【技术实现步骤摘要】
一种基于捷联惯导的煤矿综采工作面直线度检测方法
本专利技术属于煤矿开采
，尤其是涉及一种基于捷联惯导的煤矿综采工作面直线度检测方法。
技术介绍
随着我国煤炭科技的不断发展，对综采工作面智能化的要求也在不断提高。煤矿综采工作面是由采煤机、液压支架与刮板输送机共同组成。研究采煤机的位置与姿态信息可提高综采工作面的智能化水平，同时可对整条综采工作面中的“三机”设备进行直线度的测量，而综采工作面直线度测量的准确性又直接影响到煤矿井下的设备安全及工程质量。但由于煤炭行业的特殊性，综采工作面一般均为狭长形的测量对象，而综采工作面内又分布着大量的采煤设备，由于煤层的起伏以及采煤机截割时工作面煤尘对测量的影响，因此不能采用地面常规的激光定位技术和经纬度测量技术对综采工作面直线度进行测量。目前对综采工作面直线度的测量主要有以下几种方法：(1)借助拉绳或红外射线由人工调整液压支架与刮板输送机的直线度，即由井下工作人员借助拉绳和红外射线等传统工具目测直线度的偏差，不过由于综采工作面设备较多、煤尘大，且综采工作面存在弯曲、起伏的情况，人的视线会受到很大影响，导致直线度测量的精度很低...
【技术保护点】
1.一种基于捷联惯导的煤矿综采工作面直线度检测方法，其特征在于：步骤一、建立坐标系及定义煤矿综采工作面直线度：步骤101：导航坐标系的建立：建立导航坐标系OnXnYnZn，所述导航坐标系OnXnYnZn的原点On为采煤机机身(3)的重心，所述导航坐标系OnXnYnZn的Xn轴正方向为过原点On且指向东，所述导航坐标系OnXnYnZn的Yn轴正方向为过原点On且指向北，所述导航坐标系OnXnYnZn的Zn轴为过原点On且垂直于由Xn轴和Yn轴形成的平面OnXnYn指向天；步骤102、综采工作面直线度定义：定义煤矿综采工作面直线度为在两个采煤机行走轮(2)之间的刮板输送机中心线...
【技术特征摘要】
1.一种基于捷联惯导的煤矿综采工作面直线度检测方法，其特征在于：步骤一、建立坐标系及定义煤矿综采工作面直线度：步骤101：导航坐标系的建立：建立导航坐标系OnXnYnZn，所述导航坐标系OnXnYnZn的原点On为采煤机机身(3)的重心，所述导航坐标系OnXnYnZn的Xn轴正方向为过原点On且指向东，所述导航坐标系OnXnYnZn的Yn轴正方向为过原点On且指向北，所述导航坐标系OnXnYnZn的Zn轴为过原点On且垂直于由Xn轴和Yn轴形成的平面OnXnYn指向天；步骤102、综采工作面直线度定义：定义煤矿综采工作面直线度为在两个采煤机行走轮(2)之间的刮板输送机中心线实际位置与刮板输送机中心线初始位置之间的偏差；其中，所述刮板输送机中心线初始位置为沿煤矿综采工作面煤层倾斜线指向回风巷；步骤二、安装捷联惯导测量模块：在采煤机机身(3)中部位置O点处安装捷联惯导测量模块(4)，且捷联惯导测量模块安装平面(5)与采煤机机身(3)两端相交的交线为AB和CD，所述捷联惯导测量模块安装平面(5)内的采煤机机身(3)长度方向的中线MN分别垂直于交线AB和交线CD，所述采煤机机身(3)长度方向的中线MN与交线AB的交点为M，所述采煤机机身(3)长度方向的中线MN和交线CD的交点为N，所述交点M和所述交点N的投影位于刮板输送机(1)的中心线上；步骤三、计算综采工作面直线度的最大偏差值：步骤301、采用所述数据处理器根据公式得到两个采煤机行走轮(2)之间的各节刮板输送机槽相对所述刮板输送机中心线初始位置的偏差值；其中，两个采煤机行走轮(2)之间的刮板输送机由多节刮板输送机槽组成，LG表示每节刮板输送机槽的长度，且每节刮板输送机槽的长度均相同，f表示两个采煤机行走轮(2)之间的刮板输送机槽的节数；所述刮板输送机槽的序号是按照采煤机的行走先后顺序进行编号，α0表示两个采煤机行走轮(2)之间的第一节刮板输送机槽相对所述刮板输送机中心线初始位置的设定偏转角，当两个采煤机行走轮(2)之间的第一节刮板输送机槽向煤矿综采工作面的煤壁侧弯曲时，α0的取值为小于0；当两个采煤机行走轮(2)之间的第一节刮板输送机槽向采空区弯曲时，α0的取值为大于0，当两个采煤机行走轮(2)之间的第一节刮板输送机槽与所述刮板输送机中心线初始位置平行时，则α0等于0；αi表示两个采煤机行走轮(2)之间的第i+1节刮板输送机槽相对于第i节刮板输送机槽的设定偏转角，当两个采煤机行走轮(2)之间的第i+1节刮板输送机槽相对第i节刮板输送机槽向采空区弯曲时，αi的取值为大于0；当两个采煤机行走轮(2)之间的第i+1节刮板输送机槽相对第i节刮板输送机槽向煤矿综采工作面的煤壁侧弯曲时，αi的取值为小于0；当两个采煤机行走轮(2)之间的第i+1节刮板输送机槽与第i节刮板输送机槽均与所述刮板输送机中心线初始位置平行时，则αi等于0，i＝1、2、3、...、f-1，α1表示两个采煤机行走轮(2)之间的第二节刮板输送机槽相对与第一节刮板输送机槽的设定偏转角，α2表示两个采煤机行走轮(2)之间的第三节刮板输送机槽相对与第二节刮板输送机槽的设定偏转角，P1表示两个采煤机行走轮(2)之间的第一节刮板输送机槽相对所述刮板输送机中心线初始位置的偏差值，P2表示两个采煤机行走轮(2)之间的第二节刮板输送机槽相对所述刮板输送机中心线初始位置的偏差值，P3表示两个采煤机行走轮(2)之间的第三节刮板输送机槽相对所述刮板输送机中心线初始位置的偏差值，Pf表示两个采煤机行走轮(2)之间的第f节刮板输送机槽相对所述刮板输送机中心线初始位置的偏差值；步骤302、采用所述数据处理器将两个采煤机行走轮(2)之间的各节刮板输送机槽相对所述刮板输送机中心线初始位置的偏差值按照从小到大的顺序排序，获取两个采煤机行走轮(2)之间的刮板输送机槽相对所述刮板输送机中心线初始位置的最大偏差值Pm，并将两个采煤机行走轮(2)之间的刮板输送机槽相对所述刮板输送机中心线初始位置的最大偏差值Pm称作综采工作面直线度的最大偏差值Pm；步骤四：获取刮板输送机中心线实际位置：步骤401、采煤机姿态的获取：所述捷联惯导测量模块(4)对采煤机的姿态进行实时检测，并将检测到采煤机的姿态发送至所述数据处理器中，所述采煤机的姿态包括采煤机的航向角、采煤机的俯仰角和采煤机的横滚角；在导航坐标系下采用所述数据处理器将所述捷联惯导测量模块(4)安装点O在t时刻的位置坐标记作POn(t)(XOnt,YOnt,ZOnt),且在t时刻采煤机的航向角为在t时刻采煤机的俯仰角为θt，在t时刻采煤机的横滚角为γt；步骤402、获取刮板输送机中心线实际位置：步骤4021、采用所述数据处理器根据公式得到在导航坐标系下所述交点M在t时刻的位置坐标PMn(t)，同时，采用所述数据处理器根据公式得到在导航坐标系下所述交点N在t时刻的位置坐标PNn(t)；其中，LQ为两个采煤机行走轮(2)的中心距，LM为所述捷联惯导测量模块(4)到所述交点M的水平距离；步骤4022、采用所述数据处理器根据公式得到在导航坐标系下所述交点M在刮板输送机(1)的中心线上的投影点M′在t时刻的位置坐标PM′n(t)；采用所述数据处...
【专利技术属性】
技术研发人员：马宏伟，张旭辉，毛清华，南源桐，董刚，张璞，杜昱阳，姜俊英，吴少杰，李刚，关志阳，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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