基于激光扫描技术的采煤机精确定位系统

发布时间：2019-09-24 02:53

【摘要】：随着煤矿开采环境愈发恶劣,对地下无人采掘技术提出了更高的要求,而实现地下无人采掘的关键就是研究适合我国矿山特点的采掘装备自动化控制技术,其中高精度跟踪定位技术可以准确实时获取采煤机在三维空间内的作业位置与姿态信息,是实现采掘装备自动化控制的前提和基础。当前研究比较广泛的采煤机定位技术是惯导技术,其具有连续性好,精度高等特点,但是由于累计误差的存在,所以需要在采煤机工作至刮板输送机机头时,对采煤机的位置进行校准定位。本文研究基于激光扫描技术的采煤机精确定位方法和技术,以期为采煤机在工作面刮板输送机机头时提供精准的校准参考。提出了利用前方三角交汇原理与扇面激光扫描方式结合的采煤机定位方法,推导了双基站的定位原理,搭建了基于激光扫描技术的采煤机精确定位原理样机。通过分析定位实验结果,并根据综采工作面实际工况条件,对基站安装偏差影响、接收器尺寸影响、基站水平度影响的误差进行分析。本文主要工作与研究结果如下:1)介绍了基于激光扫描技术的采煤机定位基本理论,推导了基于双基站接收器位置的计算公式;从井下环境以及不同基站区分的角度,分析了基站转台上所发射出的扇面激光的水平偏转角度α与垂直偏转角度θ;利用时间信号规律区分不同基站与不同扇面激光;依据综采工作面实际工况分析了基站的最优布置。2)在基于激光扫描技术的采煤机定位的基本理论基础上,给出了基于激光扫描技术的采煤机精确定位系统的整体技术方案:设计基于激光扫描技术的定位基站,包括符合综采面特征的θ与α角度的实现方式、基站的电气安排、零位信号的发射装置;接收器以及接收电路的设计与制作;接收器接收信号程序以及坐标计算的总体框架的设计。3)基于激光扫描技术的采煤机定位技术的双基站定位接收器实验,X轴上的误差为0.030m~0.116m,Y轴上的误差为0.053m~0.093m,Z轴上的误差为0.043m~0.129m;分析基站的安装误差及接收器尺寸大小对定位精度的影响并且推导误差的大小,并对数据进行修正后,X轴的误差范围为0.014m~0.082m,Y轴的误差范围为0.029~0.085m,Z轴最大误差为0.083m,三维定位精度为0.098759m,单位距离三维定位精度为0.013173m/m;针对基站转台的倾斜度,建立利用水平尺测量近似倾斜程度的理论模型。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD632.1

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本文编号：2540619