[发明专利]一种掘进机位姿数据测量系统及其测量方法

说明书

本发明一种基于旋转标靶的掘进机位姿数据测量系统及其测量方法，属于掘进机位姿数据测量技术领域；所要解决的技术问题为：提供一种基于旋转标靶的掘进机位姿数据测量系统硬件结构及其测量方法的改进；解决该技术问题采用的技术方案为：包括掘进机和活动设置在掘进巷道顶板上的激光指向仪，所述激光指向仪设置在掘进机的后侧，所述掘进机的机身上侧平行设置有一对旋转标靶，所述旋转标靶包括连杆和靶框，所述连杆的一端与靶框焊接固定，所述连杆的另一端与掘进机机身上设置的旋转电机的动作端相连，所述旋转电机嵌入掘进机机身内部；所述掘进机的内部还设置有控制电路板和倾角传感器，所述控制电路板上集成有微控制器；本发明应用于掘进机位姿数据测量场所。

技术领域

本发明一种基于旋转标靶的掘进机位姿数据测量系统及其测量方法，属于掘进机位姿数据测量技术领域。

背景技术

掘进机是一种能够实现截割、装载运输功能的联合机组，目前煤岩掘进场所中使用的是悬臂式巷道掘进机；在使用过程中，掘进机的定向对掘进巷道方向、坡度具有重要意义。

在传统的巷道掘进过程中，为了保持掘进设备始终处于正确的掘进方向，需要掘进机司机人工随时观察，准确跟随激光指向仪的激光指向点进行掘进施工；随着矿山巷道掘进工程质量和效率要求的提高，对掘进机的自动化掘进工作提出需求，迫切需要采用自动控制方法完成掘进机的掘进工作，以降低现场工人的工作强度，提高掘进效率。

掘进机位姿自动测量是实现掘进机自动控制的前提，为了实现掘进机的位姿测量，需要建立起掘进设备自身的位置坐标，有了这个坐标，才有了掘进方向及掘进方向的控制，使掘进机具备自动掘进功能；现有的测量装置和测量方法由于受到掘进工作地形复杂、环境恶劣等因素影响，导致测量装置结构复杂，测量精度低，在利用惯性导航技术使用中，长时间工作会存在累计误差、漂移等无法避免的缺陷，且对于高震动场合更是难以保证准确度。

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种基于旋转标靶的掘进机位姿数据测量系统硬件结构及其测量方法的改进。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于旋转标靶的掘进机位姿数据测量系统，包括掘进机和活动设置在掘进巷道顶板上的激光指向仪，所述激光指向仪设置在掘进机的后侧，所述掘进机的机身上侧平行设置有一对旋转标靶，所述旋转标靶包括连杆和靶框，所述连杆的一端与靶框焊接固定，所述连杆的另一端与掘进机机身上设置的旋转电机的动作端相连，所述旋转电机嵌入掘进机机身内部；

所述掘进机的内部还设置有控制电路板和倾角传感器，所述控制电路板上集成有微控制器；

所述旋转标靶用于接收激光指向仪发出的激光束，所述靶框的框内并列设置有多个标靶单元，所述标靶单元具体为由光敏二极管组成的激光捕获电路板；

所述微控制器通过导线与标靶单元的信号输出端相连；

所述微控制器通过导线与旋转电机、倾角传感器相连；

所述微控制器还通过导线连接有数据存储模块；

所述微控制器的电源输入端与电源模块相连。

所述微控制器使用的芯片为控制芯片U1，所述微控制器的电路结构为：

所述控制芯片U1的1脚、9脚、24脚、36脚、48脚接3.3V输入电源；

所述控制芯片U1的2脚、3脚、38脚、39脚、45脚、46脚与旋转电机的控制端相连；

所述控制芯片U1的4脚串接电阻R61和二极管LED1后接地；

所述控制芯片U1的5脚并接晶振XT1的一端后与电容C16的一端相连；