[發明專利]一種基于激光標靶定位的掘進機位姿測量方法

有效

• 申請號: 201911001822.0
• 申請日: 2019-10-21
• 公開（公告）號: CN110700840B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 李錦上;田洪現;王文林;王春進;王飆
• 申請（專利權）人: 北京易聯創安科技發展有限公司
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;G01B11/00
• 代理公司: 太原高欣科創專利代理事務所(普通合伙) 14109
• 代理人: 崔浩;冷錦超

1.一種基于激光標靶定位的掘進機位姿測量方法，其特征在于：為實現掘進機位姿測量方法采用的測量裝置包括設置在掘進機后側的第一激光發射器(1)和第二激光發射器(2)，掘進機的后側還固定設置有激光標靶(3)，所述第一激光發射器(1)和第二激光發射器(2)呈固定角度向掘進機后方發射激光線束，所述激光線束打在激光標靶(3)上；

所述激光標靶(3)設置方向與掘進機正確的掘進方向垂直；

所述掘進機內部設置有掘進機控制器(4)，所述掘進機控制器(4)的信號輸出端與第一激光發射器(1)、第二激光發射器(2)相連，所述掘進機控制器(4)通過導線與無線通信模塊(5)雙向連接；

所述激光標靶(3)的內部設置有標靶控制器(6)，所述標靶控制器(6)通過導線分別與有線通信模塊(7)、數據存儲模塊(8)雙向連接；

所述無線通信模塊(5)通過無線網絡與監控計算機(9)無線連接，所述有線通信模塊(7)通過現場通信總線與監控計算機(9)連接；

利用所述基于激光標靶定位的掘進機位姿測量裝置的測量方法，包括如下步驟：

步驟一：將掘進機設置在待掘進巷道中，在掘進機機身后側安裝第一激光發射器(1)和第二激光發射器(2)，所述第一激光發射器(1)和第二激光發射器(2)的激光發射角度在水平方向上為固定夾角，發射的激光線束打在設置在掘進機后側的激光標靶(3)上；

步驟二：激光標靶(3)經過矩陣掃描檢測到激光信號，通過標靶控制器(6)對激光信號進行圖像處理，經過計算得到兩個激光點的坐標數據；

步驟三：標靶控制器(6)對得到的激光點的坐標數據進一步處理，通過激光標靶數學模型運算得到機身航向角偏移量、巷道中心線偏移量、機身與激光標靶垂直距離位姿參數，通過激光標靶數學模型計算得到位姿參數的步驟為：

通過激光標靶(3)接收激光發射器發射的激光信號，由標靶控制器(6)換算為該激光信號照射在激光標靶(3)上的坐標數據，計算得出：

兩個激光發射點在激光標靶上相距的距離a，第一激光發射器(1)的激光發射點與激光標靶(3)的距離b，第二激光發射器(2)的激光發射點與激光標靶(3)的距離c，第一激光發射器(1)的激光照射點B與中心線的距離OB；

根據上述數據再經過計算得到：

航向角∠θ的計算公式為：

巷道中心線偏移量x的計算公式為：

掘進機機身與激光標靶垂直距離y的計算公式為：

步驟四：標靶控制器(6)將得到的位姿參數通過有線通信模塊(7)上傳至監控計算機(9)進行進一步分析處理得出相應的校正參數。

2.根據權利要求1所述的一種基于激光標靶定位的掘進機位姿測量方法，其特征在于：所述步驟二中經過標靶控制器(6)矩陣掃描檢測激光信號的過程具體為：對激光標靶(3)進行行掃描與列掃描的循環操作，并將掃描信號發送至數據存儲模塊(8)進行儲存；

所述步驟二中經過標靶控制器(6)對激光信號進行圖像處理的過程具體為：對激光信號進行二值化處理，并通過特征提取操作將其換算為坐標數據，最后將激光點的坐標數據存儲在數據存儲模塊(8)中。