[发明专利]三维姿态检测用缆式传感器

说明书

本发明涉及一种三维姿态检测用缆式传感器，包括线缆形式的载体和内置并相对固定在所述载体中的至少两组分布式光纤传感器，每组分布式光纤传感器由多个间隔布置的光纤传感器以及将它们顺次连接起来的光纤组成，每组分布式光纤传感器呈螺旋状延伸布置，同一载体内的所述分布式光纤传感器按多头螺旋形式布置，所述载体的外形呈实心柱状或空心管状。采用本发明能对采煤机三维姿态和运行轨迹、工作面直线度等进行在线实时监测，较其他测量方式更经济，且适宜自动化生产。

技术领域

本发明涉及一种可以检测三维位姿的传感器，尤其可用于实时监测采煤机三维姿态和运行轨迹，以满足自动化采煤需求。

背景技术

随着煤矿自动化智能化技术的发展，综采工作面基本实现了以采煤机记忆割煤为主、液压支架跟机自动控制的工作面设备自动化生产模式。在该种生产模式下，工作面直线度的自动控制和采煤机自动沿煤层截割是连续正常生产的重要保证。而工作面设备的三维姿态和运行轨迹检测是实现上述功能的基础，特别是采煤机的三维姿态检测和工作面直线度检测。

现有的工作面直线度检测方法有基于视觉、编码器、张力传感器等的工作面直线度检测和校正方法，但都没有投入实用。在采煤机的三维姿态检测和工作面直线度检测方面真正实用的是基于惯性导航系统的检测方法，但是该方法实施成本很高，限制了其推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种三维姿态检测用缆式传感器，能以较低的投入实现对采煤机的三维姿态和运行轨迹、工作面的直线度等进行在线实时监测，且操作简单，适宜自动化生产模式。

本发明的主要技术方案有：

一种三维姿态检测用缆式传感器，包括线缆形式的载体和内置并相对固定在所述载体中的至少两组分布式光纤传感器，每组分布式光纤传感器由多个间隔布置的光纤传感器以及将它们顺次连接起来的光纤组成，每组分布式光纤传感器呈螺旋状延伸布置。

所述载体的外形可以呈实心柱状或空心管状。

所述缆式传感器的横截面外部轮廓可以为圆形、多边形或椭圆形。

所述载体为经过塑形和加强处理的柔性材料。

所述载体可进一步采用内置钢丝编织加强层的橡胶材料制成。

所述载体的表面经柔性铠装。

同一载体内的所述分布式光纤传感器按多头螺旋形式布置。

同一载体内的所述分布式光纤传感器优选有两组，它们旋向相同，相位相差90度。

本发明的有益效果是：

本发明采用螺旋形式布置的分布式光纤传感器制成缆式传感器，能非常方便地检测综采工作面设备的三维形变，进而确定相关设备的三维姿态、采煤机的实际运行轨迹、工作面直线度等。

本发明可实现相关指标的自动、实时监测，非常适宜自动化生产模式。

由于采用内置分布式光纤传感器的一体式结构的缆式传感器，不仅传感器的安装固定更加简单方便，而且检测过程不受外部环境影响，因此检测可靠，检测结果可信度高。

本发明结构简单，安装方便，即使在采煤工作环境中也能保持高可靠性，因此相比惯性导航系统投资更少，维护费用也低，非常适于推广应用。

附图说明

图1是本发明在初始状态综采工作面设备上安装布置的俯视示意图；

图2是图1所示实施例的综采工作面设备在刮板运输机变形后的状态示意图；

图3是本发明的一个实施例的局部结构示意图。

具体实施方式