[發(fā)明專利]懸臂式掘進(jìn)機(jī)的位姿測量系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110081805.X
• 申請日: 2011-03-31
• 公開（公告）號: CN102207382A
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧國華;朱承建;周李兵;賈洪剛;顧巧明;陸錚;王全國;賀耀宜;楊帆;陳曉晶;趙立廠;張立斌
• 申請（專利權(quán)）人: 天地（常州）自動化股份有限公司;中煤科工集團(tuán)常州自動化研究院
• 主分類號: G01C3/00
• 分類號: G01C3/00;G01C1/00;G01C15/00
• 代理公司: 常州市江海陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32214
• 代理人: 蔣全強(qiáng)

1.一種懸臂式掘進(jìn)機(jī)的位姿測量系統(tǒng)，其特征在于：設(shè)于巷道內(nèi)的用于給出巷道掘進(jìn)方向的激光指向測距儀(1)、設(shè)于掘進(jìn)機(jī)上且與掘進(jìn)機(jī)機(jī)身軸線平行的光測角儀(2)；光測角儀(2)包括平行于掘進(jìn)機(jī)基準(zhǔn)平面設(shè)置的傾角傳感器(10)；

工作時，激光指向測距儀(1)分別發(fā)出可見激光與紅外測距激光，所述可見激光經(jīng)光測角儀(2)中的凸透鏡(11)在其焦平面成像，由所述可見激光在該焦平面上的像點(diǎn)坐標(biāo)得到光測角儀(2)的光軸相對于所述可見激光的方向角α′和俯仰角β′，由于光測角儀(2)的光軸與掘進(jìn)機(jī)機(jī)身軸線平行，α′、β′即為掘進(jìn)機(jī)機(jī)身軸線相對于所述可見激光的方向角和俯仰角，通過所述傾角傳感器可得到掘進(jìn)機(jī)機(jī)身相對于水平面的橫滾角γ，進(jìn)而通過該橫滾角γ對所述方向角α′和俯仰角β′進(jìn)行修正，從而得出掘進(jìn)機(jī)相對所述可見激光的方向角α、俯仰角β及相對水平面橫滾角γ，即得到掘進(jìn)機(jī)的姿態(tài)信息；

然后，通過所述測距激光得到激光指向測距儀(1)與掘進(jìn)機(jī)機(jī)身的間距，結(jié)合激光指向測距儀(1)所在點(diǎn)的位置坐標(biāo)、所述可見激光的光束發(fā)射角度參數(shù)可得到掘進(jìn)機(jī)的位置坐標(biāo)，從而完成了掘進(jìn)機(jī)的位置、姿態(tài)信息的測量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述懸臂式掘進(jìn)機(jī)的位姿測量系統(tǒng)，其特征在于：所述激光指向測距儀(1)設(shè)于用于控制激光指向測距儀(1)的朝向的調(diào)整機(jī)構(gòu)(3)上，激光指向測距儀(1)包括：激光指向器(5)、激光測距傳感器(6)、以及與激光指向器(5)和激光測距傳感器(6)相連的控制電路(7)；

所述光測角儀(2)還包括：設(shè)于所述凸透鏡(11)的焦平面上的面陣光敏元件(9)、與該面陣光敏元件(9)相連的用于檢測所述可見激光在該焦平面上的像點(diǎn)坐標(biāo)的A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理模塊(8)；所述傾角傳感器(10)將測得的數(shù)據(jù)傳傳輸至A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理模塊(8)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述懸臂式掘進(jìn)機(jī)的位姿測量系統(tǒng)，其特征在于：激光指向測距儀(1)與光測角儀(2)之間通過所述可見激光進(jìn)行光數(shù)字通信，以使激光指向測距儀(1)將激光指向測距儀(1)所在點(diǎn)的位置坐標(biāo)、所述可見激光的光束發(fā)射角度參數(shù)以及激光指向測距儀(1)測得的其與掘進(jìn)機(jī)機(jī)身的距離發(fā)送至光測角儀(2)，光測角儀(2)結(jié)合所述掘進(jìn)機(jī)相對所述可見激光的方向角α、俯仰角β及相對水平面橫滾角γ，得出掘進(jìn)機(jī)的位姿信息。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述懸臂式掘進(jìn)機(jī)的位姿測量系統(tǒng)，其特征在于：光測角儀(2)在進(jìn)行角度測量和光數(shù)字通信時，共用所述面陣光敏元件(9)。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述懸臂式掘進(jìn)機(jī)的位姿測量系統(tǒng)，其特征在于：所述光測角儀還包括：設(shè)于所述凸透鏡(11)外圍的光電引導(dǎo)靶標(biāo)(13)，當(dāng)所述可見激光照射到光電引導(dǎo)靶標(biāo)(13)上，A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理模塊(8)可通過掃描光電引導(dǎo)靶標(biāo)(13)上的光敏元件得到所述可見激光照射的部位并輸出所述可見激光所在位置的數(shù)據(jù)信息，以供掘進(jìn)機(jī)駕駛員參考并調(diào)整掘進(jìn)機(jī)(4)機(jī)身位姿，以使所述凸透鏡(11)能接收所述可見激光。