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(duì)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(duì)定位已成為制約工作面智能化的主要因素之一。針對(duì)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(duì)坐標(biāo)系,采用激光跟蹤技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)光斑位置檢測(cè)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(cè)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(duì)智能工作面綜采設(shè)備精確絕對(duì)定位問題,提出基于絕對(duì)坐標(biāo)的激光跟蹤實(shí)時(shí)定位方法。對(duì)激光跟蹤實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)絕對(duì)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(cè)模塊、系統(tǒng)跟蹤光路、雙軸振鏡式激光跟蹤頭、測(cè)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(tái),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(cè)與跟蹤控制方法研究方面,針對(duì)傳統(tǒng)四象限探測(cè)器（4-QD）光斑位置檢測(cè)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(jí)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(guó)國(guó)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(cè)距得到目標(biāo)距離,進(jìn)而檢測(cè)到目標(biāo)位置坐標(biāo)。基于球坐標(biāo)系的激光跟蹤儀組成與測(cè)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(cè)器、激光測(cè)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(cè)量附件等組成。圖1.4中,P(x,y,z)為被測(cè)空間目標(biāo)點(diǎn),由激光測(cè)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(cè)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(guó)家從激光探測(cè)器光斑位置檢測(cè)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(cè)量誤差濾波方法等多個(gè)方面對(duì)激光跟蹤儀展開了深入的研究。由于單站式激光跟蹤儀測(cè)量精度高、范圍大,布站簡(jiǎn)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(guó)的FARO[51]和API[52],德國(guó)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(hào)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(jí),測(cè)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)
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[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(dòng)化. 2020(04)
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[5]智能開采裝備全位姿測(cè)量及虛擬仿真控制技術(shù)[J]. 任懷偉,趙國(guó)瑞,周杰,文治國(guó),丁艷,李帥帥.  煤炭學(xué)報(bào). 2020(03)
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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(cè)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(dòng)態(tài)特性研究[D]. 曹兒方.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)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(cè)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(hào)：2969077