[發明專利]掘進機位姿參數測量裝置及其方法

有效

• 申請號: 201110008063.8
• 申請日: 2011-01-15
• 公開（公告）號: CN102589514A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 毛君;齊宏亮;謝苗;常勝;徐洋;宋寶新;陳洪月
• 申請（專利權）人: 毛君;齊宏亮;謝苗
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00;G01C15/00;G01B11/00;E21C35/24
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技術領域

本發明涉及一種掘進機領域的煤礦井下做業的掘進機，特別是涉及一種掘進機機身相對巷道中心點的位姿參數的測量裝置及其方法。?

背景技術

在掘進機按照對于巷道斷面的作用方式可劃分為兩種：全斷面掘進機和部分斷面掘進機（懸臂式掘進機），一般由截割部、裝載部、行走部、液壓系統和電控系統等組成，可實現煤巖的截割、運輸、轉載，并能自行行走和噴霧除塵，由于其具有掘進速度快，結構緊湊，工作方式靈活，適應性強等優點，近年來在我國的巷道掘進領域得到了廣泛應用。?

但隨著社會的不斷發展，要求巷道施工向安全、優質、省力、高效、舒適方向發展，傳統的掘進機雖然可以實現機械化施工，一定程度上滿足上述要求，但仍然是手工操作，超挖、欠挖現象嚴重，司機勞動強度較大，舒適性較差，勞動生產率也低，而且施工質量、施工安全很大程度上取決于人為因素，采掘業屬于苦、險、臟行業，因事故而傷亡的人數也較多。因此加強懸臂式掘進機的自動化功能，將超前探測、自動定位等裝置安裝在懸臂式掘進機上，可使巷道施工更加安全、優質、省力、高效、舒適。鑒于此，國內外專家學者也做了很多的研究工作，取得了一些成果。?

公告號為CN201013380Y，授權公告日2008年1月30日，實用新型的名稱為“全自動掘進機”，該專利案的設計提出了一種遠程控制方式，其通過采用航天導航定位儀，實時檢測掘進機在慣性空間的絕對位置坐標，對掘進機和截割頭進行實時控制，包含截割頭空間位置的檢測。該專利雖理論上可行，但由于航天儀器的精密性，易受煤巷井下惡劣環境的影響，具體實施有一定的困難，井下實施不具有實用性。?

公告號為CNl01266134A，授權公告日2008年9月17日，專利名稱為“懸臂機頭位姿的測量系統及其方法”，該專利案的設計提出了一種懸臂機頭位姿測量系統，其通過采用激光機動全站儀測量掘進機位姿。該專利通過激光機動全站儀發射激光到掘進機，經過棱鏡反射，再對發射回來的激光信號進行接收，然后要通過無線信號的傳輸才能到達掘進機內的計算機，一次性地測量掘進機的全部位姿參數。該專利雖然理論上可行，但具有調節難度大、對工作人員要求較高、成本較高等缺點，而且至今還沒有成熟的防爆產品，很難在煤礦推廣應用。而本發明是在掘進機上進行信號的接收和傳輸，利用已測得的參數值求得掘進機的位姿參數。?

公告號為CN101629807A,授權公開日2010年1月20日，發明專利名稱為“掘進機機身位姿參數測量系統及其方法”，該專利案的設計提出了一種掘進機機身位姿參數測量系統，通過兩臺線激光發射器及機架、激光標靶，可編程控制器以及兩臺傾角傳感器實現了對掘進機位姿（包括偏向位移、偏向角、俯仰角和滾動角）的測量，但是，其裝備需要兩臺激光發射器，其中一臺激光發射器為固定，但另一臺為人工安裝，扇形光束不易產生，而且傾角傳感器測量結果為相對水平面的結果，并不能真實反映掘進機的傾角，同時存在具有調節難度大、對工作人員要求較高、成本較高、激光標靶的安全性難以保證、容易在運行過程中受到損害等缺點。?

鑒于以上發明的種種缺點，為了實現掘進機的自動截割和掘進，減輕井下工人的勞動強度，實現一種簡易定位的方法，本發明人經過不斷地研究、設計，終于確定出具有重要實用價值的本發明。?

發明內容

在本發明的主要目的在于克服上述掘進機位姿參數測量方法的技術不足，提供一種掘進機機身位姿參數的測量裝置和方法，完成對掘進機位姿參數（包括掘進機相對于巷道中心線的左右偏移?，上下偏移，相對于掘進機機身中心的搖擺角，俯仰角，偏轉角，前后偏移屬前進方向，不必討論）的測算。由于本發明只取煤巷掘進機現有的激光指向儀所發射的激光束為基準參考，因此經計算得到的參數可直接確定掘進機的位置和姿態，進而可以確定當前的掘進機與巷道基準的偏差，在掘進機行進過程中對這些參數進行修正便可以實現掘進機行走的智能控制。?

本發明的目的還在于，在實現掘進機準確定位的基礎上，控制截割頭進行各個方位的補償截割實現對截割斷面的精確控制，即仿形截割，截割出不同形式（如矩形、梯形、拱形）的巷道斷面，為實現無人掘進工作面提供技術參數。因而本發明的目的還在于對掘進機仿形截割提供相關參數。?