息计算；

数字孪生驱动装置，与所述姿态信息计算装置通信连接，包括液压支架模型生成模块和驱动模块，所述液压支架模型生成模块用于生成与实体液压支架相应的液压支架模型；

所述驱动模块，将姿态信息作为输入量输入到液压支架模型中，实时驱动液压支架模型进行姿态变化。

5.根据权利要求4所述的基于液压支架多维姿态监测的数字孪生系统，其特征在于：所述多维姿态感知传感器包括：

设置在所述实体液压支架的伸缩梁组件、侧护板组件、推杆组件上，用于采集各组件的伸缩量的位移传感器；

以及设置在所述实体液压支架的支架底座、连杆组件、掩护梁组件、顶梁组件、护帮板组件上，用于采集各组件的倾角信息的倾角传感器。

6.根据权利要求5所述的基于液压支架多维姿态监测的数字孪生系统，其特征在于：用于表达液压支架模型运动的三角函数模型包括：

假设实体液压支架的底座处于水平状态、底座的俯仰角和倾角为0，模型计算中的所有变量均以底座为基准进行折算；

设置已知条件：支架各结构件尺寸，底座坐标，前连杆与底座夹角，顶梁预掩护梁夹角，1级护帮与顶梁夹角，1级护帮与2级护帮夹角，2级护帮与3级护帮夹角；

待求姿态信息：实体液压支架各组成部分的坐标，平衡千斤顶长度，立柱长度；

计算出实体液压支架的姿态后，将实体液压支架按照底座的俯仰角和倾角进行旋转，获得实体液压支架在三维空间中的姿态信息。

7.根据权利要求4所述的基于液压支架多维姿态监测的数字孪生系统，其特征在于：还包括实体液压支架控制器，与所述多维姿态感知传感器和所述姿态信息计算装置通信连接，用于接收所述多维姿态感知传感器的感知信息并上传至所述姿态信息计算装置，以及用于根据指令命令控制实体液压支架动作。