掘进控制装置、方法及掘进设备制造方法及图纸

本公开涉及一种掘进控制装置、方法及掘进设备。该装置包括：三维扫描仪对掘进设备当前的掘进巷道进行检测，得到当前掘进巷道的点云数据；惯性导航仪对掘进设备进行检测，得到掘进设备的位置数据和姿态数据；姿态仪对掘进设备的截割头进行检测，得到截割头的位置数据和姿态数据；处理模块在预设巷道模型所在的参考系中，建立实时巷道模型、针对掘进设备的第一模型；根据预设巷道模型、实时巷道模型、第一模型，对掘进设备与当前掘进巷道之间的相对位置和/或截割头与当前掘进巷道的断面之间的相对位置进行调整。在提高掘进工作的准确性和一致性的同时，还可以提高掘进工作人员的安全性。

【技术实现步骤摘要】
掘进控制装置、方法及掘进设备
本公开涉及掘进
，尤其涉及一种掘进控制装置、方法及掘进设备。
技术介绍
目前，掘进巷道在未贯通之前是独头巷道，环境极其恶劣，存在顶板压力大、温度潮湿等问题，掘进设备在工作过程中也会产生高浓度的粉尘、瓦斯气体和突出水等，而由于相关技术中，在煤矿井下执行掘进作业时，需要掘进工作人员人为地判断掘进设备的掘进边界，并调整掘进设备的位置和姿态、以及截割头的位置和姿态，容易产生较大的掘进误差。在掘进设备与当前掘进巷道的两侧之间预留的掘进工作人员的安全通行距离小于预设安全通行距离的情况下，容易对掘进工作人员的人身安全造成一定威胁。因此，如何在执行掘进作业时，提高掘进工作的准确性和一致性，提高掘进工作人员的安全保障是亟待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本公开提出了一种掘进控制装置、方法及掘进设备。根据本公开的一方面，提供了一种掘进控制装置，该装置包括：三维扫描仪，用于对掘进设备当前的掘进巷道进行检测，得到当前掘进巷道的点云数据；惯性导航仪，用于对所述掘进设备进行检测，得到所述掘进设备的位置数据和姿态数据；姿态仪，用于对所述掘进设备的截割头进行检测，得到所述截割头的位置数据和姿态数据；处理模块，用于根据所述点云数据在预设巷道模型所在的参考系中建立实时巷道模型，以及根据所述掘进设备的参数、所述掘进设备的位置数据和姿态数据、所述截割头的位置数据和姿态数据在所述参考系中建立针对所述掘进设备的第一模型；以及根据所述预设巷道模型、所述实时巷道模型、所述第一模型，对所述掘进设备与所述当前掘进巷道之间的相对位置和/或所述截割头与所述当前掘进巷道的断面之间的相对位置进行调整。在一种可能的实现方式中，所述根据所述预设巷道模型、所述实时巷道模型、所述第一模型，对所述掘进设备与所述当前掘进巷道之间的相对位置和/或所述截割头与所述当前掘进巷道的断面之间的相对位置进行调整，包括以下至少一项调整操作：在确定所述第一模型的中心线与所述预设巷道模型的中心线之间存在夹角的情况下，根据所述夹角调整所述掘进设备的姿态；在确定根据所述实时巷道模型和所述第一模型确定出的所述掘进设备与所述当前掘进巷道的断面之间的第一距离与对应的第一预设距离不一致的情况下，调整所述掘进设备与所述当前掘进巷道之间的相对位置；在确定根据所述实时巷道模型和所述第一模型确定出的所述掘进设备与所述当前掘进巷道的两侧的第二距离与对应的第二预设距离不一致的情况下，调整所述掘进设备与所述当前掘进巷道之间的相对位置；在确定根据所述实时巷道模型确定出的所述当前掘进巷道的断面的形状与对应的预设巷道断面的形状不匹配的情况下，调整所述截割头的姿态；在确定根据所述实时巷道模型和所述第一模型确定出的所述截割头与所述当前掘进巷道的断面之间的第三距离与对应的第三预设距离不一致的情况下，调整所述截割头与所述当前掘进巷道的断面之间的相对位置。在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：指北仪，用于对所述三维扫描仪进行检测，得到所述三维扫描仪的方位数据；所述根据所述点云数据在预设巷道模型所在的参考系中建立实时巷道模型，包括：根据所述点云数据和所述方位数据，在预设巷道模型所在的参考系中建立所述实时巷道模型。在一种可能的实现方式中，所述三维扫描仪，还用于根据预设间隔时间向所述惯性导航仪发送所述点云数据；所述惯性导航仪，还用于在接收到所述点云数据的情况下，根据所述点云数据进行自动校准。在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：图像采集设备，用于对所述掘进设备当前所处空间进行拍摄，得到所述空间的图像数据；所述处理模块，还用于根据所述图像数据控制所述掘进设备清除所述当前所处空间中需要清除的障碍物。在一种可能的实现方式中，所述截割头通过截割臂设置在所述掘进设备上，所述装置还包括：角度传感器，用于对所述截割臂进行检测，得到所述截割臂的姿态数据；所述根据所述掘进设备的参数、所述掘进设备的位置数据和姿态数据、所述截割头的位置数据和姿态数据在所述参考系中建立针对所述掘进设备的第一模型，包括：根据所述掘进设备的参数、所述掘进设备的位置数据和姿态数据、所述截割头的位置数据和姿态数据、所述截割臂的姿态数据在所述参考系中建立所述掘进设备的第一模型。根据本公开的另一方面，提供了一种掘进控制方法，该方法包括：控制三维扫描仪对掘进设备当前的掘进巷道进行检测，得到当前掘进巷道的点云数据；控制惯性导航仪对所述掘进设备进行检测，得到所述掘进设备的位置数据和姿态数据；控制姿态仪对所述掘进设备的截割头进行检测，得到所述截割头的位置数据和姿态数据；根据所述点云数据在预设巷道模型所在的参考系中建立实时巷道模型，以及根据掘进设备的参数、所述掘进设备的位置数据和姿态数据、所述截割头的位置数据和姿态数据在所述参考系中建立针对所述掘进设备的第一模型；以及根据所述预设巷道模型、所述实时巷道模型、所述第一模型，对所述掘进设备与所述当前掘进巷道之间的相对位置和/或所述截割头与所述当前掘进巷道的断面之间的相对位置进行调整。根据本公开的另一方面，提供了一种掘进设备，包括：机身，截割头，设置于所述机身上；上述掘进控制装置。根据本公开的另一方面，提供了一种掘进控制装置，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为：执行上述掘进控制方法。根据本公开的另一方面，提供了一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述掘进控制方法。根据本公开提出的掘进控制装置、方法及掘进设备。该掘进控制装置通过将掘进设备当前的掘进巷道、掘进设备的位置和姿态、以及截割头的位置和姿态数字化，可以自动化地、精确地执行掘进作业、控制掘进设备的位置和姿态、以及截割头的位置和姿态，人为操作少，在提高掘进工作的准确性和一致性的同时，还可以提高掘进工作人员的安全性。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。附图说明包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。图1、图2示出根据本公开实施例的掘进控制装置的结构示意图。图3示出根据本公开实施例的掘进设备100在当前掘进巷道中执行掘进作业的示意图。图4示出根据本公开实施例的当前掘进巷道的断面a的形状与预设巷道断面q的形状的示意图。图5示出根据本公开实施例的另一掘进控制装置的结构示意图。图6示出根据本公开实施例的掘进控制方法的流程图。图7示出了根据本公开实施例的一种用于实现上述掘进控制方法的装置800的框图。图8示出了根据本公开实施例的一种用于实现上述掘进控制方法的装置1900的框图。...

【技术保护点】
1.一种掘进控制装置，其特征在于，包括：/n三维扫描仪，用于对掘进设备当前的掘进巷道进行检测，得到当前掘进巷道的点云数据；/n惯性导航仪，用于对所述掘进设备进行检测，得到所述掘进设备的位置数据和姿态数据；/n姿态仪，用于对所述掘进设备的截割头进行检测，得到所述截割头的位置数据和姿态数据；/n处理模块，用于根据所述点云数据在预设巷道模型所在的参考系中建立实时巷道模型，以及根据所述掘进设备的参数、所述掘进设备的位置数据和姿态数据、所述截割头的位置数据和姿态数据在所述参考系中建立针对所述掘进设备的第一模型；以及/n根据所述预设巷道模型、所述实时巷道模型、所述第一模型，对所述掘进设备与所述当前掘进巷道之间的相对位置和/或所述截割头与所述当前掘进巷道的断面之间的相对位置进行调整。/n

【技术特征摘要】
1.一种掘进控制装置，其特征在于，包括：
三维扫描仪，用于对掘进设备当前的掘进巷道进行检测，得到当前掘进巷道的点云数据；
惯性导航仪，用于对所述掘进设备进行检测，得到所述掘进设备的位置数据和姿态数据；
姿态仪，用于对所述掘进设备的截割头进行检测，得到所述截割头的位置数据和姿态数据；
处理模块，用于根据所述点云数据在预设巷道模型所在的参考系中建立实时巷道模型，以及根据所述掘进设备的参数、所述掘进设备的位置数据和姿态数据、所述截割头的位置数据和姿态数据在所述参考系中建立针对所述掘进设备的第一模型；以及
根据所述预设巷道模型、所述实时巷道模型、所述第一模型，对所述掘进设备与所述当前掘进巷道之间的相对位置和/或所述截割头与所述当前掘进巷道的断面之间的相对位置进行调整。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述根据所述预设巷道模型、所述实时巷道模型、所述第一模型，对所述掘进设备与所述当前掘进巷道之间的相对位置和/或所述截割头与所述当前掘进巷道的断面之间的相对位置进行调整，包括以下至少一项调整操作：
在确定所述第一模型的中心线与所述预设巷道模型的中心线之间存在夹角的情况下，根据所述夹角调整所述掘进设备的姿态；
在确定根据所述实时巷道模型和所述第一模型确定出的所述掘进设备与所述当前掘进巷道的断面之间的第一距离与对应的第一预设距离不一致的情况下，调整所述掘进设备与所述当前掘进巷道之间的相对位置；
在确定根据所述实时巷道模型和所述第一模型确定出的所述掘进设备与所述当前掘进巷道的两侧的第二距离与对应的第二预设距离不一致的情况下，调整所述掘进设备与所述当前掘进巷道之间的相对位置；
在确定根据所述实时巷道模型确定出的所述当前掘进巷道的断面的形状与对应的预设巷道断面的形状不匹配的情况下，调整所述截割头的姿态；
在确定根据所述实时巷道模型和所述第一模型确定出的所述截割头与所述当前掘进巷道的断面之间的第三距离与对应的第三预设距离不一致的情况下，调整所述截割头与所述当前掘进巷道的断面之间的相对位置。


3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
指北仪，用于对所述三维扫描仪进行检测，得到所述三维扫描仪的方位数据；
所述根据所述点云数据在预设巷道模型所在的参考系中建立实时巷道模型，包括：根据所述点云数据和所述方位数据，在预设巷道模型所在的参考系中建立所述实时巷道模型。


4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张占军，李斌，马春福，吴晓彤，方坤，牛靖乾，程涛，
申请(专利权)人：北京瑞华高科技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11