[發明專利]一種基于全數字姿態傳感器的采煤高度測量裝置及方法

在審

• 申請號: 202111030301.5
• 申請日: 2021-09-03
• 公開（公告）號: CN114458359A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 李士林
• 申請（專利權）人: 中煤北京煤礦機械有限責任公司
• 主分類號: E21D23/00
• 分類號: E21D23/00;E21F17/18
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;趙鎮勇

1.一種基于全數字姿態傳感器的采煤高度測量裝置，其特征在于，液壓支架的頂梁、掩護梁、連桿以及底座設有全數字姿態傳感器，所述全數字姿態傳感器與單片機連接，所述單片機通過CAN總線與液壓支架控制器連接，所述液壓支架控制器設有液壓支架的采煤高度建模計算單元。

2.一種權利要求1所述的基于全數字姿態傳感器的采煤高度測量裝置實現采煤高度測量計算的方法，其特征在于，通過單片機將全數字姿態傳感器采集到的頂梁、掩護梁、連桿以及底座的傾角信息通過CAN總線傳輸到液壓支架控制器進行建模計算，并最終得到液壓支架的采煤高度。

3.根據權利要求2所述的基于全數字姿態傳感器的采煤高度測量方法，其特征在于，包括以下任一種或多種情況進行建模：

1)支架水平狀態建模：H＝h₁+L₁*sinθ₁+L₂*sinθ₂+L₃*sinθ₃；

式中，H為測量高度，h1為基座高度、L1為連桿、L2為掩護梁、L3為頂梁，θ₁為連桿與水平面的夾角、θ₂為掩護梁與水平面的夾角、θ₃為頂梁與平面的夾角；

用于在X軸、Y軸方向都沒有角度時建模；

2)支架與水平面有角度建模：H＝h₁+L₁*sin(θ₁-R)+L₂*sin(θ₂-R)+L₃*sin(θ₃-R)；

式中，H為測量高度，h1為基座高度、L1為連桿、L2為掩護梁、L3為頂梁，θ₁為連桿與水平面的夾角、θ₂為掩護梁與水平面的夾角、θ₃為頂梁與平面的夾角、R為支架與水平面的夾角。

用于在X軸方向有角度、Y軸方向沒有角度時建模；

3)支架延Y軸與地面傾斜建模：∠MDN＝γ，∠MDC＝β，∠NMC＝α；

γ＝arcsin(cosα*sinβ)

H＝h₁+L₁*sin(θ₁-arcsin(cosα*sinβ))+L₂*sin(θ₂-arcsin(cosα*sinβ))+L₃*sin(θ₃-arcsin(cosα*sinβ))；

H為測量高度，M為連桿定點，D為連桿延長線與底座平面的交點，N為M點到基座平面的垂點，C為M點到水平面的垂點；

β為連桿沿X軸方向傾斜的角度、α為連桿沿Y軸方向傾斜的角度，γ為支架在Y軸有角度時歸算到支架在新姿態下連桿沿X軸方向傾斜角度的有效計算值；

用于在X軸方向有角度、Y軸方向有角度時建模。