一種液壓支架位姿的實時檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種液壓支架位姿的實時檢測方法，尤其涉及一種基于三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀檢測液壓支架位姿的方法。隨著工作面的推進(jìn)，支架需要不斷移動，支護(hù)位置不是固定不變的，在支架移架過程中主要的主動動作包括：降架、拉架、升架。液壓支架頂梁直接與頂板接觸，是用于支護(hù)的主要部件，同時也是主要的運動部件，本發(fā)明使用三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀實時測量支架頂梁位置、傾角的變化量，通過積分的方式獲得液壓支架任意時刻的位姿。
【專利說明】一種液壓支架位姿的實時檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種液壓支架位姿的實時檢測方法，尤其涉及一種基于三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀測量液壓支架位姿的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦開采環(huán)境惡劣，工人工作勞動強度高、健康危害大，有時還會危及生命。隨著煤礦行業(yè)科技投入，自動化程度逐漸提高，工人工作條件得到了一定程度的改善，但工作面開采時工作環(huán)境惡劣的情況，始終無法得到改善，煤塵、水霧以及巖層沖擊無時無刻不危害著工人的身體健康。實現(xiàn)工作面無人、少人化開采可以有效的避免上述危害。
[0003]在綜采工作面中，液壓支架負(fù)責(zé)支撐頂板，以及對頂板進(jìn)行有效的控制，保證頂板的穩(wěn)定性。隨著工作面的推進(jìn)，液壓支架需要不斷移架，然而在移架過程中，支架頂梁脫離頂板的高度、時間均會影響頂板的穩(wěn)定性。在實現(xiàn)無人、少人工作面的進(jìn)程中，液壓支架姿態(tài)的實時檢測是無法回避的問題。
[0004]根據(jù)液壓支架機(jī)械機(jī)構(gòu)，只要測得支架主動油缸的實時長度便可以獲得支架姿態(tài)，但是在井下的惡劣環(huán)境下以及條件限制，無法通過傳感器直接測得主動油缸的長度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供一種通過測量支架頂梁運動情況，來獲得液壓位姿的實時檢測方法，尤其涉及一種基于三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀測量液壓支架位姿的方法。
[0006]本發(fā)明為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種液壓支架位姿的實時檢測方法，其基于三軸加速度傳感器以及三軸陀螺儀測量液壓支架移架過程中支架頂梁運動的具體實現(xiàn)過程，所述移架過程包括降架、拉架和升架三個過程，在降架和升架過程中支架只有頂梁位姿發(fā)生變化，即獲得頂梁位姿變化情況便可獲得支架姿態(tài)；在拉架過程中支架本身姿態(tài)不發(fā)生變化，頂梁的位姿變化情況就是支架整體位姿的變化情況；
[0007]三軸加速傳感器和三軸陀螺儀測量軸重合，在初始狀態(tài)時兩個傳感器測量坐標(biāo)系與參考坐標(biāo)系OXYZ重合，經(jīng)過1-1次移架過程后，測量坐標(biāo)系變更為OXiYiZi，將坐標(biāo)系OXiYiZi看作由坐標(biāo)系OXYZ經(jīng)坐標(biāo)變換后得到，其變換方法如下:
[0008]由坐標(biāo)系OXYZ繞Z軸旋轉(zhuǎn)α角，得到0Χ’ Y’ Ζ’ ；
[0009]由坐標(biāo)系OX，Y，V繞X’軸旋轉(zhuǎn)β角，得至IJ 0Χ”Υ”Ζ” ；
[0010]由坐標(biāo)系0Χ” V, V,繞Ζ”軸旋轉(zhuǎn)Y角，得到OXiYiZi ；
[0011 ] 坐標(biāo)變換矩陣為T ( α，β，Υ )，且:
[0012]
【權(quán)利要求】
1.一種液壓支架位姿的實時檢測方法，其特征在于:基于三軸加速度傳感器以及三軸陀螺儀測量液壓支架移架過程中支架頂梁運動的具體實現(xiàn)過程，所述移架過程包括降架、拉架和升架三個過程，在降架和升架過程中支架只有頂梁位姿發(fā)生變化，即獲得頂梁位姿變化情況便可獲得支架姿態(tài)；在拉架過程中支架本身姿態(tài)不發(fā)生變化，頂梁的位姿變化情況就是支架整體位姿的變化情況； 三軸加速傳感器和三軸陀螺儀測量軸重合，在初始狀態(tài)時兩個傳感器測量坐標(biāo)系與參考坐標(biāo)系OXYZ重合，經(jīng)過1-Ι次移架過程后，測量坐標(biāo)系變更為OXiYiZi，將坐標(biāo)系OXiYiZi看作由坐標(biāo)系OXYZ經(jīng)坐標(biāo)變換后得到，其變換方法如下: 由坐標(biāo)系OXYZ繞Z軸旋轉(zhuǎn)α角，得到0Χ’ Y’ V ； 由坐標(biāo)系OX，Y，V繞X’軸旋轉(zhuǎn)β角，得到 0Χ，，Υ，，Ζ”; 由坐標(biāo)系0Χ”Υ”Ζ”繞Ζ”軸旋轉(zhuǎn)Y角，得到OXiYiZi ； 坐標(biāo)變換矩陣為T ( α，β，Y )，且:
【文檔編號】G01C23/00GK103968856SQ201410137452
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】譚超, 王秋實, 閆海峰, 王忠賓, 周曉謀, 姚新港, 劉新華, 劉繼東 申請人:中國礦業(yè)大學(xué), 蘇州福德保瑞科技發(fā)展有限公司