[发明专利]一种采煤工作面设备直线度的监测方法

权利要求书

1.一种采煤工作面设备直线度的监测方法，用于监测和评估采煤工作面上煤壁(1)、刮板运输机(2)、液压支架(5)三者的直线度，其特征在于，包括：

以沿平行于所述刮板运输机(2)的长度方向布置第二轨道(3)，所述第二轨道(3)长度范围覆盖所述刮板运输机(2)从机头到机尾的长度范围；

在所述第二轨道(3)上设置有可移动的机器人(4)，在所述机器人(4)上刚体连接有激光雷达；

控制所述机器人(4)沿所述第二轨道(3)移动，并在移动过程中，向所述煤壁(1)和所述液压支架(5)发射激光，记录所述激光雷达的反射数据；

以所述激光雷达的实时位姿数据获得所述机器人(4)的运行轨迹数据，所述轨迹数据计算所述刮板运输机(2)的直线度；

以所述激光雷达的反射数据计算所述煤壁(1)和所述液压支架(5)的直线度。

2.根据权利要求1所述的采煤工作面设备直线度的监测方法，其特征在于，所述第二轨道(3)刚体连接在所述刮板运输机(2)靠近所述液压支架(5)一侧的侧边上。

3.根据权利要求2所述的采煤工作面设备直线度的监测方法，其特征在于，建立基坐标系G、机器人坐标系R和激光雷达坐标系L，获得所述机器人坐标系R与所述基坐标系G之间以及所述激光雷达坐标系L与所述基坐标系G之间的转换关系，根据所述转换关系将所述机器人(4)移动的轨迹数据、激光雷达的反射数据均转换为所述基坐标系G下的数据。

4.根据权利要求3所述的采煤工作面设备直线度的监测方法，其特征在于，所述基坐标系G的原点设立在所述刮板运输机(2)的机头或机尾上，且所述基坐标系G的X轴与采煤现场的巷道平行，所述基坐标系G的Y轴垂直于所述X轴且与所述X轴在同一水平面上，所述基坐标系G的Z轴垂直于所述X轴和Y轴构成的水平面；

所述机器人(4)出发时的初始坐标与所述基坐标系G的原点重合。

5.根据权利要求4所述的采煤工作面设备直线度的监测方法，其特征在于，使用PCL点云库对实时的激光雷达点云数据进行处理，每一帧实时的所述激光雷达点云数据包括所述液压支架(5)侧点云和所述煤壁(1)侧点云；

针对所述液压支架(5)侧点云，采用RANSAC圆拟合算法，确定实时的所述激光雷达坐标系L下的所述液压支架(5)的柱子的位置将所述液压支架(5)的柱子位置由所述激光雷达坐标系L下变换到所述基坐标系G下的位置得到所述液压支架(5)的位置点集

针对所述煤壁(1)侧点云，按一定频率从所述激光雷达点云数据中取点将所述煤壁(1)侧的点换算到所述基坐标系G下的点得到所述煤壁(1)侧的位置点集

针对所述激光雷达采用里程算法获得所述激光雷达的实时位姿数据，t时刻所述激光雷达坐标系到所述基坐标系G的变换所述机器人到所述基坐标系G下的位姿得到所述机器人运行轨迹点集{r_gt}。

6.根据权利要求5所述的采煤工作面设备直线度的监测方法，其特征在于，计算所述液压支架(5)的直线度，包括：

根据多个所述液压支架(5)的位置集合计算所述相邻液压支架(5)间的距离偏差与斜率；

根据所述相邻液压支架(5)间的距离偏差与斜率对所述液压支架(5)的直线度评估。

7.根据权利要求5所述的采煤工作面设备直线度的监测方法，其特征在于，计算所述煤壁(1)的直线度，包括：

在所述基坐标系G内，在过所述煤壁(1)侧的点集中的一端点且平行于所述基坐标系G的所述X轴和Y轴构成的水平面，以过所述煤壁(1)侧的点集中的一端点与所述巷道垂直的直线为基线，遍历所述煤壁(1)侧的点集中的对应点的坐标在所述基坐标系G的X轴上的偏差对所述煤壁(1)的直线度评估。