[發明專利]一種刮板輸送機直線度監測方法

在審

• 申請號: 202010613292.1
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111811427A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 方新秋;梁敏富;李爽;吳剛;尉瑞;謝小平;劉曉寧;張磊
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01B11/27;G06F30/20
• 代理公司: 北京淮海知識產權代理事務所(普通合伙) 32205
• 代理人: 陳濤

1.一種刮板輸送機直線度監測方法，其特征在于，包括如下步驟：

S10：在工作面刮板輸送機(4)的電纜槽(1)內鋪設光纖光柵三維曲率傳感器(2)，使光纖光柵三維曲率傳感器(2)彎曲形態跟刮板輸送機(4)彎曲形態一致，且使光纖光柵三維曲率傳感器(2)靠近工作面運輸順槽(6)一側固定，靠近回風順槽(5)一側處于自由狀態；

S20：獲取光纖光柵三維曲率傳感器(2)兩個正交平面上的曲率信息，并使用線性插值進行算法推導，進行刮板輸送機(4)三維彎曲形態擬合重建；

其中，使用線性插值進行算法推導包括：

S201：基于電纜槽(1)，沿煤礦綜采工作面刮板輸送機(4)布置方向建立初始坐標系為OXYZ，其中，以刮板輸送機(4)機頭為坐標O點，沿工作面延伸方向為X軸，沿工作面推進方向為Y軸，垂直方向上為Z軸，設電纜槽(1)的起始位置坐標為(x0，y0，z0)；

S202：通過光纖光柵三維曲率傳感器(2)監測電纜槽(1)的兩個正交方向曲率監測值分別定義為和

S203：采用等間距離散點的曲率信息來進行刮板輸送機(4)三維形狀算法重建，假設起始點的兩傳感器的曲率監測值分別為和根據曲率合成法則，得起始點的曲率向量為由于曲率半徑向量方向與曲率向量方向相同，數值上成倒數關系，即該點的曲率半徑為根據微分原理，對于空間曲線，當時，曲線弧OQ₁近似等于直線段OQ₁，給定一個ΔL₀，ΔL₀→0，有OQ₁＝ΔL₀，如果對于第i個ΔL_i-1，有Q_i-1Q_i＝ΔL_i-1，能求出對應的向量將這些向量段連起來，便形成了整個空間三維曲線；

其中，第一個ΔL₀對應的向量的求解方法如下：在ΔOPS中，∠POS為直角，由于切向量以及則有：然后在在ΔOPQ₁中，可以得出：由此，根據起始位置坐標經向量轉換，便可求得Q₁點的位置坐標；

對于第2個ΔL₁，和分別是與和所對應的向量，也就是和隨旋轉了θ角后變成的向量，即在第2個ΔL₁下的曲率的2個垂直分量方向；過P點作平面OPQ₁的垂線PM，并使與向量同向，由于PM⊥平面OPQ₁，因此平面OPQ₁上的所有直線均與PM垂直；同時容易求出：以及在ΔOPM中，由于∠OPM是直角，因此有：在ΔQ₁PM中，由于則在ΔQ₁NR中，至此，第二個ΔL₁的和求出來了，假設第二個ΔL處的曲率插值數據分別為a₂和b₂，那么第二個ΔL₁的再將兩個垂直分向量合成，然后按照上述求的方法求出

同理，可以求出向量將所有的向量連起來便完成了光纖光柵三維曲率傳感器2的三維彎曲形態重建，根據光纖光柵三維曲率傳感器2與刮板輸送機4軌道的空間位置關系，經基本的空間位置轉換完成刮板輸送機4三維彎曲形態擬合重建；

其中，和分別為起始兩個正交方向上的曲率向量；θ為第一段圓弧所對應的圓心角；ΔL為相鄰兩個監測點的連線長度，近似等于弧長；和分別為第2個ΔL₁下的曲率的2個垂直分量方向。