[发明专利]一种基于差分激光的掘进机位姿检测及定位系统

说明书

本发明涉及煤矿设备技术领域，尤其涉及一种基于差分激光的掘进机位姿检测及定位系统，旨在解决掘进机井下作业时，不能很好的测得掘进机的位姿参数以及进行井下掘进机定位，不能实现掘进机位姿检测和定位的自动化，容易出现超挖或欠挖的问题。该基于差分激光的掘进机位姿检测及定位系统，根据激光落点位置的变化对掘进机的位姿进行初步解算，联合捷联式惯性导航所得数据，实现掘进机机体位姿的精确检测；通过磁致伸缩距离传感器以及安装在截割头后方的角度传感器一起对截割头的位置进行检测，能够很好的测得掘进机的位姿参数以及进行井下掘进机定位，实现掘进机位姿检测和定位的自动化，有效避免出现超挖或欠挖。

技术领域

本发明涉及煤矿设备技术领域，尤其涉及一种基于差分激光的掘进机位姿检测及定位系统。

背景技术

随着煤矿自动化技术改革的不断推进，目前已经提出智慧煤矿的概念，掘进机作为井下作业的大型开采机械，实现其自动化作业就成了实现智慧煤矿的一个关键点。

煤矿井下环境十分恶劣，巷道内工作环境复杂，目前掘进机井下作业时，主要依靠煤矿工人利用导向激光来完成对其位姿的判断和调整，往往因为工作环境灰尘浓度高以至视线模糊，或是工人经验不足，不能很好的测得掘进机的位姿参数以及进行井下掘进机定位，不能实现掘进机位姿检测和定位的自动化，容易出现超挖或欠挖现象。

发明内容

本发明提供一种基于差分激光的掘进机位姿检测及定位系统，以解决掘进机井下作业时，不能很好的测得掘进机的位姿参数以及进行井下掘进机定位，不能实现掘进机位姿检测和定位的自动化，容易出现超挖或欠挖的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于差分激光的掘进机位姿检测及定位系统，包括捷联式惯性导航、激光发射平台部分、激光指向仪、激光接收装置和截割头位姿检测装置；捷联式惯性导航安装在掘进机机身上表面的中心位置；激光指向仪安装在掘进机后方的巷道顶部中间位置；

激光发射平台部分水平安装在掘进机后方的巷道顶部中间位置，激光发射平台部分包括激光安置平台、定位感应孔、第一倾角传感器、第一差分激光器、激光测距仪和第二差分激光器，第一差分激光器、激光测距仪、第二差分激光器间隔安装在激光安置平台的同一平面上，激光测距仪安装在激光安置平台下端面的中央，第一差分激光器和第二差分激光器对称安装在激光测距仪的两侧，激光安置平台的中心位置设置定位感应孔，定位感应孔内置光敏元件，定位感应孔旁安装第一倾角传感器；

激光接收装置安装在捷联式惯性导航后方七十公分处，激光接收装置包括第一差分激光接收板、测距激光接收板、第二差分激光接收板，测距激光接收板安装在掘进机中轴线上，第一差分激光接收板和第二差分激光接收板分别安装在测距激光接收板的两侧；

截割头位姿检测装置包括分别安装在截割头第一级液压缸、截割头第二级液压缸、截割头第三级液压缸上的磁致伸缩距离传感器以及安装在截割头转轴中心处的角度传感器。

在上述的基于差分激光的掘进机位姿检测及定位系统中，可选的是，激光发射平台部分还包括第一旋转机构和第二旋转机构，第一差分激光器和第二差分激光器上均安装第一旋转机构和第二旋转机构，激光测距仪上安装第二旋转机构。

在上述的基于差分激光的掘进机位姿检测及定位系统中，可选的是，激光发射平台部分还包括驱动电机和第二倾角传感器，激光测距仪上安装驱动电机和第二倾角传感器。

在上述的基于差分激光的掘进机位姿检测及定位系统中，可选的是，第一差分激光接收板、测距激光接收板和第二差分激光接收板的结构相同。

在上述的基于差分激光的掘进机位姿检测及定位系统中，可选的是，第一差分激光接收板包括第一激光接收板方格面和第一激光接收板支撑架，第一激光接收板方格面固定安装在第一激光接收板支撑架上，第一激光接收板支撑架固定在掘进机上，第一激光接收板方格面中的各小方格内均放置光敏元件。