發(fā)布時(shí)間：2021-01-10 17:00

　　綜采工作面智能化是煤礦發(fā)展的重要方向,綜采設(shè)備精確絕對定位是實(shí)現(xiàn)工作面智能化的關(guān)鍵。由于井下環(huán)境的復(fù)雜性和現(xiàn)有定位技術(shù)的局限性,綜采設(shè)備精確絕對定位已成為制約工作面智能化的主要因素之一。針對此問題,本文提出智能工作面綜采設(shè)備激光跟蹤實(shí)時(shí)定位方法,通過預(yù)設(shè)于上、下順槽的已知地理坐標(biāo)的頂板控制點(diǎn)建立工作面絕對坐標(biāo)系,采用激光跟蹤技術(shù)實(shí)現(xiàn)對綜采設(shè)備的實(shí)時(shí)定位。論文從激光跟蹤實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)構(gòu)建方法入手對光斑位置檢測與跟蹤控制方法、激光跟蹤頭結(jié)構(gòu)誤差實(shí)時(shí)校正方法和系統(tǒng)測量誤差去噪方法進(jìn)行深入研究,主要包括以下內(nèi)容:針對智能工作面綜采設(shè)備精確絕對定位問題,提出基于絕對坐標(biāo)的激光跟蹤實(shí)時(shí)定位方法。對激光跟蹤實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)絕對坐標(biāo)系建立方法和系統(tǒng)組成核心激光跟蹤器的整體架構(gòu)與軟、硬件實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行研究,完成光斑位置檢測模塊、系統(tǒng)跟蹤光路、雙軸振鏡式激光跟蹤頭、測量模塊及控制器等組成部分的設(shè)計(jì)。搭建了工作面激光跟蹤器實(shí)驗(yàn)平臺,為智能綜采設(shè)備激光跟蹤實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)理論研究和方法驗(yàn)證奠定實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。在工作面激光跟蹤實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)光斑位置檢測與跟蹤控制方法研究方面,針對傳統(tǒng)四象限探測器（4-QD）光斑位置檢測方法精度不足... 

【文章來源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：152 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

黃陵一礦智能化開采技術(shù)調(diào)度室

1985年,美國國家標(biāo)準(zhǔn)局的研究人員R.hocken和K.lan首次提出基于球坐標(biāo)系的單站式激光跟蹤儀[50],利用旋轉(zhuǎn)軸和俯仰軸調(diào)整激光方向,通過激光測距得到目標(biāo)距離,進(jìn)而檢測到目標(biāo)位置坐標(biāo)�；�于球坐標(biāo)系的激光跟蹤儀組成與測量原理如圖1.4所示。激光跟蹤儀主要由激光跟蹤頭、激光探測器、激光測距器、系統(tǒng)光路、跟蹤控制器、目標(biāo)反射器、計(jì)算機(jī)及其它測量附件等組成。圖1.4中,P(x,y,z)為被測空間目標(biāo)點(diǎn),由激光測距得到P點(diǎn)的距離OP=L,通過安裝在跟蹤頭上的光電碼盤測量得到OP的水平角和俯仰角分別為和,則可通過下式得到點(diǎn)P的位置:

隨后很多工業(yè)發(fā)達(dá)國家從激光探測器光斑位置檢測與跟蹤控制技術(shù)、激光跟蹤頭結(jié)構(gòu)與誤差校正技術(shù)、激光跟蹤定位測量誤差濾波方法等多個(gè)方面對激光跟蹤儀展開了深入的研究。由于單站式激光跟蹤儀測量精度高、范圍大,布站簡便、攜帶方便,所以發(fā)展迅速。目前,商業(yè)應(yīng)用比較成熟的生產(chǎn)商主要有美國的FARO[51]和API[52],德國的LEICA[53]和ETALON[54],其典型產(chǎn)品如圖1.5所示。典型激光跟蹤儀型號和技術(shù)參數(shù)如表1.1所示。由表中可以看出,以LEICAAT402為代表的主流商業(yè)化激光跟蹤儀的精度達(dá)到μm級,測距量程最大可達(dá)數(shù)百米,跟蹤速度達(dá)到4-6m/s,同時(shí)具有較大的跟蹤定位范圍。ETALON LaserTracer具有比主流激光跟蹤儀更高的精度,但工作距離有所降低。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]中薄煤層智能開采技術(shù)及其裝備[J]. 高士崗,高登彥,歐陽一博,柴敬,張丁丁,任文清.  煤炭學(xué)報(bào). 2020(06)
[2]智能化煤礦頂層設(shè)計(jì)研究與實(shí)踐[J]. 王國法,杜毅博,任懷偉,范京道,吳群英.  煤炭學(xué)報(bào). 2020(06)
[3]煤礦智采工作面概念及系統(tǒng)架構(gòu)研究[J]. 葛世榮.  工礦自動化. 2020(04)
[4]基于煤層地質(zhì)模型的采煤機(jī)絕對定姿定位方法的研究[J]. 華同興,邢存恩,任剛.  煤礦機(jī)械. 2020(03)
[5]智能開采裝備全位姿測量及虛擬仿真控制技術(shù)[J]. 任懷偉,趙國瑞,周杰,文治國,丁艷,李帥帥.  煤炭學(xué)報(bào). 2020(03)
[6]綜采工作面復(fù)雜環(huán)境下超寬帶測距技術(shù)研究[J]. 趙文生.  煤炭科學(xué)技術(shù). 2019(12)
[7]HCKF性能評估及其在傳遞對準(zhǔn)中的應(yīng)用[J]. 蘇炳志,穆榮軍,龍騰,程超,崔乃剛.  宇航學(xué)報(bào). 2019(11)
[8]智能化高強(qiáng)度開采超長工作面圍巖災(zāi)變預(yù)警技術(shù)[J]. 范志忠,潘黎明,徐剛,尹希文.  煤炭科學(xué)技術(shù). 2019(10)
[9]煤礦智能化開采模式與技術(shù)路徑[J]. 王國法,龐義輝,任懷偉.  采礦與巖層控制工程學(xué)報(bào). 2020(01)
[10]空間激光通信單探測器復(fù)合跟蹤控制技術(shù)研究[J]. 張敏,佟首峰,滕云杰.  激光與紅外. 2019(08)

博士論文
[1]高精度光學(xué)三維標(biāo)示關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究[D]. 劉邈.天津大學(xué) 2016
[2]機(jī)載激光通信中捕獲與跟蹤技術(shù)研究[D]. 孟立新.吉林大學(xué) 2014
[3]單站式激光跟蹤坐標(biāo)測量系統(tǒng)研究[D]. 張亞娟.天津大學(xué) 2012

碩士論文
[1]激光跟蹤儀動態(tài)特性研究[D]. 曹兒方.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所) 2017
[2]激光跟蹤儀快速跟蹤測量關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 張逸飛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015



本文編號：2969077