为了研究掘进机的定位误差,基于超宽带测距技术,根据波达时间和(Time Sum of Arrival,TSOA)定位原理,采用了间接法解算出定位点的坐标值。仿真分析了定位点在空间的分布,对三个坐标轴的定位误差进行分析,得出的结论为:①定位点在空间的分布呈不规则球形,Y轴的误差小于X轴和Z轴;②在10~100m的范围内,随着定位点距离的增大,定位点的均方根误差也随着增大,均方根误差可控制在4. 5cm以内;③三轴的方均根误差在10~100m的范围内,随着测量距离的增大而增大。其中Y轴的均方根误差最小,X轴和Y轴持平,误差控制在4. 5cm以内。为掘进机的位姿检测提供了基础。
近年来我国煤矿井下瓦斯爆炸、透水等安全事故频发,严重威胁矿工生命安全。为实现煤矿井下综采工作面采煤机位姿无人化、高精度检测,改善矿工的工作环境,提高煤矿机械化、自动化程度,对比了现有的检测综采工作面上采煤机实时位姿的技术方法,提出了一种基于多感知方式组合测量的采煤机位姿检测系统,该系统采用全站仪和UWB(Ultra Wide-band)定位系统组合测量采煤机的空间位置坐标,采用倾角传感器和寻北仪组合测量采煤机的姿态角(航向角、横滚角、俯仰角);建立了系统的三维模型,将全站仪安装在区段运输平巷与运输上山的交点处,将UWB固定基站群安装至综采工作面与区段运输平巷交点的转载机处。为实现UWB移动基站移站时的自主标定,液压支架顶端和底端分别安装UWB模块,将UWB定位节点安装至采煤机机身,将倾角传感器和寻北仪安装至采煤机机身。推导了全站仪与UWB固定基站群的坐标的测量方法,UWB定位系统基于TOA(Time of Arrival)定位模型的CT(Caffery-Taylor)算法以及全站仪坐标系与UWB固定基站群坐标系间的坐标变换矩阵。详细介绍了采煤机倾角传感器和寻北仪的系统结构和工作原理,分析了该系统在实际应用中的受限因素,并简要提出了相应的改善方案。该系统理论上可实现采煤机在综采工作面中的实时位姿检测,为系统仿真分析和试验平台搭建提供了理论参考。
