[发明专利]一种相邻关节空间相对方位姿态测量方法和测量装置

说明书

本发明提供了一种相邻关节空间相对方位姿态测量方法和测量装置，属于矿用仪器仪表技术领域，在两个相邻关节上安装成对固定支架；采用M个线性矢量测量体，每个矢量测量体包括主体和子体，每组选取N个矢量测量体进行组合，构建出几何向量；选取K组，M个矢量测量体同步组合出多个几何向量，边缘计算模块对这些几何向量进行实时空间方位分析，得到相邻关节间倾斜方向、倾斜角度、关节间距及错位量等参数；构建统一的坐标体系，给出相邻关节空间唯一的实时绝对方位姿态数据。本发明结合相邻中部槽运动特性，既能直接对相邻关节姿态变化进行实时动态检测，又能保障方法和装置可行性应用，提高检测的实时性、精准度、全面性、可靠性及环境适应性。

技术领域

本发明属于矿用仪器仪表技术领域，尤其涉及一种相邻关节空间相对方位姿态测量方法和测量装置。

背景技术

目前，国家大力促进智能化矿山建设。国内煤矿正在由机械化采煤向自动化、信息化和智能化采煤方向发展。面临的最大任务是对现有机械化设备进行信息化感知，进行参数感知、行为动态感知、环境感知等等。煤层综采装备包括采煤机、刮板机和液压支架，简称“三机”。在刮板机方面，刮板机的中部槽是刮板输送机的机身，由中板和槽帮刚等组成，上槽运煤下槽供刮板链返程用，需要中部槽与中部槽相对位姿感知；在液压支架方面，需要支架直线度感知、错位度感知、自身倾斜度感知；在割煤机方面，需要行走位置精准感知；煤壁侧顶底端煤岩识别感知；在采煤工作面方面，需要“三直两平”，设备长期保持平稳队形回采平移。在煤流运输方面，需要转载机和皮带机尾对齐感知等等。

在 “三机”联动作业过程中，普遍存在以下问题：工作人员无法实时动态地精准了解液压支架推溜后的刮板机各中部槽的相对位置状态及其变化过程；不能实时动态地精准了解割煤机经过后的中部槽的相对位置状态及其变化过程；不能实时动态地精准了解液压支架移动后所关联的中部槽的相对位置状态及其变化过程；不能实时动态地精准了解割煤机的相对位置；不能实时动态地精准了解刮板机的弯曲程度。想要实时动态的了解煤层综采设备的动态位置的难度为：（1）“三机”均是相对运动，没有绝对参考物辅助校准；（2）刮板机呈前后上下等多方向运动，缺乏直接的多参数可靠检测方法；（3）由于刮板机经常移动，操作力度大，割煤机挤压，煤炭堆积，导致现有的方位测量设备安装困难；现场充满爆炸性气体、粉尘，且水汽大，会导致测量结果不准确。

近几年随着国内外煤矿智能化采煤技术的发展，在开采过程中，对工作面三机设备的实时工况、姿态进行检测和故障诊断，保证整个工作面设备在最佳状态下运行，相关技术也不断涌现。但现有的测量方法和相关装置存在计算方法复杂、相关设备不易安装，检测误差累积导致精度不高的问题，工作人员无法准确把握三机设备实时动态，无法满足实际工程的要求。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种相邻关节空间相对方位姿态测量方法和测量装置，可以进行实时动态检测，可行性高，便于安装使用；采用高精度多单元检测、虚拟现实、多重模型构建等技术，检测准确，精度高。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种相邻关节空间相对方位姿态测量装置的测量方法，所述测量方法包括以下步骤：

S101：在两个相邻关节上分别选取位置，安装固定支架，保持固定支架与关节同步移动；

S102：采用M个线性矢量测量体，M≥2；其中，每个矢量测量体包括主体和子体，所述主体和子体分别安装在各自固定支架上，处在同一水平面上，主体和子体之间的矢量参数从主体自动上传到边缘计算模块；

S103：每组选取N个矢量测量体进行组合，其中N大于等于1，且至少有一组取值满足：M-1≥N1；N个矢量测量体的子体重合于一点，构建出几何向量交叉点；选取K组，（组与组之间，子体不重合于一点），M个矢量测量体同步组合出K个几何向量交叉点，边缘计算模块对这些几何向量进行实时方位分析，得到相邻关节间倾斜方向、倾斜角度、关节间距及错位量等参数；