【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及掘进机纠偏，具体为一种掘进机定位纠偏装置及方法。
技术介绍
1、掘进机是用于平直地面开凿巷道的机器，掘进机要同时实现剥离煤岩、装载运出、机器本身的行走调动以及喷雾除尘等功能，即集切割、装载、运输、行走于一身。它主要由切割机构、装载机构、运输机构、行走机构、机架及回转台、液压系统、电气系统、冷却灭尘供水系统以及操作控制系统等组成。其中切割臂、回转台、装渣板、输送机、转载机、履带等为主要工作机构。
2、在煤矿掘进机作业过程中，为了按照预定巷道方向掘进，需要实时修正掘进方向以保证掘进机主体处于巷道中心位置，掘进机在前进的过程中难免会发生偏移，传统的手动纠偏方式存在劳动强度大、作业环境恶劣以及地质构造差异与作业人员技术水平不同导致的巷道欠挖和超挖的问题，因此会在掘进机上安装纠偏装置进行定位定姿。现有技术中，主要采用全站仪、激光标靶、超宽带(uwb)和惯导系统等对掘进机进行位置和姿态的确定，但上述方法需要多种测量设备进行配合，并对采集的数据进行时间轴统一及融合分析，存在操作复杂、数据融合分析难度大等问题。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：克服现有技术问题的缺陷，提供一种掘进机定位纠偏装置及方法，结构简单，且保证掘进机始终位于巷道的中轴线上且与巷道的中轴线相平行。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种掘进机定位纠偏装置，包括设置在掘进机后方的箱体和掘进机后方巷道上端的信号接收器，所述箱体内设有相对的固定座和转动座，所述固
3、进一步，所述信号接收器相对于巷道的中轴线对称设置，且所述信号接收器的两端与两侧的巷道面相垂直。
4、进一步，所述固定座上固定设有两个相对的固定板，两个所述固定板之间设有可转动的第一转动轴，其中一个所述固定板上固定设有用于驱动所述第一转动轴转动的第一驱动马达，所述第一驱动马达的输出轴穿过所述固定板与所述第一转动轴固定连接。
5、进一步，所述转动座上固定设有两个相对的安装板，两个所述安装板之间设有可转动的第二转动轴，其中一个所述安装板上固定设有用于驱动所述第二转动轴转动的第二驱动马达，所述第二驱动马达的输出轴穿过所述安装板与所述第二转动轴固定连接。
6、进一步，所述箱体上还设有控制器和处理器，所述掘进机、所述第一激光测距仪、所述第二激光测距仪以及所述信号接收器均与所述控制器和所述处理器电性连接。
7、一种掘进机定位纠偏的方法，所述方法包括以下步骤：
8、s1：将本定位纠偏装置安装在掘进机的后方中间位置，并将掘进机置于巷道的中轴线上，将信号接收器设于掘进机后方巷道的上端；
9、s2：建立空间坐标系；
10、s3：调节第一激光测距仪和第二激光测距仪，使第一激光测距仪和第二激光测距仪发出的激光可落在信号接收器上；
11、s4：掘进机前进，在掘进机前进的过程中持续检测掘进机的位置并不断调整掘进机的位置，使得掘进机始终位于巷道的中轴线上且与巷道的中轴线相平行。
12、进一步，以信号接收器的下边缘中点为坐标原点o，竖直方向为z轴，竖直向上方向为z轴正向，沿巷道的中轴线为y轴，掘进机的前进方向为y轴的正向，沿信号接收器的下边缘方向为x轴，沿掘进机的前进方向巷道中轴线的左侧为x轴的正向。
13、进一步，所述第一激光测距仪测得的所述掘进机与所述信号接收器之间的距离为a，所述第二激光测距仪测得的所述掘进机与所述信号接收器之间的距离为b，b的最小值bmin即为所述第二激光测距仪测得的所述掘进机与所述信号接收器之间的最短距离，第一激光测距仪和第二激光测距仪与水平方向的夹角固定，将该夹角记为α，所述第一激光测距仪投射到所述信号接收器上的点为m，所述第二激光测距仪投射到所述信号接收器上的点为n，所述点m在空间坐标系内的横坐标为xm，所述点n在空间坐标系内的横坐标为xn，计算出掘进机的偏转角度β=arcos（bmin/a），掘进机的偏移距离l=|xn|。
14、进一步，当xn=0，且a=bmin时，表示掘进机未偏离巷道的中轴线，且掘进机的位置未发生偏转，掘进机位置无需调整；
15、当xn=0，a＞bmin，且xm＞xn时，所述处理器接收到信号并进行运算处理后将命令传给所述控制器，所述控制器控制掘进机逆时针转向β=arcos（bmin/a）的角度；
16、当xn=0，a＞bmin，且xm＜xn时，所述处理器接收到信号并进行运算处理后将命令传给所述控制器，所述控制器控制掘进机顺时针转向β=arcos（bmin/a）的角度；
17、当xn≠0，a=bmin时，xn＞0时，所述处理器接收到信号并进行运算处理后将命令传给所述控制器，所述控制器控制掘进机向右移动l=xn的距离；
18、当xn≠0，a=bmin时，xn＜0时，所述处理器接收到信号并进行运算处理后将命令传给所述控制器，所述控制器控制掘进机向左移动l=|xn|的距离；
19、当xn≠0，a＞bmin，xm＞xn，且xn＞0时，所述处理器接收到信号并进行运算处理后将命令传给所述控制器，所述控制器控制掘进机逆时针转向β=arcos（bmin/a）的角度且向右移动l=xn的距离；
20、当xn≠0，a＞bmin，xm＞xn，且xn＜0时，所述处理器接收到信号并进行运算处理后将命令传给所述控制器，所述控制器控制掘进机逆时针转向β=arcos（bmin/a）的角度且向左移动l=|xn|的距离；
21、当xn≠0，a＞bmin，xm小于xn，且xn＞0时，所述处理器接收到信号并进行运算处理后将命令传给所述控制器，所述控制器控制掘进机顺时针转向β=arcos（bmin/a）的角度且向右移动l=xn的距离；
22、当xn≠0，a＞bmin，xm小于xn，且xn＜0时，所述处理器接收到信号并进行运算处理后将命令传给所述控制器，所述控制器控制掘进机顺时针转向β=arcos（bmin/a）的角度且向左移动l=|xn|的距离。
23、采用了上述技术方案，本专利技术具有以下的有益效果：结构简单，利用两组激光测距仪的数值变化经计算得到掘进机的偏转角度和偏移距离，并依据计算结果控制掘进机移动，使得掘进机始终位于巷道的中轴线上且与巷道的中轴线相平行。
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1.一种掘进机定位纠偏装置，包括设置在掘进机（100）后方的箱体（1）和掘进机（100）后方巷道上端的信号接收器（2），其特征在于：所述箱体（1）内设有相对的固定座（3）和转动座（4），所述固定座（3）上设有第一激光测距仪（5），所述转动座（4）上设有第二激光测距仪（6），所述第一激光测距仪（5）和所述第二激光测距仪（6）均可转动，所述箱体（1）上靠近所述信号接收器（2）的一侧开设有定位孔（7），所述定位孔（7）的高度高于所述第一激光测距仪（5）的高度，所述定位孔（7）的上方开设有定位槽（8），所述定位孔（7）与所述定位槽（8）之间的间距与所述第一激光测距仪（5）和所述第二激光测距仪（6）之间的间距相等。
2.根据权利要求1所述的一种掘进机定位纠偏装置，其特征在于：所述信号接收器（2）相对于巷道的中轴线对称设置，且所述信号接收器（2）的两端与两侧的巷道面相垂直。
3.根据权利要求1所述的一种掘进机定位纠偏装置，其特征在于：所述固定座（3）上固定设有两个相对的固定板（31），两个所述固定板（31）之间设有可转动的第一转动轴（32），其中一个所述固定板（31）
4.根据权利要求1所述的一种掘进机定位纠偏装置，其特征在于：所述转动座（4）上固定设有两个相对的安装板（41），两个所述安装板（41）之间设有可转动的第二转动轴（42），其中一个所述安装板（41）上固定设有用于驱动所述第二转动轴（42）转动的第二驱动马达（43），所述第二驱动马达（43）的输出轴穿过所述安装板（41）与所述第二转动轴（42）固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种掘进机定位纠偏装置，其特征在于：所述箱体（1）上还设有控制器（9）和处理器（10），所述掘进机（100）、所述第一激光测距仪（5）、所述第二激光测距仪（6）以及所述信号接收器（2）均与所述控制器（9）和所述处理器（10）电性连接。
6.一种掘进机定位纠偏的方法，所述方法应用于权利要求1-5任意一项所述的掘进机定位纠偏装置，所述方法包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种掘进机定位纠偏的方法，其特征在于：以信号接收器（2）的下边缘中点为坐标原点O，竖直方向为z轴，竖直向上方向为z轴正向，沿巷道的中轴线为y轴，掘进机（100）的前进方向为y轴的正向，沿信号接收器（2）的下边缘方向为x轴，沿掘进机（100）的前进方向巷道中轴线的左侧为x轴的正向。
8.根据权利要求6所述的一种掘进机定位纠偏的方法，其特征在于：所述第一激光测距仪（5）测得的所述掘进机（100）与所述信号接收器（2）之间的距离为a，所述第二激光测距仪（6）测得的所述掘进机（100）与所述信号接收器（2）之间的距离为b，b的最小值即为所述第二激光测距仪（6）测得的所述掘进机（100）与所述信号接收器（2）之间的最短距离为bmin，第一激光测距仪（5）和第二激光测距仪（6）与水平方向的夹角固定，将该夹角记为α，所述第一激光测距仪（5）投射到所述信号接收器（2）上的点为M，所述第二激光测距仪（6）投射到所述信号接收器（2）上的点为N，所述点M在空间坐标系内的横坐标为xM，所述点N在空间坐标系内的横坐标为xN，计算出掘进机（100）的偏转角度β=arcos（bmin/a），掘进机（100）的偏移距离l=|xN|。
9.根据权利要求8所述的一种掘进机定位纠偏的方法，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种掘进机定位纠偏装置，包括设置在掘进机（100）后方的箱体（1）和掘进机（100）后方巷道上端的信号接收器（2），其特征在于：所述箱体（1）内设有相对的固定座（3）和转动座（4），所述固定座（3）上设有第一激光测距仪（5），所述转动座（4）上设有第二激光测距仪（6），所述第一激光测距仪（5）和所述第二激光测距仪（6）均可转动，所述箱体（1）上靠近所述信号接收器（2）的一侧开设有定位孔（7），所述定位孔（7）的高度高于所述第一激光测距仪（5）的高度，所述定位孔（7）的上方开设有定位槽（8），所述定位孔（7）与所述定位槽（8）之间的间距与所述第一激光测距仪（5）和所述第二激光测距仪（6）之间的间距相等。
2.根据权利要求1所述的一种掘进机定位纠偏装置，其特征在于：所述信号接收器（2）相对于巷道的中轴线对称设置，且所述信号接收器（2）的两端与两侧的巷道面相垂直。
3.根据权利要求1所述的一种掘进机定位纠偏装置，其特征在于：所述固定座（3）上固定设有两个相对的固定板（31），两个所述固定板（31）之间设有可转动的第一转动轴（32），其中一个所述固定板（31）上固定设有用于驱动所述第一转动轴（32）转动的第一驱动马达（33），所述第一驱动马达（33）的输出轴穿过所述固定板（31）与所述第一转动轴（32）固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种掘进机定位纠偏装置，其特征在于：所述转动座（4）上固定设有两个相对的安装板（41），两个所述安装板（41）之间设有可转动的第二转动轴（42），其中一个所述安装板（41）上固定设有用于驱动所述第二转动轴（42）转动的第二驱动马达（43），所述第二驱动马达（43）的输出轴穿过所述安装板（41）与所述第二转动轴（42）固定连接。
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟楠，陆浩，
申请(专利权)人：常州市醇通机械科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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