一种大倾角综采工作面液压支架位姿检测方法技术

一种大倾角综采工作面液压支架位姿检测方法，双轴倾角传感器安装在液压支架的底座上，用于检测液压支架的真倾角与倾角方位；距离传感器安装在液压支架的顶梁上，用于测量液压支架与煤壁之间的距离；压力传感器和支架控制器安装在液压支架上，压力传感器用于获得液压支架的压力信息，支架控制器用于液压支架的状态检测与动作控制。支架控制器根据获得的支架倾角、位移和压力信息实时运算分析得到支架的位姿信息，同时对位姿信息进行就地存储并显示，多架液压支架由CAN总线经CAN适配器将位姿信息传输至井下顺槽主控计算机。本发明专利技术通过对液压支架位姿的检测结果进行监控，可指导工作人员调整支架位姿，加强工作安全。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种大倾角采煤工作面液压支架位姿的检测方法，尤其涉及一种包含真倾角和倾角方位的液压支架位姿检测方法。
技术介绍
在大倾角综采工作面，液压支架支承顶板并对顶板进行有效控制，保证顶板的稳定性。随着煤炭开采技术的发展，对工作面液压支架的稳定性和安全性要求越来越高。在倾斜方向上重力分量的作用下，液压支架在随工作面前移过程中会逐渐下滑甚至出现一定程度的伪斜角度，这就降低了工作面的支护质量，不利于工作面“三直一平”的实现，严重时出现倒架危险。现场作业人员在大倾角工作面调架时，通视条件差，通行不便，劳动强度大。对液压支架位姿实时检测、监控，不仅可以及时掌握液压支架的运行状态，还可以评估工作面的支护质量，根据实时检测结果调整支架的运行状态，保证开采活动的顺利进行。
技术实现思路
为了克服上述缺陷，本专利技术提供一种大倾角综采工作面液压支架工作位姿确定方法，其能准确、实时的呈现液压支架的工作位姿。本专利技术为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种大倾角综采工作面液压支架位姿检测方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)通过安装在液压支架底座上的双轴倾角传感器，实时测量出两相互垂直轴向上的倾角；传感器的输出端通过A/D转换器连接到液压支架控制器上，支架控制器获得传感器信号，并对应到支架控制器内建立的模型；(2)以双轴倾角传感器建立数学模型，x、y轴分别为双轴倾角传感器的两个相互垂直轴，交点为A，将其延长与水平面分别交于B、C两点；过A点做水平面的垂线，连接BD、CD、BC；过A点做BC的垂线，交于E点，连接DE；双轴倾角传感器能够测量以水平面为参考面的相互垂直双轴方向上的倾角变化，那么双轴倾角传感器测得的两个相互垂直轴向上的夹角分别为∠ABD=α1、∠ACD=α2，液压支架的真倾角为∠AED=α，斜面夹角相对于y轴的方位角为∠ABE=γ；(3)在三角锥体ABCD中，已知AD⊥BD,AD⊥CD,AB⊥AC,AE⊥BC，令BD=h，则由三角关系可得：AB=；AC=；BC==；在直角三角形ABC中，AE×BC=AB×AC，则有：AE==；Cosγ==；Sinα==；则α=；γ=；(4)双轴倾角传感器首先测量出两个相互垂直轴向上相对于水平面的倾斜角，接着将信号传输至A/D转换器，转换后传输至液压支架控制器对数据进行处理、运算和校正，最后对结果存储显示；通过以上步骤和方法，可以计算和确定任意时刻液压支架的真倾角和倾角方位。在所述大倾角综采工作面的液压支架底座上安装双轴倾角传感器，用于测量液压支架的真倾角与倾角方位；在所述大倾角采煤工作面的液压支架顶梁上安装距离传感器，用于测量液压支架与煤壁的距离；在所述大倾角采煤工作面的液压支架上安装压力传感器，用于获得液压支架的压力数据；在所述大倾角采煤工作面的液压支架上还安装有支架控制器，用于液压支架的状态监测与动作控制；所述倾角传感器、距离传感器和压力传感器均通过A/D转换器与支架控制器的输入端连接，支架控制器的输出端分别与数据功能显示屏和电磁阀连接，电磁阀另一端与液压支架连接；多台支架控制器支架通过CAN总线连接，并连接到井下顺槽主控计算机；顺槽主控计算机将所获得的位姿信息实时分析运算，并将其转换为可视化图形界面，实现支架状态实时监控。本专利技术的有益效果是：通过实时采集液压支架的倾角、距离信息，从而计算液压支架与工作面的相对空间关系，可以将所获得的位姿信息导入到液压支架监控系统中，并转换为可视化图形界面，直观的显示给远程监控操作人员，操作人员根据液压支架的空间位姿可以更加有效的对其控制，降低工作面调架难度，利于工作面“三直一平”的实现。附图说明图1为本专利技术支架位姿检方法图。图2为液压支架倾角及倾角方位计算模型。图3为本专利技术支架位姿检测系统网络结构图。图中：1-支架控制器、2-A/D转换器、3-距离传感器、4-压力传感器、5-双轴倾角传感器、6-存储器、7-数据功能显示屏、8-电磁阀、9-液压支架、10-CAN适配器、11-顺槽主控计算机。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的阐述：一种大倾角采煤工作面液压支架位姿检测方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)通过安装在液压支架底座上的双轴倾角传感器5，实时测量出两相互垂直轴向上的倾角；传感器的输出端通过A/D转换器2连接到液压支架控制器1上，支架控制器1获得传感器信号，并对应到支架控制器1内建立的模型；(2)以双轴倾角传感器5建立数学模型，x、y轴分别为双轴倾角传感器5的两个相互垂直轴，交点为A，将其延长与水平面分别交于B、C两点；过A点做水平面的垂线，连接BD、CD、BC；过A点做BC的垂线，交于E点，连接DE；双轴倾角传感器5能够测量以水平面为参考面的相互垂直双轴方向上的倾角变化，那么双轴倾角传感器5测得的两个相互垂直轴向上的夹角分别为∠ABD=α1、∠ACD=α2，液压支架的真倾角为∠AED=α,斜面夹角相对于y轴的方位角为∠ABE=γ，最终建立模型见图2；(3)在三角锥体ABCD中，已知AD⊥BD,AD⊥CD,AB⊥AC,AE⊥BC，令BD=h，则由三角关系可得：AB=；AC=；BC==；在直角三角形ABC中，AE×BC=AB×AC，则有：AE==；Cosγ==；Sinα==；则α=；γ=；(4)通过以上步骤和方法，可以计算和确定任意时刻液压支架的真倾角和倾角方位；双轴倾角传感器5首先测量出两个相互垂直轴向上相对于水平面的倾斜角，接着将信号传输至A/D转换器2，转换后传输至液压支架控制器1对数据进行处理、运算和校正，最后结果由存储器6存储并由数据功能显示屏7显示。在图1中，距离传感器3、压力传感器4和双轴倾角传感器5均通过A/D转换器2与支架控制器1的输入端连接，支架控制器1的输出端分别与存储器6、数据功能显示屏7和电磁阀8连接，电磁阀8另一端与液压支架连接；距离传感器3、压力传感器4、双轴角度传感器5用于采集液压支架的位移、压力、倾角信息，采集到的信号经过A/D转换器2转换成标准信号，输入到支架控制器1中，支架控制器进行数据分析与计算，对支架的位姿进行检测，当支架位姿偏移时，支架控制器1发出调整命令给电磁阀8，电磁阀8控制液压支架9动作，纠正支架姿态，同时支架控制器1将支架实时位姿信息输入数据功能显示屏7，数据功能显示屏7实时显示支架位姿信息。在图3中，井下顺槽主控计算机通过CAN总线网络与所有的支架控制器1建立联系，支架的位姿信息通过CAN总线网络经CAN适配器10传输至井下顺槽主控计算机11进行汇总、运算和存储，并将其转换为可视化图形界面，实现支架状态实时监控。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大倾角综采工作面液压支架位姿检测方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)通过安装在液压支架底座上的双轴倾角传感器，实时测量出两相互垂直轴向上的倾角；双轴倾角传感器的输出端通过A/D转换器连接到液压支架控制器上，支架控制器获得传感器信号，并对应到支架控制器内建立的模型；(2)以双轴倾角传感器建立数学模型，x、y轴分别为双轴倾角传感器的两个相互垂直轴，交点为A，将其延长与水平面分别交于B、C两点；过A点做水平面的垂线，连接BD、CD、BC；过A点做BC的垂线，交于E点，连接DE；双轴倾角传感器能够测量以水平面为参考面的相互垂直双轴方向上的倾角变化，那么双轴倾角传感器测得的两个相互垂直轴向上的夹角分别为∠ABD=α1、∠ACD=α2，液压支架的真倾角为∠AED=α,斜面夹角相对于y轴的方位角为∠ABE=γ；(3)在三角锥体ABCD中，已知AD⊥BD，AD⊥CD，AB⊥AC，AE⊥BC，令BD=h，则由三角关系可得：AB=；AC=；BC==；在直角三角形ABC中，AE×BC=AB×AC，则有：AE==；Cosγ==；Sinα==；则α=；γ=；(4)双轴倾角传感器首先测量出两个相互垂直轴向上相对于水平面的倾斜角，接着将信号传输至A/D转换器，转换后传输至液压支架控制器对数据进行处理、运算和校正，最后对结果存储显示；通过以上步骤和方法，可以计算和确定任意时刻液压支架的真倾角和倾角方位。...

【技术特征摘要】
1.一种大倾角综采工作面液压支架位姿检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)通过安装在液压支架底座上的双轴倾角传感器，实时测量出两相互垂直轴向上的倾角；双轴倾角传感器的输出端通过A/D转换器连接到液压支架控制器上，支架控制器获得传感器信号，并对应到支架控制器内建立的模型；
(2)以双轴倾角传感器建立数学模型，x、y轴分别为双轴倾角传感器的两个相互垂直轴，交点为A，将其延长与水平面分别交于B、C两点；过A点做水平面的垂线，连接BD、CD、BC；过A点做BC的垂线，交于E点，连接DE；双轴倾角传感器能够测量以水平面为参考面的相互垂直双轴方向上的倾角变化，那么双轴倾角传感器测得的两个相互垂直轴向上的夹角分别为∠ABD=α1、∠ACD=α2，液压支架的真倾角为∠AED=α,斜面夹角相对于y轴的方位角为∠ABE=γ；
(3)在三角锥体ABCD中，已知AD⊥BD，AD⊥CD，AB⊥AC，AE⊥BC，令BD=h，则由三角关系可得：
AB=；
AC=；
BC==；
在直角三角形ABC中，AE×BC=AB×AC，则有：
AE==；
Cosγ==；
Sinα==；
则α=；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨凯，范映冲，武玉梁，王元奎，邓月华，何兴巧，彭博，
申请(专利权)人：四川省科建煤炭产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51