[实用新型]一种工程机械的定位系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种工程机械的定位系统。

背景技术

随着经济建设的快速发展，我国各类大型工程日益增多，市场上对于工程机械的需求也日益强烈。掘进设备是常用的工程机械。

常用的掘进设备主要包括凿岩台机和掘进机，无论是凿岩台机还是掘进机，实现自动钻孔和自动掘进的前提都是将设备在隧道或巷道的中心面上准确定位，即尽可能使设备的纵断面与巷道中间平面重合，这就需要有精确的定位系统。

请参考图1，图1为现有掘进设备的定位系统的结构示意图。

现有技术中，如图1所示，该定位系统包括激光指示仪1′、线激光发射器2′、机架3′、激光标靶4′和控制装置(图中未示出)。激光指示仪1′是根据煤矿地测位置安装，按照巷道设计要求给出掘进方向的指向；机架3′安装于巷道的顶板上，线激光发射器2′安装于机架3′上，通过机架3′的上下、左右、俯仰等运动，使激光指示仪1′的激光束穿过线激光发射器2′上的小孔，从而完成线激光发射器2′自身的定位；两个激光标靶4′相互平行且都垂直定位于机身的中线。

工作时线激光发射器2′发出扇形激光束，以在掘进机机身上形成线性光斑，激光标靶4′上的光敏元件感应激光束并产生电流信号，电流信号经过激光标靶4′内部的电路处理，通过控制装置的A/D转换模块传入可编程计算机控制器，经过处理和计算，确定激光束在激光标靶4′上的位置，而激光标靶4′在掘进机上的安装位置已知，从而可以得到掘进机的偏向角和偏向位移，从而实现对掘进设备的机身位姿参数的测量。

然而，上述定位系统中，线激光发射器2′的位置依靠机架3′来调节，由于机架3′固定于巷道的顶板，其位置远高于设备本身，因此对机架3′进行精确操作以实现对线激光发射器2′的精确定位比较困难，使整个定位过程非常复杂且精确度不高。

因此，如何在现有技术的基础上，改进现有工程机械的定位系统的结构，使得定位系统的定位操作简单、灵活且精确度高，是本领域的技术人员目前急需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题为提供一种工程机械的定位系统，使其能够实现对工程机械的位姿参数的测量，且定位系统的定位操作简单、灵活且精确度高。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种工程机械的定位系统，包括：

固定位置的光源，以提供固定位置的光束；

光学传感器，用于感知所述光束照射的位置，并将所述光束的位置信号转换为电信号；

机械臂，其一端设于所述工程机械的机体、另一端可自由定位，所述光学传感器设于所述机械臂的自由端，且所述机械臂还设有用于测量所述光学传感器的位置的测量部件；

控制装置，连接于所述光学传感器，用于接收所述光学传感器发出的信号，并对其进行数据计算、处理和转换，得出所述工程机械的位姿参数。

优选地，所述机械臂包括主臂和连接座，所述主臂的底端与所述连接座连接，所述连接座与所述机体在水平面内可转动连接。

优选地，所述机械臂还包括第一俯仰油缸；所述第一俯仰油缸的活动部与所述主臂可转动连接，其固定部与所述连接座可转动连接；所述主臂的底端与所述连接座可转动连接，且三条转动中心线相平行、且均沿水平方向。

优选地，所述主臂包括伸缩外臂和套装于所述伸缩外臂内部的伸缩内臂，所述伸缩外臂和所述伸缩内臂滑动连接。

优选地，所述测量部件具体为角度传感器和位移传感器。

优选地，所述机械臂的自由端的顶部还设有可自由定位的水平梁，所述光学传感器设于所述水平梁上。

优选地，所述光学传感器包括入射窗口、出射窗口和分光部件，所述分光部件设于所述入射窗口和所述出射窗口之间，且三者位于一条直线，所述光学传感器的光敏元件设于所述分光部件的输出端。

优选地，所述分光部件为棱镜。

优选地，所述光学传感器的输出信号为坐标信号。

采用这种结构的定位系统，固定位置的光源发出光束后，移动机械臂，以保证光源发出的光束能够穿过光学传感器的入射窗口，且使用测量部件测量光学传感器的当前位置，此时光学传感器感知光束照射的具体位置，并将该信息转换为可测量的信号，输出给控制装置，由于光束的位置、光学传感器的位置、光束照射在光学传感器上的位置均可精确测量，经控制装置计算和处理，能够得出掘进设备当前的偏向角和偏向位移，从而实现对掘进机偏向角、偏向位移的测量。