[發明專利]一種刮板輸送機姿態智能感知裝置及方法

在審

• 申請號: 201710837647.3
• 申請日: 2017-09-06
• 公開（公告）號: CN107685989A
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 穆潤青;王會枝;宋冰清;吳宗澤;范寶冬;陳偉;曹琰;李榕
• 申請（專利權）人: 中煤張家口煤礦機械有限責任公司
• 主分類號: B65G43/00
• 分類號: B65G43/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種刮板輸送機姿態智能感知裝置及方法，其特征在于：

感知裝置包括主慣導、三維姿態傳感器、數據轉換器和姿態分析主機。主慣導固定在刮板輸送機機頭，每節中部槽都安裝三維姿態傳感器，主慣導和所有的中部槽三維姿態傳感器通過現場總線連接至數據轉換器，姿態分析主機通過數據轉換器實時采集主慣導和所有三維姿態傳感器的數據；

主慣導實時檢測刮板輸送機機頭的三維姿態，并作為刮板輸送機三維動態模型的基準；中部槽三維姿態傳感器實時檢測每節中部槽的三維姿態；姿態分析主機依據刮板輸送機運動數學模型以及主慣導、每節中部槽三維姿態傳感器的數據，形成以刮板輸送機機頭為基準的刮板輸送機三維姿態動態模型。

2.根據權利要求1所述的一種刮板輸送機姿態智能感知裝置及方法，其特征在于：

刮板輸送機三維姿態動態模型計算方法：

刮板輸送機共n+1節中部槽，以機頭所在位置為基準，測得每節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針運動為正，反向為負，垂直彎曲角從電纜槽方向看順時針運動為正，俯仰角以從機頭方向看逆時針運動為正；

第n節中部槽的相對機頭的水平彎曲角度如下：

上式中H為第n節中部槽相對基準的水平彎曲角度，Hk為中部槽的水平彎曲角的測量值；

第n節中部槽的相對機頭的垂直彎曲角度如下：

上式中F為第n節中部槽相對基準的垂直彎曲角度，Fk為中部槽的垂直彎曲角的測量值；

第n節中部槽的相對機頭的俯仰角度如下：

上式中G為第n節中部槽相對基準的俯仰角度，Gk為中部槽的俯仰角的測量值；

由式1、式2、式3的結果可以計算出某一節中部槽在三維空間內相對于基準的角度偏差；

第n節中部槽相對前一節中部槽的旋轉變換矩陣：

上式中Rn為中部槽相對上節中部槽的旋轉矩陣，Fn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節中部槽相對前一節中部槽的旋轉位移：

上式中SRn為中部槽旋轉后位移，Rn為旋轉變換矩陣，L為中部槽長度，Fn為中部槽的垂直彎曲角度，Hn為水平彎曲角度；

第n節中部槽相對前一節中部槽的平移位移：

上式中Spn為中部槽的平移位移，L為中部槽長度，Fn-1上一節中部槽垂直彎曲角度，Hn-1為上一節中部槽水平彎曲角度；

第n節中部槽相對前一節中部槽的空間位移：

S_n＝S_Rn+S_pn式7

刮板輸送機第n節中部槽相對于基準的空間位移：

上式中S為第n節中部槽相對于基準的位移，Sk為第k節中部槽相對前一節的的空間位移；

結合式1、式2、式3、式8可得出刮板輸送機每一節中部槽自身的旋轉狀態和相對于基準的位置及方向；

刮板輸送機三維姿態動態模型計算方法以刮板輸送機機頭為基準，主慣導可確定機頭的水平彎曲角度、垂直彎曲角度和俯仰角度，通過以主慣導為零點建立三維坐標系，以指向機尾方向為X軸，以面向煤壁方向為Y軸，以垂直于水平面向上方向為Z軸，可以描繪出刮板輸送機的三維姿態，并能反應出工作面直線度。