發(fā)布時間：2021-02-27 11:57

　　煤炭是我國非常重要的基礎(chǔ)能源,以煤為主要能源的能源結(jié)構(gòu)在未來相當(dāng)長時間內(nèi)是不會改變的,這也使得煤炭資源安全高效開發(fā)利用技術(shù)成為了國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點領(lǐng)域。最有效的方案之一是實現(xiàn)煤礦生產(chǎn)裝備機械化及自動化,從而實現(xiàn)井下綜采工作面無人或少人開采。而煤礦掘進機自主位姿測量技術(shù)是實現(xiàn)智能化無人或少人煤炭開采的關(guān)鍵技術(shù)之一,其對保證煤礦施工的安全和智能化管理具有重要意義。本論文提出并實現(xiàn)了一套組合式的煤礦掘進機動態(tài)位姿測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用慣導(dǎo)與里程計相結(jié)合的方式共同完成掘進機位姿測量,并且使用相機拍攝激光指向儀打到煤面的光斑位置,再配合激光測距儀解算出掘進機相對于計劃線的位置偏移量,利用此偏移量對測量的位姿進行修正,從而使得最終測得的掘進機位姿更加準(zhǔn)確。本論文主要完成的工作如下:（1）研究分析了國內(nèi)外現(xiàn)有的煤礦掘進機位姿測量方法,總結(jié)出這些方法的優(yōu)勢和不足,明確了本論文的研究方向和目標(biāo),提出了視覺/里程計/慣導(dǎo)的組合位姿測量方法。（2）完成了系統(tǒng)總體方案的設(shè)計,對系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計描述,繪制出系統(tǒng)的功能框圖和結(jié)構(gòu)框圖。（3）系統(tǒng)的硬件設(shè)計,完成了主控制核心電路板和通信底板原理圖及PCB的... 

【文章來源】：天津科技大學(xué)天津市

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 前言
    1.1 研究背景及意義
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容及論文章節(jié)安排
        1.3.1 主要研究內(nèi)容
        1.3.2 論文章節(jié)安排
2 煤礦掘進機動態(tài)位姿測量方法
    2.1 純慣性導(dǎo)航位姿測量方法
        2.1.1 定位坐標(biāo)系的定義
        2.1.2 捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航基本位姿方程
        2.1.3 純慣性導(dǎo)航位姿測量的優(yōu)缺點
    2.2 里程計/慣導(dǎo)組合位姿測量方法
        2.2.1 航位推算算法
        2.2.2 里程計/慣導(dǎo)組合的掘進機位姿測量方法
        2.2.3 里程計/慣導(dǎo)組合位姿測量的優(yōu)缺點
    2.3 視覺/里程計/慣導(dǎo)組合位姿測量方法
        2.3.1 視覺位置偏移測量
        2.3.2 視覺/里程計/慣導(dǎo)位姿測量方法
3 煤礦掘進機動態(tài)位姿組合式測量系統(tǒng)的設(shè)計
    3.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計
        3.1.1 系統(tǒng)功能分析
        3.1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
    3.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
        3.2.1 嵌入式主控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計
        3.2.2 視覺測偏單元設(shè)計
    3.3 軟件系統(tǒng)設(shè)計
        3.3.1 嵌入式平臺選擇
        3.3.2 嵌入式應(yīng)用程序設(shè)計
4 系統(tǒng)實現(xiàn)與測試
    4.1 系統(tǒng)實現(xiàn)
        4.1.1 系統(tǒng)各部分功能實現(xiàn)
        4.1.2 里程計/慣導(dǎo)組合位姿測量實現(xiàn)
        4.1.3 視覺測偏實現(xiàn)
        4.1.4 位姿校準(zhǔn)功能實現(xiàn)
    4.2 系統(tǒng)整體測試環(huán)境搭建
    4.3 測試流程
    4.4 測試結(jié)果及分析
        4.4.1 慣導(dǎo)姿態(tài)角靜態(tài)漂移和動態(tài)穩(wěn)定性分析
        4.4.2 視覺測偏單元位置偏移量測量精度分析
        4.4.3 里程計/慣導(dǎo)組合位姿測量精度分析
        4.4.4 視覺/里程計/慣導(dǎo)組合位姿測量精度分析
    4.5 視覺/里程計/慣導(dǎo)組合位姿測量應(yīng)用
5 結(jié)論
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 論文的創(chuàng)新點
    5.3 論文的不足之處
6 展望
7 參考文獻
8 致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]煤礦給排水設(shè)計探討[J]. 趙愛華.  科技經(jīng)濟導(dǎo)刊. 2018(10)
[2]煤礦無人工作面開采技術(shù)分析[J]. 時坦,孫成岱,李鵬.  山東工業(yè)技術(shù). 2018(05)
[3]基于模糊AKF地磁輔助導(dǎo)航的采煤機定位方法[J]. 毛君,鐘聲,馬英.  傳感器與微系統(tǒng). 2018(03)
[4]煤礦及煤礦綠色開采技術(shù)分析[J]. 張克學(xué).  科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2017(36)
[5]基于掘進機位姿的特征檢測技術(shù)研究[J]. 郭衛(wèi),王巍,楊鵬飛,葛紅玉.  激光雜志. 2017(12)
[6]礦井電磁環(huán)境機電系統(tǒng)抗干擾研究[J]. 王如松,劉青川,崔俊霞.  煤炭技術(shù). 2017(11)
[7]煤礦安全與強化開采綜合技術(shù)探討[J]. 王俊龍.  能源與節(jié)能. 2017(07)
[8]基于超寬帶定位的掘進機姿態(tài)監(jiān)測仿真與實驗研究[J]. 崔柳,徐會軍,劉治翔,謝苗.  煤炭學(xué)報. 2017(S1)
[9]基于慣性測量的懸臂式掘進機位姿自動定位[J]. 呼守信.  機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新. 2017(03)
[10]煤礦用傳感器開關(guān)電源電磁干擾抑制方法[J]. 梁博,劉春富,馮文彬.  煤礦安全. 2017(03)

博士論文
[1]SINS/WSN組合定位下采煤機精確位姿感知理論及技術(shù)研究[D]. 楊海.中國礦業(yè)大學(xué) 2016
[2]高沖擊韌性錨桿吸能減沖原理及應(yīng)用[D]. 付玉凱.煤炭科學(xué)研究總院 2015
[3]水下航行器導(dǎo)航及數(shù)據(jù)融合技術(shù)研究[D]. 楊峻巍.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[4]TDI CCD相機圖像采集與處理系統(tǒng)研究[D]. 張明宇.中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機械與物理研究所） 2011

碩士論文
[1]基于ARM的采煤機捷聯(lián)慣性導(dǎo)航定位定姿系統(tǒng)研究[D]. 司卓印.中國礦業(yè)大學(xué) 2017
[2]采煤機動態(tài)精準(zhǔn)定位方法研究[D]. 張博淵.中國礦業(yè)大學(xué) 2017
[3]基于MEMS與智能手機電子羅盤的室內(nèi)定位與導(dǎo)航算法研究[D]. 代汝勇.北京工業(yè)大學(xué) 2016
[4]基于捷聯(lián)慣導(dǎo)的采煤機位姿解算算法研究[D]. 張露.西安科技大學(xué) 2014
[5]懸臂式掘進機的行走姿態(tài)定位研究[D]. 沈小燕.西安建筑科技大學(xué) 2014
[6]雙目立體視覺與慣導(dǎo)融合里程估計方法[D]. 黃鴻.浙江大學(xué) 2014



本文編號：3054198