[发明专利]基于捷联惯性导航的采煤机防爆定位装置及其校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采煤机自主定位装置，具体是一种基于捷联惯性导航的采煤机防爆定位装置及其校准方法，属于采煤机绝对自主定位技术领域。

背景技术

煤炭是我国重要的基础能源和原料，以煤为主的能源结构在相当长时间内不会改变，随着国民经济的发展，煤炭的需求量越来越大，伴随的煤矿安全事故也在不断增多；煤炭资源安全高效开发利用技术成为了国内外学者研究的热点领域。

综采工作面是煤矿生产的核心区域，而作为综采工作面“三机”的核心设备—采煤机，承担着破煤、装煤的功能，起到关键性的作用。当前大多数“三机”需要人工干预实现联动，而要想实现“三机”自动化与协同工作，以及实现液压支架跟机自动化以及采煤机自适应记忆截割，其关键技术是采煤机在综采工作面的精确位置确定。

通过查阅现有的文献及专利，对此类实验装置的研究比较少，大多集中于实验方法的研究，采煤机定位装置的机械设计只是概念性的提出，其空间结构、空间布局未进行具体研究与设计。

例如中国专利申请号为：201310353737.7，名称为：一种融合地质环境信息的采煤机绝对定位装置与方法；又如中国专利申请号：201110053172.1，名称为：一种综采工作面采煤机定位装置及定位方法。上述专利主要是针对采煤机定位方法的研究，而对于整个装置的实现，特别是机械装置部分却并未涉及，为下一步整个监测装置的实施带来很大的不便。

采煤机防爆定位装置安装在井下恶劣环境的采煤机上，捷联惯性导航单元的安装方式以及数据采集方式直接影响采煤机定位系统装置的实现。因此，设计一种新的切实可行的实验装置及数据采集方法，对于实现在真实煤矿环境下采煤机自主定位，具有很关键的现实意义。

由于受到捷联惯性导航单元在密封防爆装置中的安装精度影响，使得定位装置对采煤机加速度以及角速度的测量产生偏差，目前针对捷联惯性导航单元的定位装置以及数据采集存储的自主定位系统校准策略并未涉及。并且由于煤矿井下环境复杂，干扰较多，用来补偿惯导定位系统的技术较难实现，这就要求捷联惯导定位装置的校准更加重要。

随着综采工作面自动化程度的提高，对采煤机防爆定位装置的精度、稳定性提出更高的要求，采煤机防爆定位装置的安装误差角在一定程度上对系统的稳定性产生很大的影响，因此需要对其进行校准并进行误差补偿。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于捷联惯性导航的采煤机防爆定位装置及其校准方法，能够有效解决其抗冲击性差、稳定性和可靠性不足等缺陷，同时实现采煤机防爆定位装置与其内捷联惯性导航间安装角误差校准并进行误差补偿。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于捷联惯性导航的采煤机防爆定位装置，

它包括防爆箱、导引支撑装置、电源模块、捷联惯性导航单元、可移动橡胶减震机构装置以及导航数据处理模块；

所述的可移动橡胶减震机构装置通过防爆箱底部对称设有的固定安装孔固定安装在防爆箱右侧；

所述的捷联惯性导航单元固定在所述可移动橡胶减震机构装置上；

所述的电源模块固定在导引支撑装置上；

所述的导航数据处理模块通过防爆箱底部对称设有的模块固定安装孔固定安装在防爆箱左侧。

所述的导航数据处理模块包括集成于一体的微处理单元、信号指示灯与显示输出、报警电路、实时时钟、光电隔离电路、数据存储单元和通讯模块。

所述的导引支撑装置包括电源支撑架槽和燕尾槽型支撑骨架。

所述的可移动橡胶减震机构装置包括上圆柱减震橡胶、可调节柔性支撑架以及下圆柱减震橡胶。

本装置采用离线数据采集和实时数据采集相结合的传输工作方式，以针对采煤机在特殊环境下数据无法实时传输的问题。

所述的防爆箱规格为300mm×200mm×180mm；电源模块采用5V，DC电源、用于对导航数据处理模块和捷联惯性导航单元供电。

一种基于捷联惯性导航的采煤机防爆定位装置的校准方法，包括以下步骤：

1)首先准备一个三维旋转平台，该三维旋转平台可绕着自身的横轴、纵轴、竖轴进行旋转且旋转角度能够精确实时测量；

2)将上述的采煤机防爆定位装置固定在三维旋转平台上，并确保该装置坐标系与三维旋转平台坐标系完全重合；