[發明專利]掘進機的實時定位系統

有效

• 申請號: 202310572692.6
• 申請日: 2023-05-22
• 公開（公告）號: CN116295313B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 王浩然;王宏偉;劉峰;胡韌;陶磊;李永安;付翔;曹文艷
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01C15/00
• 分類號: G01C15/00;E21F17/18;G01S17/06
• 代理公司: 山西晉揚知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14125
• 代理人: 梁雅男

本發明涉及一種掘進機的實時定位系統，屬于智能化掘進技術領域。包括：激光傳感器位姿檢測設備用于確定激光傳感器在掘進巷道中的絕對位姿；激光傳感器用于對掘進機的掘進前進方向進行三維激光掃描，并將每個采集時刻掃描的三維點云數據傳輸至服務器；服務器用于對激光傳感器在每個采集時刻掃描的三維點云數據進行濾波處理，得到每個采集時刻濾波后的三維點云數據；對每個采集時刻濾波后的三維點云數據進行擬合和提取，確定各個三維標靶對應的三維點云數據；根據各三維標靶對應的三維點云數據和激光傳感器在掘進巷道中的絕對位姿確定掘進機在掘進巷道中的位姿。本發明能夠大大減小對人工的依賴，具有實時性、非接觸式、人力需求小、安全等優點。

技術領域

本發明涉及智能化掘進技術領域，尤其涉及一種掘進機的實時定位系統。

背景技術

掘進機自主定位技術一直是煤礦智能化掘進工作面建設的關鍵，高效便捷的定位技術不僅能夠提高掘進機的定位精度和作業效率，還能夠改善煤礦采掘失衡問題。

目前絕大多數的煤礦依然采用需要人工操作才能完成的“激光指向儀法”進行掘進機的定位，這種定位方式不僅需要操作人員具有較高的熟練度，還存在一定的安全隱患。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種掘進機的實時定位系統。本發明的技術方案如下：

一種掘進機的實時定位系統，其包括激光傳感器、若干個三維標靶、服務器和激光傳感器位姿檢測設備，所述激光傳感器安裝在掘進機所在掘進巷道的上頂板處并與上頂板之間呈預設角度，各個三維標靶錯開安裝在掘進機機身上，所述服務器設于掘進巷道尾部，激光傳感器位姿檢測設備安裝于掘進巷道中，激光傳感器與服務器連接；

所述激光傳感器位姿檢測設備用于：確定激光傳感器在掘進巷道中的絕對位姿；

所述激光傳感器用于：在掘進機開始正常作業后對掘進機的掘進前進方向進行三維激光掃描，并將每個采集時刻掃描的三維點云數據傳輸至服務器；

所述服務器用于：對激光傳感器在每個采集時刻掃描的三維點云數據進行濾波處理，得到每個采集時刻濾波后的三維點云數據；對每個采集時刻濾波后的三維點云數據進行擬合和提取，確定各個三維標靶對應的三維點云數據；根據各三維標靶對應的三維點云數據和激光傳感器在掘進巷道中的絕對位姿確定掘進機在掘進巷道中的位姿。

可選地，所述激光傳感器掃描的三維點云數據中的任一三維點云數據表示為[ x, y,? z,?intensity]，其中， x、 y、 z為激光傳感器自身坐標系下的三維坐標數據，計算公式如公式（1）所示，intensity表示激光反射回來的強度；（1）；

公式（1）中， r為實測距離， ω為激光的垂直角度， α為激光的水平旋轉角度， x、 y、 z?為極坐標投影到笛卡爾坐標下的坐標，三維點云數據以激光傳感器內的激光發射中心作為坐標系的中心O。

可選地，所述服務器在對激光傳感器在每個采集時刻掃描的三維點云數據進行濾波處理，得到每個采集時刻濾波后的三維點云數據時，包括：