[發明專利]一種掘進機位姿數據測量系統及其測量方法

有效

• 申請號: 202010086857.5
• 申請日: 2020-02-11
• 公開（公告）號: CN111156975B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 田洪現;李錦上;徐冬冬
• 申請（專利權）人: 北京易聯創安科技發展有限公司;北京交通大學
• 主分類號: G01C15/00
• 分類號: G01C15/00
• 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

本發明一種基于水平移動標靶的掘進機位姿數據測量系統及其測量方法，屬于掘進機位姿數據測量技術領域；所要解決的技術問題為：提供一種基于水平移動標靶的掘進機位姿數據測量系統硬件結構及其測量方法的改進；解決該技術問題采用的技術方案為：包括掘進機和活動設置在掘進巷道頂板上的激光指向儀，激光指向儀設置在掘進機的后側，掘進機的機身上側平行設置有一對水平移動標靶，水平移動標靶包括檢測靶，檢測靶通過靶座滑塊設置在由步進電機驅動的滑軌上，兩個水平移動標靶的滑軌相互平行設置在掘進機機身上側，步進電機設置在掘進機機身側壁上；掘進機的內部還設置有控制電路板和傾角傳感器；本發明應用于掘進機位姿數據測量場所。

技術領域

本發明一種基于水平移動標靶的掘進機位姿數據測量系統及其測量方法，屬于掘進機位姿數據測量技術領域。

背景技術

掘進機是一種能夠實現截割、裝載運輸功能的聯合機組，目前煤巖掘進場所中使用的是懸臂式巷道掘進機；在使用過程中，掘進機的定向對掘進巷道方向、坡度具有重要意義。

在傳統的巷道掘進過程中，為了保持掘進設備始終處于正確的掘進方向，需要掘進機司機人工隨時觀察，準確跟隨激光指向儀的激光指向點進行掘進施工；隨著礦山巷道掘進工程質量和效率要求的提高，對掘進機的自動化掘進工作提出需求，迫切需要采用自動控制方法完成掘進機的掘進工作，以降低現場工人的工作強度，提高掘進效率。

掘進機位姿自動測量是實現掘進機自動控制的前提，為了實現掘進機的位姿測量，需要建立起掘進設備自身的位置坐標，有了這個坐標，才有了掘進方向及掘進方向的控制，使掘進機具備自動掘進功能；現有的測量裝置和測量方法由于受到掘進工作地形復雜、環境惡劣等因素影響，導致測量裝置結構復雜，測量精度低，在利用慣性導航技術使用中，長時間工作會存在累計誤差、漂移等無法避免的缺陷，且對于高震動場合更是難以保證準確度。

發明內容

本發明為了克服現有技術中存在的不足，所要解決的技術問題為：提供一種基于水平移動標靶的掘進機位姿數據測量系統硬件結構及其測量方法的改進。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種基于水平移動標靶的掘進機位姿數據測量系統，包括掘進機和活動設置在掘進巷道頂板上的激光指向儀，所述激光指向儀設置在掘進機的后側，所述掘進機的機身上側平行設置有一對水平移動標靶，所述水平移動標靶包括檢測靶，所述檢測靶通過靶座滑塊設置在由步進電機驅動的滑軌上，所述兩個水平移動標靶的滑軌相互平行設置在掘進機機身上側，所述步進電機設置在掘進機機身側壁上；

所述掘進機的內部還設置有控制電路板和傾角傳感器，所述控制電路板上集成有微控制器；

所述水平移動標靶用于接收激光指向儀發出的激光束，所述檢測靶具體為由光敏二極管組成的激光捕獲電路板；

所述微控制器通過導線與檢測靶的信號輸出端相連；

所述微控制器通過導線與步進電機、傾角傳感器相連；

所述微控制器還通過導線連接有數據存儲模塊；

所述微控制器的電源輸入端與電源模塊相連。

所述微控制器使用的芯片為控制芯片U1，所述微控制器的電路結構為：

所述控制芯片U1的1腳、9腳、24腳、36腳、48腳接3.3V輸入電源；

所述控制芯片U1的2腳、3腳、38腳、39腳、45腳、46腳與步進電機的控制端相連；

所述控制芯片U1的4腳串接電阻R61和二極管LED1后接地；

所述控制芯片U1的5腳并接晶振XT1的一端后與電容C16的一端相連；

所述控制芯片U1的6腳并接晶振XT1的另一端后與電容C17的另一端相連，所述電容C17的另一端并接電容C16的另一端、電容C14的一端后接地；