[發明專利]基于線激光陣列旋轉掃描的掘進機精確糾偏裝置及方法

有效

• 申請號: 201710545796.2
• 申請日: 2017-07-06
• 公開（公告）號: CN107130975B
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 劉增輝;江紅祥;劉送永;杜長龍;謝奇志;姬會福;吳洪狀
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21D9/10
• 分類號: E21D9/10
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種基于線激光陣列旋轉掃描的掘進機糾偏方法，其特征在于，該方法包括：

在掘進機左右兩側對稱設置兩個線激光陣列，線激光陣列包括固定基臺、旋轉柱、激光測距傳感器和步進電機，固定基臺上設置步進電機，步進電機輸出軸與旋轉柱相連，在旋轉柱的外圓柱表面沿軸向間隔設置若干激光測距傳感器，在掘進機中心設置捷聯慣導，控制系統通過通訊控制電纜分別連接捷聯慣導和線激光陣列，在掘進機掘進過程中，通過捷聯慣導實時采集掘進機位置坐標信息，對掘進機做粗略定位，每隔固定周期通過步進電機帶動旋轉柱上的激光測距傳感器轉動θ角度，從而獲取掘進機相對于巷道軸線的偏移量，根據偏移量對掘進機做位置修正，實現掘進機的精確糾偏；

獲取掘進機相對于巷道軸線的偏移量具體包括以下步驟：

通過捷聯慣導實時采集掘進機位置坐標信息，確定掘進機中心的坐標點O；

確定掘進機左側糾偏裝置的旋轉柱的軸心坐標點D、坐標點D在巷道側壁的投影點A、F，坐標點O在AF連線上的投影點E，確定左側糾偏裝置的激光測距傳感器相鄰兩次發射激光在巷道側壁的光斑坐標點B、C，確定BD、CD長度和θ角度；

由三角形面積計算公式、余弦定理、正弦定理，列出如下等式：

DE＝DO·cosα＝DO·sin(β+θ) (4)

AE＝AD+DO (5)

聯立1-5式，解出：

其中：S₁為B、C、D三點構成的三角形面積；θ角為BC連線與BD連線所成的夾角，即步進電機帶動旋轉柱上的激光測距傳感器轉動角度，β為BC連線與CD連線所成的夾角；

確定掘進機右側糾偏裝置的旋轉柱的軸心坐標點G，坐標點G在巷道側壁的投影點J，確定JG與OE的交點K，確定右側糾偏裝置的激光測距傳感器相鄰兩次發射激光在巷道側壁的光斑坐標點H、I；確定IG和HG長度；

由三角形面積計算公式、余弦定理、正弦定理，列出如下等式：

GK＝GO·cosα＝GO·sin(β+θ) (11)

EF＝JK＝JG+GK (12)

聯立8-12式，解出：

其中：S₂為G、H、I三點構成的三角形面積；

最終，通過下式獲得掘進機相對于巷道軸線的偏移量：

其中：d為偏距，α為偏角。