[發(fā)明專利]基于激光雷達(dá)的綜采工作面成套設(shè)備偏移監(jiān)測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910968772.7
• 申請日: 2019-10-12
• 公開（公告）號: CN110658528A
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田瑩;張強;劉思遠(yuǎn);張坤
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號: G01S17/08
• 分類號: G01S17/08;G01S17/88
• 代理公司: 11017 北京華夏正合知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 陳曉寧;張麗萍

本發(fā)明公開了一種基于激光雷達(dá)的綜采工作面成套設(shè)備偏移監(jiān)測方法，在刮板輸送機兩端進行加工，刮板輸送機兩端利用自身結(jié)構(gòu)進行掩護安裝激光雷達(dá)，激光雷達(dá)檢測刮板輸送機兩端與巷道壁和煤壁間的距離，并將數(shù)據(jù)信息實時反饋到計算機控制系統(tǒng)，計算機控制系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行篩查、處理與分析，實現(xiàn)對工作面成套設(shè)備偏移量的實時監(jiān)測，并將其反饋至控制中心，控制中心根據(jù)反饋結(jié)果進行調(diào)整，該過程具有時效性、準(zhǔn)確性，無需在停機狀態(tài)進行檢測，提高工作效率、節(jié)約時間、降低成本，解決了原有設(shè)備耗費時間長、可靠性差的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工作面檢測的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于激光雷達(dá)的綜采工作面成套設(shè)備偏移監(jiān)測方法。

背景技術(shù)

目前，煤礦井下工作面成套設(shè)備在煤礦開采工作中非常重要，煤礦開采工作中，存在成套設(shè)備的直線度與偏移問題，傳統(tǒng)方式在采掘工作完成后再對綜采工作面成套設(shè)備的直線度與偏移進行調(diào)整，但該方式在薄煤層、深井的情況下應(yīng)用較為困難，薄煤層條件下開采工作面成套設(shè)備偏移未及時調(diào)整可能會出現(xiàn)采煤機截齒截割巖石的現(xiàn)象，振動異常、磨損加大，導(dǎo)致綜采工作面成套設(shè)備壽命縮短，延長工期，導(dǎo)致開采成本上升；深井的情況下，長距離輸送測量設(shè)備難度大、成本高，并且在綜采工作結(jié)束后長距離運送測量裝置對成套設(shè)備進行偏移測量時間周期較長，嚴(yán)重降低煤礦開采效率。由于我國采煤技術(shù)不斷提高，煤礦井下開采速度以及開采效率也隨之提高，薄煤層與深井的現(xiàn)象會越來越多，現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)無法滿足當(dāng)今社會的需求。

因此，需要設(shè)計一種快速、高效的基于激光雷達(dá)的綜采工作面成套設(shè)備偏移監(jiān)測方法，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

基于以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種基于激光雷達(dá)的綜采工作面成套設(shè)備偏移監(jiān)測方法，利用激光雷達(dá)輸出的信號來進行綜采工作面成套設(shè)備直線度與偏移的監(jiān)測，通過監(jiān)測輪廓曲面與刮板輸送機兩端的相對位置關(guān)系，以達(dá)到綜采工作面成套設(shè)備偏移監(jiān)測的目的。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

本發(fā)明提供一種基于激光雷達(dá)的綜采工作面成套設(shè)備偏移監(jiān)測方法，包括以下步驟：

步驟1：通過安裝在刮板輸送機兩端的激光雷達(dá)對巷道壁和煤壁進行掃描，獲取巷道壁與煤壁的點云數(shù)據(jù)；

步驟2：對獲取的原始點云數(shù)據(jù)進行去噪，去除孤立點和噪聲；

步驟3：對當(dāng)前獲取的點云數(shù)據(jù)及已有點云數(shù)據(jù)進行特征點提??；

步驟4：對提取的特征點進行初始匹配，并采用隨機一致性方法剔除誤匹配特征點，生成連接點；

步驟5：對已有點云數(shù)據(jù)和當(dāng)前實測點云數(shù)據(jù)進行基于上述匹配特征點的拼接；

步驟6：利用已有點云特征點的全局坐標(biāo)和當(dāng)前掃描點云的局部坐標(biāo)進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，采用特征點距離作為權(quán)重，通過加權(quán)總體最小二乘法進行求解，得到當(dāng)前點云坐標(biāo)相對于全局坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移量，獲取當(dāng)前成套設(shè)備在全局坐標(biāo)系下的位置；

步驟7：將當(dāng)前獲取的點云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至全局坐標(biāo)系下，完成點云數(shù)據(jù)的自動拼接，進而建立巷道與成套設(shè)備三維模型；

步驟8：基于激光雷達(dá)在全局坐標(biāo)系下的位置，通過事先標(biāo)定好的安裝位置，經(jīng)過平移，得到激光雷達(dá)在全局坐標(biāo)系下的位置；

步驟9：結(jié)合激光雷達(dá)幾何結(jié)構(gòu)及最終定位結(jié)果，以巷道與煤壁的三維模型為參考，獲取當(dāng)前激光雷達(dá)位置與左右側(cè)壁及煤壁間的距離；

步驟10：根據(jù)最終全局定位結(jié)果給出調(diào)整參數(shù)。