[發明專利]刮板輸送機三維空間運行姿態位置的實時監測方法

有效

• 申請號: 201810918754.3
• 申請日: 2018-08-13
• 公開（公告）號: CN109018851B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 王學文;喬春光;謝嘉成;李祥;楊兆建
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B65G19/18
• 分類號: B65G19/18;B65G19/28;B65G43/00;G01C1/00;G01B21/00
• 代理公司: 太原倍智知識產權代理事務所(普通合伙) 14111
• 代理人: 戎文華

1.一種刮板輸送機三維空間運行姿態位置的實時監測方法，其特征在于：所述實時監測方法是在煤礦井下綜采水平和豎直工作面底板不平整的復雜工況條件下，在解算系統利用形態計算方法精確檢測出刮板輸送機每段中部槽的俯仰角和航向角，通過計算得到采煤機在刮板輸送機上運行時的采煤機機身俯仰角、航向角和采煤機位置信息，根據建立的刮板輸送機綜采豎直工作面和水平工作面形態解算數學模型，在監測系統中獲得刮板輸送機在綜采豎直工作面和水平工作面的形態，從而在監測系統中獲得刮板輸送機三維空間實際運行姿態位置，具體方法是按下列步驟進行：

（1）在采煤機左滑靴上方安裝有捷聯慣導裝置，采煤機牽引部安裝有軸編碼器，通過解算捷聯慣導裝置測得的信息，得到采煤機行走的姿態和位移，利用軸編碼器測得采煤機位移增量，并通過擴展卡爾曼濾波的方法補償捷聯慣導長時間工作時的累積誤差，獲得采煤機在刮板輸送機上的準確位置信息；

（2）對采煤機運行時與刮板輸送機的運動關系進行分析，建立基于采煤機行走過程中姿態和位置信息的刮板輸送機綜采豎直工作面和水平工作面形態解算數學模型，該數學模型公式（1）~（6）如下：

其中：q_i為第i段中部槽的俯仰角，ψ_i為第i段中部槽的航向角，S為捷聯慣導裝置和軸編碼器通過擴展卡爾曼濾波計算出的采煤機行程，L_z為每段中部槽長度，L_h為BO₁的長度，L_n為AO₁的長度，L_p為BA的長度，β為BO₁與底面BA的夾角，n為中部槽的段數，滑靴標識點O₁在中部槽上的位置為p；

采煤機左滑靴標識點O₁在豎直工作面坐標為：

（1）

采煤機左滑靴標識點O₁在水平工作面的坐標為：

（2）

L_JS為采煤機前后滑靴之間機身的長度，采煤機右滑靴標識點O₂在中部槽的位置為q，在綜采工作面內采煤機右滑靴標識點O₂的豎直工作面坐標為：

（3）

綜采工作面內采煤機右滑靴標識點O₂的水平工作面坐標為：

（4）

刮板輸送機在綜采豎直工作面形態計算如下式（5）所示：

（5）

刮板輸送機在綜采水平工作面形態計算如下式（6）所示：

（6）

（3）利用傳感器測量采煤機開始運行時采煤機左滑靴和前后兩滑靴采煤機機身之間對應的各中部槽的俯仰角和航向角，將其作為已知的角度；

（4）將采煤機行走過程中的姿態、位置和刮板輸送機前幾段中部槽的姿態角代入已建立的刮板輸送機綜采豎直工作面和水平工作面形態解算數學模型中，解算出采煤機運行過程中所經過刮板輸送機每段中部槽的俯仰角和航向角，將計算出的中部槽姿態角作為已知信息不斷計算；

（5）每段刮板輸送機中部槽的長度相等，將獲得的各段中部槽的航向角和俯仰角代入刮板輸送機綜采豎直工作面和水平工作面形態解算數學模型，計算出實際復雜工況下刮板輸送機在綜采水平工作面和豎直工作面的形態，得到刮板輸送機三維空間實際運行姿態位置。