[发明专利]一种基于空间坐标变换的液压支架工作姿态确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种液压支架工作姿态的确定方法，具体涉及一种基于空间坐标变换的液压支架工作姿态确定方法。

背景技术

我国许多煤矿都建立了综采自动化生产面，并配备了综采装备远程监控功能。对液压支架进行实时可靠、形象直观的远程监控，不但可以及时掌握液压支架的准确运行状态，还可预测液压支架支护质量，从而对其进行故障预测，而且可以根据监测结果调整支架的运行参数。保证虚拟液压支架模型与实际支架动作一致尤为重要。

然而，由于采煤工作面处于不断推移和复杂多变的工作环境中，液压支架作为支护设备受到来自煤、岩石等巨大的冲击载荷，以及煤尘、水雾等其它方面的污染，使得液压支架的驱动油缸长度无法精确测得，这导致液压支架当前的准确的工作姿态无法确定，影响远程监控的准确性。

目前，已有的支架姿态测量方法及测高方法中，公开号为CN101358532A的中国专利公开了一种倾角传感器的液压支架，对支架姿态进行测量，但其底板未安装倾角传感器，无法确定在底板倾斜时支架的工作姿态，无法应用于支架的远程监控。公开号为CN102392664A的中国专利公开了一种液压支架高度的测量方法，该方法虽然考虑了底板的角度变化，但是却采用了4个倾角传感器，对系统资源造成了浪费，此外该方法并不能获得支架各个构件在空间中的确定位置、角度。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供一种基于空间坐标变换的液压支架工作姿态确定方法，其能准确、实时的呈现液压支架的工作姿态。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于空间坐标变换的液压支架工作姿态确定方法，包括以下步骤：

（1）通过安装在顶梁、连杆和底座上的传感器，实时测量出该液压支架各个构件的坐标系相对于参考坐标系的倾斜角度，即可以测得底座补偿倾角α、连杆一倾角δ和顶梁倾角γ；传感器信号输出端口连接液压支架的控制装置，控制装置获得传感器信号，并对应到在控制装置内建立的模型；

（2）在液压支架控制装置内建立支架数学模型，建立液压支架参考坐标系{O}，x轴平行于水平面，建立底座相对坐标系{O₁}，原点为点O，x₁轴并行于底座底面；建立连杆相对坐标系{O₂}，原点为点A，x₂轴重合于A、B点连线；建立掩护梁相对坐标系{O₃}，原点为点C，x₃轴重合于C、D两点连线；建立顶梁相对坐标系{O₄}，原点为点F，x₄轴平行于顶梁顶面；

（3）根据支架各构件几何尺寸、装配关系得到构件各铰接点在其相对坐标系下的坐标，A点、B点、I点在坐标系{O₁}下坐标(x_A1,_yA1)、(x_B1,_yB1)、(x_I1,_yI1)，C、D两点在坐标系{O₂}下的坐标(x_C2,_yC2)、(x_D2,_yD2)，C、D、E、F点在坐标系{O₃}下的坐标(x_C3,y_C3)、(x_D3,y_D3)、(x_E3,y_E3)、(x_F3,y_F3)，G、H点在坐标系{O₄}下的坐标(x_G4,y_G4)、(x_H4,y_H4)；

（4）计算相连构件坐标系之间的夹角，参考坐标系{O}与坐标系{O₁}之间的夹角θ₁=α，坐标系{O₁}与坐标系{O₂}之间的夹角坐标系{O₂}与坐标系{O₃}之间的夹角坐标系{O₃}与坐标系标系{O₄}之间的夹角θ₄＝γ-(θ₁+θ₂+θ₃)；其中可以根据如图2所示的由A、B、C和D端点组成的四连杆机构运动学方程求得；