一种液压支架位姿及直线度检测系统及其工作方法技术方案

本发明专利技术涉及一种液压支架位姿及直线度检测系统及其工作方法。本发明专利技术所述装置借助多个拉线式位移传感器进行相邻液压支架相对全位姿的检测，同时实现了对多个拉线式位移传感器检测信号的实时处理，将冗繁的位移信息转换为简单的位姿矩阵信息，大大减小了信息传输量，减少了每个液压支架顶板位姿矩阵信息、底座位姿矩阵信息对位姿信号传输线缆的占用时间，降低了数以百计工作面液压支架位姿检测过程中信息传输对传输设备的性能需求，减少了信息传输过程中的等待时间，提高了位姿矩阵信息远程传输能力，实现了液压支架位姿远程监测。

【技术实现步骤摘要】
一种液压支架位姿及直线度检测系统及其工作方法
本专利技术涉及一种液压支架位姿及直线度检测系统及其工作方法，属于液压支架位姿检测的

技术介绍
液压支架是用来控制采煤工作面矿山压力的结构物。采面矿压以外载的形式作用在液压支架上。在液压支架和采面围岩相互作用的力学系统中，若液压支架的各支承件合力与顶板作用在液压支架上的外载合力正好同一直线，则该液压支架对此采面围岩十分适应。随着煤炭开发技术的发展，对工作面液压支架的稳定性和安全性要求越来越高，液压支架位姿及直线度检测精度要求越来越高。相对位姿检测技术是指，通过相对位姿的实时监测确定两独立物体间的相对位置关系及相对姿态变化，以实现对物体未来位姿的控制。传统上的液压支架位姿及直线度检测多数是通过角度传感器、位移传感器判断具有关联性质物体各组成元件的相对位姿，也有一部分是借助激光、红外线、电磁式传感器通过判断两物体相对距离实现局部位姿信息监测。例如，中国专利CN102661162B公开了一种采煤工作面直线度控制方法，该方法通过在液压支架的顶梁上安装测距仪和角度传感器，测量液压支架与煤壁之间的距离和检测液压支架顶梁的姿态。通过角度、位移传感器或者激光、红外线、电磁式传感器的检测方法，实施成本一般较高，且很难实现两物体的全位姿检测。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种液压支架位姿及直线度检测系统。本专利技术还提供一种上述液压支架位姿及直线度检测系统的工作方法。本专利技术的技术方案为：一种液压支架位姿及直线度检测系统，包括液压支架位姿检测系统、位姿信号传输线缆和计算机处理系统；液压支架位姿检测系统通过位姿信号传输线缆与计算机处理系统连接；液压支架位姿检测系统设置在采煤工作面相邻的两个液压支架之间；所述液压支架位姿检测系统，包括相对位姿检测装置和安装板，所述安装板设置在相对位姿检测装置的两端；两个安装板分别固定设置在相邻的两个液压支架上；所述相对位姿检测装置，包括弹性波纹管、拉线式传感器固定箱和钢丝绳末端固定箱；所述拉线式传感器固定箱和钢丝绳末端固定箱设置在弹性波纹管的两端；所述拉线式传感器固定箱和钢丝绳末端固定箱的内侧均设置有开口；所述拉线式传感器固定箱内设置有防磨式集绳器固定板，防磨式集绳器固定板上设置有防磨式集绳器；钢丝绳末端固定箱内设置有集绳器固定板，集绳器固定板上设置有集绳器；拉线式传感器固定箱的内侧壁上设置有拉线式位移传感器；钢丝绳末端固定箱的内侧壁上设置有钢丝绳固定器；拉线式位移传感器引出的钢丝绳依次穿过防磨式集绳器、集绳器后与钢丝绳固定器固定连接。拉线式位移传感器在弹性波纹管内部伸缩运动，波纹管和两箱体起到保护和防尘作用，防止其他物体碰撞、接触钢丝绳。波纹管采用柔性橡胶材或柔性塑材，厚度大于1mm(保证其具有一定的抗冲击能力)，最大伸长量大于1m，同时具有较好的弯曲能力和横截面形状自保持能力(弯曲时，保证检测过程中拉线式位移传感器钢丝绳不与弹性波形管接触)。优选的，所述拉线式位移传感器的个数为9个，每3个拉线式位移传感器为一组；防磨式集线器固定板上设置有三个防磨式集绳器，集绳器固定板上设置有三个集绳器；每组拉线式位移传感器引出的钢丝绳穿过同一个防磨式集绳器，穿过同一个防磨式集绳器的钢丝绳分别穿过不同的集绳器后与不同的钢丝绳固定器连接。优选的，所述防磨式集绳器固定板与拉线式传感器固定箱的侧壁平行设置；所述集绳器固定板与钢丝绳末端固定箱的侧壁平行设置。优选的，防磨式集绳器不设置在同一个直线上；集绳器不设置在同一个直线上。优选的，所述液压支架位姿检测系统包括液压支架顶梁位姿检测系统和液压支架底座位姿检测系统；液压支架顶梁位姿检测系统设置在液压支架顶梁的下表面；液压支架底座位姿检测系统设置在液压支架底座的上表面。液压支架顶梁位姿检测系统和液压支架底座位姿检测系统分别用于检测两相邻支架的顶梁位姿信息和底座位姿信息。进一步优选的，所述液压支架位姿检测系统水平设置；液压支架顶梁位姿检测系统距离液压支架顶梁下表面的距离小于30cm；液压支架底座位姿检测系统距离液压支架底座上表面的距离小于30cm。优选的，所述液压支架位姿及直线度检测系统，包括多组液压支架位姿检测系统；多组液压支架位姿检测系统通过同一根位姿信号传输线缆与计算机处理系统连接。计算机处理系统设置在工作面顺槽内。优选的，所述防磨式集绳器包括底套和顶嘴；底套内侧开有台阶通孔，所述台阶通孔包括大直径孔和小直径孔；所述顶嘴套接设置在所述大直径孔内；所述小直径孔内壁设置有多个第一环形柔性耐磨圈；所述顶嘴和小直径孔之间设置有三个滚子，三个滚子首尾相接呈三角形设置；顶嘴内侧开有顶嘴台阶通孔，顶嘴台阶通孔内设置有多个第二柔性耐磨圈。进一步优选的，所述小直径孔内壁设置有柔性耐磨圈安装槽，柔性耐磨圈安装槽环绕所述小直径孔内壁一周；第一环形柔性耐磨圈嵌入设置在柔性耐磨圈安装槽内；顶嘴台阶通孔内设置有第二柔性耐磨圈安装槽，第二柔性耐磨圈安装槽环绕所述顶嘴台阶通孔内壁一周；第二柔性耐磨圈嵌入设置在第二柔性耐磨圈安装槽内。再进一步优选的，最外侧柔性耐磨圈安装槽的槽边与底套的端面重合；最外侧第二柔性耐磨圈安装槽的槽边与顶嘴的端面重合。环形柔性耐磨圈避免钢丝绳与金属底套接触，导致摩擦严重。进一步优选的，三个滚子设置在两个相互配合的滚子压盖之间；滚子压盖内设置有滚子安装槽和轴承安装槽；滚子嵌入设置在滚子安装槽内，轴承安装槽内设置有轴承，滚子的两端设置在轴承内。进一步优选的，所述滚子为中部设置有圆弧形导向槽的圆柱形结构；圆弧形导向槽的直径大于钢丝绳的直径；圆弧形导向槽所在的圆相互外切。此处的机构将三根钢丝绳聚集一起，采用滚动摩擦代替滑动摩擦，降低钢丝绳磨损的可能性。穿过防磨式集绳器的每一根钢丝绳对应设置在一个滚子的圆弧形导向槽内。进一步优选的，所述顶嘴与底套螺纹连接。螺纹连接的优点是，通过顶嘴与底套的配合，将两滚子压盖压紧在底套与顶嘴之间，通过螺纹灵活调节压紧程度。优选的，防磨式集绳器与防磨式集绳器固定板螺纹连接。优选的，所述液压支架位姿检测系统还包括检测模块；所述检测模块通过位姿信号传输线缆与计算机处理系统连接；所述检测模块包括位移信息采集单元和分别与电源模块连接的位移信息采集控制单元、存储器、处理器和信号传输模块；电源模块与位移信息采集单元通过位移信息采集控制单元连接；所述存储器分别与位移信息采集单元、处理器和信号传输模块连接；所述存储器内设置有变换数学模型和液压支架编号。其中，所述变换数学模型用于描述各防磨式集绳器位置参数、集绳器位置参数、拉线式位移传感器伸长量与两液压支架相对位姿变换矩阵间的数学关系位移信息采集单元采集到的每个拉线式传感器的位移信息直接保存到存储器中；存储器中预存支架编号、每路位移信息与位姿矩阵信息的变换数学模型；处理器根据存储器中的变化数学模型将每路位移信息处理成位姿矩阵信息，并保存到存储器中；信号传输模块将存储器中的支架编号和位姿矩阵信息传输到计算机处理系统。位移信息采集控制单元控制是否给位移信息采集单元供电以及供电时间。进一步优选的，所述位移信号采集控制单元包括依次连接的加速度传感器、信号调理电路、第一A/D转换模块、信号采集识别模块、信息采集控制器和位移信号采集电源开关。加速度传感器采集到的信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液压支架位姿及直线度检测系统，其特征在于，包括液压支架位姿检测系统、位姿信号传输线缆和计算机处理系统；液压支架位姿检测系统通过位姿信号传输线缆与计算机处理系统连接；液压支架位姿检测系统设置在采煤工作面相邻的两个液压支架之间；所述液压支架位姿检测系统，包括相对位姿检测装置和安装板，所述安装板设置在相对位姿检测装置的两端；两个安装板分别固定设置在相邻的两个液压支架上；所述相对位姿检测装置，包括弹性波纹管、拉线式传感器固定箱和钢丝绳末端固定箱；所述拉线式传感器固定箱和钢丝绳末端固定箱设置在弹性波纹管的两端；所述拉线式传感器固定箱和钢丝绳末端固定箱的内侧均设置有开口；所述拉线式传感器固定箱内设置有防磨式集绳器固定板，防磨式集绳器固定板上设置有防磨式集绳器；钢丝绳末端固定箱内设置有集绳器固定板，集绳器固定板上设置有集绳器；拉线式传感器固定箱的内侧壁上设置有拉线式位移传感器；钢丝绳末端固定箱的内侧壁上设置有钢丝绳固定器；拉线式位移传感器引出的钢丝绳依次穿过防磨式集绳器、集绳器后与钢丝绳固定器固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种液压支架位姿及直线度检测系统，其特征在于，包括液压支架位姿检测系统、位姿信号传输线缆和计算机处理系统；液压支架位姿检测系统通过位姿信号传输线缆与计算机处理系统连接；液压支架位姿检测系统设置在采煤工作面相邻的两个液压支架之间；所述液压支架位姿检测系统，包括相对位姿检测装置和安装板，所述安装板设置在相对位姿检测装置的两端；两个安装板分别固定设置在相邻的两个液压支架上；所述相对位姿检测装置，包括弹性波纹管、拉线式传感器固定箱和钢丝绳末端固定箱；所述拉线式传感器固定箱和钢丝绳末端固定箱设置在弹性波纹管的两端；所述拉线式传感器固定箱和钢丝绳末端固定箱的内侧均设置有开口；所述拉线式传感器固定箱内设置有防磨式集绳器固定板，防磨式集绳器固定板上设置有防磨式集绳器；钢丝绳末端固定箱内设置有集绳器固定板，集绳器固定板上设置有集绳器；拉线式传感器固定箱的内侧壁上设置有拉线式位移传感器；钢丝绳末端固定箱的内侧壁上设置有钢丝绳固定器；拉线式位移传感器引出的钢丝绳依次穿过防磨式集绳器、集绳器后与钢丝绳固定器固定连接。2.根据权利要求1所述的液压支架位姿及直线度检测系统，其特征在于，所述拉线式位移传感器的个数为9个，每3个拉线式位移传感器为一组；防磨式集线器固定板上设置有三个防磨式集绳器，集绳器固定板上设置有三个集绳器；每组拉线式位移传感器引出的钢丝绳穿过同一个防磨式集绳器，穿过同一个防磨式集绳器的钢丝绳分别穿过不同的集绳器后与不同的钢丝绳固定器连接；所述防磨式集绳器固定板与拉线式传感器固定箱的侧壁平行设置；所述集绳器固定板与钢丝绳末端固定箱的侧壁平行设置；防磨式集绳器不设置在同一个直线上；集绳器不设置在同一个直线上。3.根据权利要求1所述的液压支架位姿及直线度检测系统，其特征在于，所述液压支架位姿检测系统包括液压支架顶梁位姿检测系统和液压支架底座位姿检测系统；液压支架顶梁位姿检测系统设置在液压支架顶梁的下表面；液压支架底座位姿检测系统设置在液压支架底座的上表面；所述液压支架位姿及直线度检测系统，包括多组液压支架位姿检测系统；多组液压支架位姿检测系统通过同一根位姿信号传输线缆与计算机处理系统连接。4.根据权利要求3所述的液压支架位姿及直线度检测系统，其特征在于，所述液压支架位姿检测系统水平设置；液压支架顶梁位姿检测系统距离液压支架顶梁下表面的距离小于30cm；液压支架底座位姿检测系统距离液压支架底座上表面的距离小于30cm。5.根据权利要求1所述的液压支架位姿及直线度检测系统，其特征在于，所述防磨式集绳器包括底套和顶嘴；底套内侧开有台阶通孔，所述台阶通孔包括大直径孔和小直径孔；所述顶嘴套接设置在所述大直径孔内；所述小直径孔内壁设置有多个第一环形柔性耐磨圈；所述顶嘴和小直径孔之间设置有三个滚子，三个滚子首尾相接呈三角形设置；顶嘴内侧开有顶嘴台阶通孔，顶嘴台阶通孔内设置有多个第二柔性耐磨圈。6.根据权利要求5所述的液压支架位姿及直线度检测系统，其特征在于，所述小直径孔内壁设置有柔性耐磨圈安装槽，柔...

【专利技术属性】
技术研发人员：高魁东，曾庆良，张鑫，万丽荣，姜考，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37