一种掘进机组合位姿检测系统及其检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种掘进机组合位姿检测系统，包括：激光感知系统、惯性导航系统、上位机和掘进机电控系统，激光感知系统包括：固定在巷道顶板上的平面激光发射器、第一激光感知标靶和第二激光感知标靶；第一激光感知标靶设置在掘进机的机身后端；第二激光感知标靶设置于第一激光感知标靶前方，通过总线相连，激光感知标靶上均水平排布多个光敏元件；惯性导航系统设于掘进机机身上方，激光感知系统与惯性导航系统相连；上位机与惯性导航系统相连；掘进机电控系统设置在掘进机上，本发明专利技术通过组合导航的方法完成掘进机位姿的实时检测，并克服惯性导航系统的累计误差，使惯性导航系统能适用于巷道中各移动设备的位姿检测工作。于巷道中各移动设备的位姿检测工作。于巷道中各移动设备的位姿检测工作。

【技术实现步骤摘要】
一种掘进机组合位姿检测系统及其检测方法


[0001]本专利技术涉及位姿检测与导航领域
，具体是一种掘进机组合位姿检测系统及其检测方法。

技术介绍

[0002]随着多传感器融合技术的发展，掘进机作业不再满足于传统的指向激光导航模式而逐渐转向实时位姿检测。针对掘进机的位姿检测，各研究人员提出了不同方法，例如利用倾角传感器、里程计、机器视觉等进行组合测量，但考虑到掘进工作面的实际情况，以上传感器均有弊端，例如倾角传感器受磁场影响、里程计会因履带打滑产生测量误差且难以纠正、机器视觉更难以适应烟尘环境，因此许多传感器组合检测方法并不实用。
[0003]考虑巷道的实际工作环境，激光穿透能力强，相比于其他传感器能较好的适应工作面上烟尘、水雾等恶劣环境因素，惯性导航系统具有不受外界环境影响的特点，现已提出了基于激光感知与惯性导航相结合的掘进机位姿检测方法，例如中国矿业大学吴淼团队提出的捷联惯导和激光感知复合的掘进机位姿检测系统。但实际掘进工作进程缓慢，工作时间长，且伴随着机械振动，而惯性导航系统又以积分的形式计算角度和位移，因此测量结果会有较大的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种掘进机组合位姿检测系统，其特征在于，包括：激光感知系统，所述激光感知系统包括：平面激光发射器(1)、第一激光感知标靶(2)和第二激光感知标靶(3)，所述平面激光发射器(1)固定在巷道顶板上；第一激光感知标靶(2)设置在掘进机的机身后端；第二激光感知标靶(3)设置于所述第一激光感知标靶(2)前方，所述第一激光感知标靶(2)和第二激光感知标靶(3)之间通过总线相连，所述第一激光感知标靶(2)和第二激光感知标靶(3)上均水平排布多个光敏元件；惯性导航系统(4)，所述惯性导航系统(4)设置于掘进机机身中点上方，所述激光感知系统与所述惯性导航系统(4)相通讯；上位机，上位机通过无线网络与惯性导航系统相连，上位机布置在井上控制中心，通过井下布置的基站和工业环网进行数据通讯；掘进机电控系统，设置在电控系统保护外壳(5)中，所述电控系统保护外壳(5)设置在掘进机上，与掘进机上的各液压机构的液压阀门相连，所述掘进机电控系统内置无线通讯模块，与所述上位机通讯，通过接收上位机发送的控制指令，控制各液压阀门完成对掘进机的控制。2.根据权利要求1所述的一种掘进机组合位姿检测系统，其特征在于，激光感知系统中所述第一激光感知标靶(2)和所述第二激光感知标靶(3)的中线与掘进机机身中线重合。3.根据权利要求2所述的一种掘进机组合位姿检测系统，其特征在于，惯性导航系统(4)的中线与所述掘进机的机身中线重合。4.根据权利要求2所述的一种掘进机组合位姿检测系统，其特征在于，所述第二激光感知标靶(3)与所述第一激光感知标靶(2)之间相距50cm。5.根据权利要求1所述的一种掘进机组合位姿检测系统进行位姿检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1激光感知系统的平面激光发射器(1)发射激光在第一激光感知标靶(2)和第二激光感知标靶(3)上的光敏元件照射，联系标靶的安装位置和掘进机具体的位姿参数，计算掘进机相对于巷道中线的横向偏移距离和掘进机航向角，将激光感知系统测的横向偏移、航向角和位移传给惯性导航系统(4)；S2所述惯性导航系统(4)得到的掘进机机身姿态角信息获得掘进机的航向角和横向偏移...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亚，李永明，杨木易，闫跃，王金满，马志愿，王静宜，杨健，张琰，张振环，
申请(专利权)人：北斗天地股份有限公司，
类型：发明
国别省市：