[发明专利]一种基于机载二维激光的三维巷道模型成型装置及其方法

说明书

本发明公开了一种基于机载二维激光的三维巷道模型成型装置，包括：激光扫描结构和机载控制器，激光扫描结构设置在具有位姿检测功能的悬臂式掘进机的机身一侧，激光扫描结构包括：激光扫描部件固定槽、扫描结构配套直齿、支撑板、支撑板驱动电机、固定大臂、旋转臂驱动电机、旋转臂、激光发射器，掘进机的机身上设有机载控制器，机载控制器和旋转臂驱动电机和支撑板驱动电机连接，机载控制器和掘进机的控制系统连接，本发明以掘进机为载体，通过设置二维激光扫描装置对巷道进行三维建模，激光扫描结构直接架设在掘进机机身上，不需要再添加其余设备，整个检测系统更加简单，相应的控制难度低、成本低。

技术领域

本发明涉及煤矿巷道三维模型成型方法技术领域，具体是一种基于机载二维激光的三维巷道模型成型装置及其方法。

背景技术

在实际的掘进机掘进过程中，截割头遇到不同性质的围岩时会受到不同的作用力从而产生不同幅度的抖动。尽管截割头的截割轨迹规划比较平滑，但最终掘出的实际巷道并不平整，严格上讲，巷道的走向已知，但具体形状是未知的。从对巷道三维模型的需求上来讲，以巷道三维模型为依据能指导后续智能化设备的工作，例如液压支架的移驾工作；联系巷道的实际模型，能够更加鲜明的表现出各设备的位置信息、巷道成型信息，能辅助完善远程监控界面的开发。

现已经提出了利用辅助设备对巷道形状进行测量的方式，例如利用飞行器载激光扫描模块对巷道进行扫描、利用井下小车载激光扫描模块对巷道进行扫描等，比如：专利号为：CN202210428491.4的一种三维巷道模型系统及其生成方法和专利号为：CN201610384423.7的一种井下巷道高精度三维模型扫描设备与方法，以上专利引入了小车、飞行器作为辅助设备，选用的激光扫描模块应为三维激光扫描模块，但添加额外的辅助设备会增加整个系统的复杂度，相较而言，在井下已有的工程机械上安装巷道扫描设备，一边工作一边完成巷道成型是更为理想的一种情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于机载二维激光的三维巷道模型成型装置及其方法，以解决上述问题。

本发明的技术方案是：

一种基于机载二维激光的三维巷道模型成型装置，包括：激光扫描结构，所述激光扫描结构设置在具有位姿检测功能的悬臂式掘进机的机身一侧，所述激光扫描结构包括：激光扫描部件固定槽，激光扫描部件固定槽设置在悬臂式掘进机的机身上；扫描结构配套直齿，设置在所述激光扫描部件固定槽槽壁内侧；支撑板，滑动设置在所述激光扫描部件固定槽上；支撑板驱动电机，设置在所述支撑板上，其输出轴穿过所述支撑板的板面，并套设齿轮，所述齿轮和所述扫描结构配套直齿的齿槽面啮合，所述支撑板驱动电机上设有支撑板驱动电机编码器；固定大臂，竖直设置在所述支撑板上；旋转臂驱动电机，设置在所述固定大臂侧面靠近顶端位置处，且所述旋转臂驱动电机的输出轴贯穿过固定大臂，所述旋转臂驱动电机上设置旋转臂驱动电机编码器；旋转臂，一端连接在旋转臂驱动电机的输出端上；激光发射器，设置在所述旋转臂的另一端上；所述掘进机的机身上设有机载控制器，所述机载控制器和所述旋转臂驱动电机和支撑板驱动电机连接，所述机载控制器和掘进机的控制系统连接。

进一步的，在悬臂式掘进机的机身另一侧设置一个激光扫描结构，两个所述激光扫描结构对称设置。

进一步的，激光扫描部件固定槽的槽壁两侧设有条形凹槽，所述支撑板呈π字状，所述支撑板的下部突起卡入条形凹槽中。

进一步的，在所述激光扫描部件固定槽的底面上设有伸长钣金，所述伸长钣金通过螺栓固定在履带侧板外侧。

一种基于机载二维激光的三维巷道模型成型装置进行扫描的方法，包括以下步骤：

掘进机进行一侧掘进作业后静止在原地，通过机身位姿检测装置测取掘进机机身的具体位姿；