[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

本發明公開了一種刮板輸送機直線度監測方法，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；該方法誤差小，監測精度高，可靠性好，檢測方便。

技術領域

本發明涉及礦井下綜采工作面中刮板輸送機的直線度監測領域，尤其一種刮板輸送機直線度監測方法。

背景技術

目前我國煤礦開采要走出安全高效自動化開采的困境，必須大力推進煤礦工作面智能化、無人化進程，因此，采用少人、無人的自動化采礦成為了采礦界研究的熱點，而刮板輸送機直線度感知技術作為其中的關鍵技術，引起了國內外研究人員的關注。現有技術中，用于刮板輸送機直線度感知的技術包括：人工調直、基于鋼絲繩傳感器的刮板輸送機直線度感知技術、基于超聲波傳感器的刮板輸送機直線度感知技術、基于液壓支架電液控制的刮板輸送會直線度感知技術和基于慣導技術的刮板輸送機直線度感知技術。但上述方法普遍存在容易產生積累誤差效應、精度低、可靠性差，檢測不方便等缺點。

發明內容

本發明目的在于解決上述現有技術存在的問題，提供一種刮板輸送機直線度監測方法，該方法誤差小，監測精度高，可靠性好，檢測方便。

為了實現上述目的，本發明提供一種刮板輸送機直線度監測方法，包括如下步驟：

S10：在工作面刮板輸送機的電纜槽內鋪設光纖光柵三維曲率傳感器，使光纖光柵三維曲率傳感器彎曲形態跟刮板輸送機彎曲形態一致，且使光纖光柵三維曲率傳感器靠近工作面運輸順槽一側固定，靠近回風順槽一側處于自由狀態；

S20：獲取光纖光柵三維曲率傳感器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，沿煤礦綜采工作面刮板輸送機布置方向建立初始坐標系為OXYZ，其中，以刮板輸送機機頭為坐標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監測電纜槽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ΔL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；