[发明专利]一种采煤机绝对位姿检测系统及方法

摘要

本发明公开了一种采煤机绝对位姿检测方法，在回采工作面时，对主要由采煤机、刮板机和液压支架构成的三机配套开采装备中的采煤机的绝对位姿进行检测；该方法通过捷联惯导模块进行航位推算位姿检测，通过激光发射装置、激光接收装置和智能全站仪进行激光位姿检测，然后通过最优估计算法对两种位姿检测结果进行异步融合，得到精确的采煤机的绝对位姿。本发明使用卡尔曼滤波等最优估计算法对两种导航信息进行异步融合，得到更加精确的采煤机绝对位姿参数，精度高、可靠性好，为实现采煤机的自动化、智能化作业提供条件。

主权项

1.一种采煤机绝对位姿检测系统，在回采工作面时，对主要由采煤机(1)、刮板机(2)和液压支架(3)构成的三机配套开采装备中的采煤机(1)的绝对位姿进行检测；其特征在于：通过捷联惯导模块进行航位推算位姿检测，通过激光发射装置(4)、激光接收装置和智能全站仪(5)进行激光位姿检测；通过智能全站仪(5)检测激光发射装置(4)在矿山绝对坐标系中的位姿参数，结合采煤机(1)在激光发射装置坐标系中的位姿参数和激光发射装置(4)在矿山绝对坐标系中的位姿参数，得到采煤机(1)在矿山绝对坐标系中的位姿参数，将该结果作为激光位姿检测结果；，通过嵌入式控制器Ⅱ对捷联惯导模块的导航信息进行解算，获得采煤机(1)在矿山绝对坐标系中的位姿参数，将该结果作为捷联惯导位姿检测结果；然后通过最优估计算法对两种位姿检测结果进行异步融合，得到精确的采煤机(1)的绝对位姿；所述激光发射装置(4)包括车体、步进电机(4‑5)、行走机构(4‑1)、曲柄摇杆机构(4‑2)、舵机(4‑3)、激光发射器(4‑4)和嵌入式控制器Ⅰ，步进电机为隔爆型步进电机，激光发射器(4‑4)为本安隔爆型扇面激光发射器；步进电机(4‑5)、行走机构(4‑1)和曲柄摇杆机构(4‑2)安装在车体上，通过步进电机(4‑5)驱动曲柄摇杆机构(4‑2)动作，舵机(4‑3)与激光发射器(4‑4)安装在摇杆的顶端，由舵机(4‑3)带动激光发射器(4‑4)在±45°范围内回转扫描；嵌入式控制器Ⅰ经隔爆处理后固定在车体上，嵌入式控制器Ⅰ向步进电机(4‑5)和舵机(4‑3)提供控制指令，并解算激光发射器(4‑4)在激光发射装置坐标系中的三维坐标及其所发射的扇面激光的法向量；所述激光接收装置包括三个激光接收器和嵌入式控制器Ⅱ，三个激光接收器不共线地固定在采煤机(1)上，且三个激光接收器均能够接收到激光发射器(4‑4)所发射的扇面激光，嵌入式控制器Ⅱ经隔爆处理后固定在采煤机(1)上，嵌入式控制器Ⅱ同时与激光接收器和嵌入式控制器Ⅰ通信连接，结合每个激光接收器的接收信号、激光发射器(4‑4)在激光发射装置坐标系中的三维坐标及其所发射的扇面激光的法向量，解算出每个激光接收器在激光发射装置坐标系中的坐标，进而解算出采煤机(1)在激光发射装置坐标系中的位姿参数。