隧道钻进作业的车体动态位姿计算系统、方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种隧道钻进作业的车体动态位姿计算系统、方法及装置，其中该系统包括：拉线固定装置用于：根据拉线点的三维坐标，标定出线口在台车坐标系的坐标，将出线口与拉线点连接，获得拉线长度；姿态传感器用于：根据采集到的台车姿态数据，获得台车在隧道中的姿态角度；计算装置用于：根据拉线长度和姿态角度，获取旋转矩阵；根据预设的出线口在隧道坐标系中的坐标和所述旋转矩阵，获取出线口在台车坐标系的坐标与隧道坐标系中的坐标的转换关系；根据预设算法和转换关系对出线口在台车坐标系的坐标进行迭代，得到新的旋转矩阵，根据新的旋转矩阵，计算台车的位姿结果。本发明专利技术可加快迭代收敛，提高计算精度，实现作业过程车体动态位姿计算。动态位姿计算。动态位姿计算。

【技术实现步骤摘要】
隧道钻进作业的车体动态位姿计算系统、方法及装置


[0001]本专利技术涉及隧道专用设备定位
，尤其涉及隧道钻进作业的车体动态位姿计算系统、方法及装置。

技术介绍

[0002]本部分旨在为权利要求书中陈述的本专利技术实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
[0003]悬臂掘进机在作业过程中的运动具有速度低、距离短、震动强、时间长的特点，机械破岩造成了高浓度的粉尘环境，激光视觉等高精度测量方案仅适合低粉尘时段特定情况下的台车位姿量测系统标定和实施方案复杂；UWB等无线电方案测量精度较差,难以满足隧道自动化作业定位指标要求；惯性导航方案需要组合其他技术进行位姿校准，系统成本较高。隧道专用设备台车位姿测量技术是专用设备智能化发展的基础性关键技术，特别是隧道专用设备悬臂掘进机在硬岩隧道钻进作业中往往产生大量的粉尘，造成人工控制超欠挖困难和作业效率低下等问题。激光视觉等测量方法容易受到粉尘的影响，难以实现粉尘环境下台车的动态位姿测量，亟需能够适应高粉尘条件的高精度测量方案。
专利技术内容
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道钻进作业的车体动态位姿计算系统，其特征在于，包括：硬件装置和计算装置；其中，硬件装置包括：拉线固定装置、姿态传感器；拉线固定装置用于：根据拉线点的三维坐标，标定出线口在台车坐标系的坐标，将出线口与拉线点连接，获得出线口到拉线点的拉线长度，所述出线口为滑轮出线口，所述出线口的导向滑轮跟随拉线方向灵活转动；姿态传感器用于：根据采集到的台车姿态数据，获得台车在隧道中的姿态角度；计算装置用于：根据拉线长度和姿态角度，获取旋转矩阵；根据预设的出线口在隧道坐标系中的坐标和所述旋转矩阵，获取出线口在台车坐标系的坐标与隧道坐标系中的坐标的转换关系；根据预设算法和转换关系对出线口在台车坐标系的坐标进行迭代，得到新的旋转矩阵，根据新的旋转矩阵，计算台车的位姿结果。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述出线口为滑轮出线口，所述出线口包括：拉线过孔、小滑轮、防脱结构、旋转结构、轴承；其中，所述拉线过孔是由两个小滑轮并列分布中间形成的；所述防脱结构设于滑轮外侧且采用倒角设计，用于防止划伤拉线；所述旋转结构和轴承使得滑轮随着拉线方向的改变而改变，且使得滑轮能够跟随台车移动改变拉线方向。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，任意几个所述拉线点不在一个平面上，任意几个所述出线口不在一个平面上。4.一种隧道钻进作业的车体动态位姿计算方法，应用于计算装置，其特征在于，包括：根据拉线长度和姿态角度，获取旋转矩阵，所述拉线长度是由拉线固定装置测量得到的，所述姿态角度是由姿态传感器根据台车姿态数据获得的；根据预设的出线口在隧道坐标系中的坐标和所述旋转矩阵，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙森震，荆留杰，王永胜，孙延飞，鞠翔宇，郭建强，李鹏宇，陈奇，魏晓龙，骆光炬，牛孔肖，杨晨，张娜，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：