[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

技術領域：

本發明涉及煤礦井下開采技術領域，具體地說是一種刮板輸送機姿態智能感知裝置及方法。

背景技術：

煤礦井下煤層開采時，刮板輸送機與采煤機、支架配合實現工作面落煤、裝煤、運煤及推移等采煤工序。由于工作面地質條件和人員操作的原因，刮板輸送機往往會產生垂直彎曲、水平彎曲或俯仰角度過大的現象，導致刮板輸送機中部連接啞鈴、端頭損壞，推溜、拉架過程中工作面的直線度得不到保證等問題，影響了采煤效率。為了能夠實時了解刮板輸送機的彎曲狀況，解決刮板輸送機調直的問題，提升采煤效率，發明了一種刮板輸送機姿態智能感知裝置及方法。

發明內容：

本發明的目的是設計一種能實時檢測刮板輸送機在空間坐標內的三維姿態的裝置及方法，能檢測刮板輸送機在三維空間內各個方向上的彎曲程度，并反應出刮板輸送機當前直線度。

本發明的目的是通過如下技術方案來實現的：

刮板輸送機上安裝中部槽三維姿態傳感器1和主慣導2，中部槽三維姿態傳感器1固定在刮板輸送機每一節中部槽靠近采空側電纜架中間的位置，布置數量和刮板輸送機中部槽個數相同，主慣導2固定在刮板輸送機機頭處。三維姿態傳感器1用于檢測與之相連的中部槽的水平彎曲角度、垂直彎曲角度和俯仰角度，主慣導2用于檢測刮板輸送機機頭的水平彎曲角度、垂直彎曲角度和俯仰角度，并把機頭作為刮板輸送機的姿態檢測的基準。

中部槽三維姿態傳感器1和主慣導2通過現場總線把檢測的水平彎曲角度、垂直彎曲角度、俯仰角度上傳到數據轉換器3，數據轉換器3接收所有數據后，進行數據編碼、轉換、壓縮和緩存，等待姿態分析主機4調取數據。姿態分析主機4調取數據轉換器3的數據包后，進行實時數據分析，通過解析數據包定位每節中部槽的水平彎曲角度、垂直彎曲角度和俯仰角度，并把解析出的角度數據輸入到三維姿態動態計算模型中進行姿態計算，最后形成刮板輸送機在三維空間內的姿態模型表示。

本發明的有益效果主要表現在：

本發明設計合理，實現便捷，能夠實時了解刮板輸送機的實際姿態，為工作面調直提供依據，為刮板輸送機安全運行提供有力保障，能大幅度提升綜采工作面開采效率。

附圖說明：

構成本發明的附圖用于提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1是本發明的原理圖。1中部槽姿態傳感器，2主慣導，3數據轉換器，4姿態分析主機。

圖2是中部槽姿態傳感器1的安裝圖。

圖3是工作面現場布置圖。1中部槽姿態傳感器，2主慣導，3數據轉換器，4姿態分析主機。

圖4是刮板輸送機三維姿態模型計算流程圖。

具體實施方式：

下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行完整、清晰地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明一部分實施例，而非全部。

如圖1可知，一種刮板輸送機姿態智能感知裝置及方法包括中部槽三維姿態傳感器1、主慣導2、數據轉換器3和姿態分析主機4。主慣導2用于感知刮板輸送機機頭的水平彎曲角度、垂直彎曲角度和俯仰角度，三維姿態傳感器1用于感知與之相連接的中部槽的水平彎曲角度、垂直彎曲角度和俯仰角度。數據轉換器3、主慣導2和三維姿態傳感器1通過現場總線連接。姿態分析主機4通過分析數據轉換器3的數據，并依據刮板輸送機運動數學模型，以主慣導所在位置為坐標零點，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。姿態分析主機4可以向綜采工作面其他設備提供刮板輸送機姿態數據，為其他設備調直刮板輸送機提供依據。

如圖2、圖3可知，主慣導2固定在刮板輸送機機頭，中部槽三維姿態傳感器1固定在刮板輸送機每一節中部槽靠近采空側電纜架中間的位置。數據轉換器3和姿態分析主機4放置在工作面設備列車控制室內。中部槽三維姿態傳感器1和主慣導2連接至工作面現場總線，并通過現場總線把數據傳輸至數據轉換器3。姿態分析主機4與數據轉換器3連接，并讀取數據轉換器3的數據加以分析。

刮板輸送機三維姿態模型分析計算方法：

1)坐標系確定

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。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。