[发明专利]悬臂式掘进机的位姿测量系统

权利要求书

1.一种悬臂式掘进机的位姿测量系统，其特征在于：设于巷道内的用于给出巷道掘进方向的激光指向测距仪(1)、设于掘进机上且与掘进机机身轴线平行的光测角仪(2)；光测角仪(2)包括平行于掘进机基准平面设置的倾角传感器(10)；

工作时，激光指向测距仪(1)分别发出可见激光与红外测距激光，所述可见激光经光测角仪(2)中的凸透镜(11)在其焦平面成像，由所述可见激光在该焦平面上的像点坐标得到光测角仪(2)的光轴相对于所述可见激光的方向角α′和俯仰角β′，由于光测角仪(2)的光轴与掘进机机身轴线平行，α′、β′即为掘进机机身轴线相对于所述可见激光的方向角和俯仰角，通过所述倾角传感器可得到掘进机机身相对于水平面的横滚角γ，进而通过该横滚角γ对所述方向角α′和俯仰角β′进行修正，从而得出掘进机相对所述可见激光的方向角α、俯仰角β及相对水平面横滚角γ，即得到掘进机的姿态信息；

然后，通过所述测距激光得到激光指向测距仪(1)与掘进机机身的间距，结合激光指向测距仪(1)所在点的位置坐标、所述可见激光的光束发射角度参数可得到掘进机的位置坐标，从而完成了掘进机的位置、姿态信息的测量。

2.根据权利要求1所述悬臂式掘进机的位姿测量系统，其特征在于：所述激光指向测距仪(1)设于用于控制激光指向测距仪(1)的朝向的调整机构(3)上，激光指向测距仪(1)包括：激光指向器(5)、激光测距传感器(6)、以及与激光指向器(5)和激光测距传感器(6)相连的控制电路(7)；

所述光测角仪(2)还包括：设于所述凸透镜(11)的焦平面上的面阵光敏元件(9)、与该面阵光敏元件(9)相连的用于检测所述可见激光在该焦平面上的像点坐标的A/D转换及数据处理模块(8)；所述倾角传感器(10)将测得的数据传传输至A/D转换及数据处理模块(8)。

3.根据权利要求1所述悬臂式掘进机的位姿测量系统，其特征在于：激光指向测距仪(1)与光测角仪(2)之间通过所述可见激光进行光数字通信，以使激光指向测距仪(1)将激光指向测距仪(1)所在点的位置坐标、所述可见激光的光束发射角度参数以及激光指向测距仪(1)测得的其与掘进机机身的距离发送至光测角仪(2)，光测角仪(2)结合所述掘进机相对所述可见激光的方向角α、俯仰角β及相对水平面横滚角γ，得出掘进机的位姿信息。

4.根据权利要求2所述悬臂式掘进机的位姿测量系统，其特征在于：光测角仪(2)在进行角度测量和光数字通信时，共用所述面阵光敏元件(9)。

5.根据权利要求2所述悬臂式掘进机的位姿测量系统，其特征在于：所述光测角仪还包括：设于所述凸透镜(11)外围的光电引导靶标(13)，当所述可见激光照射到光电引导靶标(13)上，A/D转换及数据处理模块(8)可通过扫描光电引导靶标(13)上的光敏元件得到所述可见激光照射的部位并输出所述可见激光所在位置的数据信息，以供掘进机驾驶员参考并调整掘进机(4)机身位姿，以使所述凸透镜(11)能接收所述可见激光。