[發明專利]一種用于液壓支架姿態檢測的裝置及方法

在審

• 申請號: 201810845530.4
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN108981650A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 譚超;孫君令;王忠賓;楊玉平;劉婷;滿溢橋;武子清
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00
• 代理公司: 徐州市淮海專利事務所 32205
• 代理人: 張旭

1.一種用于液壓支架姿態檢測的裝置，其特征在于，包括數據采集裝置、信號傳輸模塊、信號處理模塊、顯示模塊和電源模塊；數據采集裝置為八個，所述數據采集裝置由軟管和壓力傳感器組成，壓力傳感器固定在軟管的一端、另一端封堵，軟管內充滿水；其中四個數據采集裝置中的軟管封堵端分別固定在液壓支架矩形底板的四角下部，四個數據采集裝置中的壓力傳感器處于巷道地面上；另外四個數據采集裝置中的軟管封堵端分別固定在液壓支架矩形頂板的四角下部，四個數據采集裝置中的壓力傳感器處于巷道地面上；各個壓力傳感器均通過信號傳輸模塊與信號處理模塊連接，信號處理模塊與顯示模塊連接，電源模塊為數據采集裝置、信號處理模塊和顯示模塊供電。

2.根據權利要求1所述的一種用于液壓支架姿態檢測的裝置，其特征在于，所述信號處理模塊為單片機STM32。

3.根據權利要求1所述的一種用于液壓支架姿態檢測的裝置，其特征在于，八個壓力傳感器均處在巷道內的同一水平面上。

4.根據權利要求1所述的一種用于液壓支架姿態檢測的裝置，其特征在于，所述顯示模塊為液晶顯示屏。

5.一種根據權利要求1所述的用于液壓支架姿態檢測裝置的檢測方法，其特征在于，具體步驟為：

(1)將處于液壓支架矩形底板的四個壓力傳感器和處于液壓支架矩形頂板的四個壓力傳感器分別進行編號后在信號處理模塊內進行存儲；

(2)信號處理模塊通過信號傳輸模塊實時接收處于液壓支架矩形底板的四個壓力傳感器和處于液壓支架矩形頂板的四個壓力傳感器的壓力值；根據各個壓力傳感器測得壓力值確定所對應各個軟管的垂直高度，從而分別得出液壓支架矩形底板四個角和液壓支架矩形頂板四個角的高度值；具體的高度計算公式為：

P＝gVρ

其中，P為壓力傳感器的壓力值，ρ為水的密度，g為重力加速度，V為壓力傳感器所對應軟管的垂直高度體積；由于V＝Sh，其中S為軟管內徑的截面積，h為軟管的垂直高度；進而可得出軟管垂直高度h的計算公式為；

h＝P/(gρS)；

(3)根據液壓支架矩形底板四個角之間的鉛直高度差值，確定液壓支架矩形底板的長邊傾斜姿態角α₁和寬邊傾斜姿態角α₂；具體為：先確定矩形底板四個角中高度值h₁最低的角所對應的編號，然后確定與其處在同一矩形底板長邊的另一角高度值h₂；根據如下公式得出長邊傾斜姿態角α₁：

α₁＝arctan(h₂-h₁)/L_a；

其中，L_a為已知矩形底板長邊的長度；

然后，確定與其處在同一矩形底板寬邊的另一角高度值h₃；根據如下公式得出寬邊傾斜姿態角α₂：

α₂＝arctan(h₃-h₁)/L_b；

其中，L_b為已知矩形底板寬邊的長度；

(4)根據液壓支架矩形頂板四個角之間的鉛直高度差值，確定液壓支架矩形頂板的長邊傾斜姿態角β₁和寬邊傾斜姿態角β₂；具體計算過程與步驟(3)相同；

(5)通過步驟(4)得出的液壓支架矩形頂板的長邊傾斜姿態角β₁和寬邊傾斜姿態角β₂分別與步驟(3)得出的液壓支架矩形底板的長邊傾斜姿態角α₁和寬邊傾斜姿態角α₂之間的差值，分別得出液壓支架矩形頂板相對矩形底板的長邊傾斜姿態角γ₁和寬邊傾斜姿態角γ₂；

(6)信號處理模塊將得出的姿態角α₁、α₂、β₁、β₂、γ₁、γ₂均通過顯示模塊進行顯示。