[發(fā)明專利]一種刮板輸送機(jī)姿態(tài)智能感知裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710837647.3
• 申請日: 2017-09-06
• 公開（公告）號(hào): CN107685989A
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 穆潤青;王會(huì)枝;宋冰清;吳宗澤;范寶冬;陳偉;曹琰;李榕
• 申請（專利權(quán)）人: 中煤張家口煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): B65G43/00
• 分類號(hào): B65G43/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種刮板輸送機(jī)姿態(tài)智能感知裝置及方法，其特征在于：

感知裝置包括主慣導(dǎo)、三維姿態(tài)傳感器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和姿態(tài)分析主機(jī)。主慣導(dǎo)固定在刮板輸送機(jī)機(jī)頭，每節(jié)中部槽都安裝三維姿態(tài)傳感器，主慣導(dǎo)和所有的中部槽三維姿態(tài)傳感器通過現(xiàn)場總線連接至數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，姿態(tài)分析主機(jī)通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器實(shí)時(shí)采集主慣導(dǎo)和所有三維姿態(tài)傳感器的數(shù)據(jù)；

主慣導(dǎo)實(shí)時(shí)檢測刮板輸送機(jī)機(jī)頭的三維姿態(tài)，并作為刮板輸送機(jī)三維動(dòng)態(tài)模型的基準(zhǔn)；中部槽三維姿態(tài)傳感器實(shí)時(shí)檢測每節(jié)中部槽的三維姿態(tài)；姿態(tài)分析主機(jī)依據(jù)刮板輸送機(jī)運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型以及主慣導(dǎo)、每節(jié)中部槽三維姿態(tài)傳感器的數(shù)據(jù)，形成以刮板輸送機(jī)機(jī)頭為基準(zhǔn)的刮板輸送機(jī)三維姿態(tài)動(dòng)態(tài)模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種刮板輸送機(jī)姿態(tài)智能感知裝置及方法，其特征在于：

刮板輸送機(jī)三維姿態(tài)動(dòng)態(tài)模型計(jì)算方法：

刮板輸送機(jī)共n+1節(jié)中部槽，以機(jī)頭所在位置為基準(zhǔn)，測得每節(jié)中部槽的水平彎曲角度為H0-Hn、垂直彎曲角度為F0-Fn、俯仰角度為G0-Gn，水平彎曲角以俯視視角下順時(shí)針運(yùn)動(dòng)為正，反向?yàn)樨?fù)，垂直彎曲角從電纜槽方向看順時(shí)針運(yùn)動(dòng)為正，俯仰角以從機(jī)頭方向看逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)為正；

第n節(jié)中部槽的相對機(jī)頭的水平彎曲角度如下：

上式中H為第n節(jié)中部槽相對基準(zhǔn)的水平彎曲角度，Hk為中部槽的水平彎曲角的測量值；

第n節(jié)中部槽的相對機(jī)頭的垂直彎曲角度如下：

上式中F為第n節(jié)中部槽相對基準(zhǔn)的垂直彎曲角度，F(xiàn)k為中部槽的垂直彎曲角的測量值；

第n節(jié)中部槽的相對機(jī)頭的俯仰角度如下：

上式中G為第n節(jié)中部槽相對基準(zhǔn)的俯仰角度，Gk為中部槽的俯仰角的測量值；

由式1、式2、式3的結(jié)果可以計(jì)算出某一節(jié)中部槽在三維空間內(nèi)相對于基準(zhǔn)的角度偏差；

第n節(jié)中部槽相對前一節(jié)中部槽的旋轉(zhuǎn)變換矩陣：

上式中Rn為中部槽相對上節(jié)中部槽的旋轉(zhuǎn)矩陣，F(xiàn)n為中部槽的垂直彎曲角度，Gn為俯仰角度，Hn為水平彎曲角度；

第n節(jié)中部槽相對前一節(jié)中部槽的旋轉(zhuǎn)位移：

上式中SRn為中部槽旋轉(zhuǎn)后位移，Rn為旋轉(zhuǎn)變換矩陣，L為中部槽長度，F(xiàn)n為中部槽的垂直彎曲角度，Hn為水平彎曲角度；

第n節(jié)中部槽相對前一節(jié)中部槽的平移位移：

上式中Spn為中部槽的平移位移，L為中部槽長度，F(xiàn)n-1上一節(jié)中部槽垂直彎曲角度，Hn-1為上一節(jié)中部槽水平彎曲角度；

第n節(jié)中部槽相對前一節(jié)中部槽的空間位移：

S_n＝S_Rn+S_pn式7

刮板輸送機(jī)第n節(jié)中部槽相對于基準(zhǔn)的空間位移：

上式中S為第n節(jié)中部槽相對于基準(zhǔn)的位移，Sk為第k節(jié)中部槽相對前一節(jié)的的空間位移；

結(jié)合式1、式2、式3、式8可得出刮板輸送機(jī)每一節(jié)中部槽自身的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)和相對于基準(zhǔn)的位置及方向；

刮板輸送機(jī)三維姿態(tài)動(dòng)態(tài)模型計(jì)算方法以刮板輸送機(jī)機(jī)頭為基準(zhǔn)，主慣導(dǎo)可確定機(jī)頭的水平彎曲角度、垂直彎曲角度和俯仰角度，通過以主慣導(dǎo)為零點(diǎn)建立三維坐標(biāo)系，以指向機(jī)尾方向?yàn)閄軸，以面向煤壁方向?yàn)閅軸，以垂直于水平面向上方向?yàn)閆軸，可以描繪出刮板輸送機(jī)的三維姿態(tài)，并能反應(yīng)出工作面直線度。