[发明专利]一种掘进机三维模拟方法、装置及系统

权利要求书

1.一种煤矿用掘进机三维模拟方法，其特征是，该方法包括以下步骤：

建立掘进工作面及巷道在大地坐标系下的三维模型；

根据掘进机的自身尺寸参数，建立掘进机的三维模型；

获取掘进机的空间位置信息和姿态信息，计算掘进机的截割头在大地坐标系下的坐标；

在已经建立的掘进工作面及巷道的三维模型中，根据掘进机在大地坐标系下的坐标、掘进机的方位角、位姿信息以及截割头在大地坐标系下的坐标，利用掘进机的三维模型，实时模拟掘进机的掘进过程。

2.根据权利要求1所述的煤矿用掘进机三维模拟方法，其特征是，所述掘进工作面及巷道在大地坐标系下的三维模型的建立方法为：

建立属性数据库和空间数据库，获取掘进工作面的钻孔数据、三维地震数据和物探数据，并存储到属性数据库中；获取物探区的地理分布、钻孔的地理位置及巷高、巷宽数据，存储到空间数据库中；

根据属性数据库中的钻孔数据确定掘进工作面的采掘工程平面图；

采用ArcEngine三维控件，并结合OpenGL技术，以采掘工程平面图、属性数据库和空间数据库为基础，建立掘进工作面及巷道在大地坐标系下的三维模型。

3.根据权利要求1所述的煤矿用掘进机三维模拟方法，其特征是，所述掘进机的三维模型的建立方法为：

获取掘进机的型号，适应的巷道，主要结构部件型号以及各部件参数，旋转角度以及摆动幅度信息；

利用上述获取的信息，结合截割头、悬臂、铲板、刮板机的选型和布置方式，使用autoCAD分别绘制出掘进机的本体部、截割部、铲板部、输送机构、行走机构和后支撑机构的结构图；

根据结构图使用三维建模中的表面造型、实体造型和.net二维绘画分别绘制出掘进机各机构的三维实体模型。

4.根据权利要求1所述的煤矿用掘进机三维模拟方法，其特征是，所述掘进机的截割头在大地坐标系下的坐标的计算方法为：

获取掘进机在掘进工作面巷道内的空间位置信息，计算掘进机在大地坐标系下的坐标；

获取掘进机的方位角、位姿信息以及掘进机的各油缸的伸缩量信息；

根据掘进机的方位角、位姿以及掘进机的各油缸的伸缩量信息，计算出掘进机的截割头在大地坐标系下的坐标，并记录截割头的截割轨迹。

5.根据权利要求1所述的煤矿用掘进机三维模拟方法，其特征是，所述模拟掘进机在掘进工作面及巷道内的掘进过程的步骤包括：

在已经建立的掘进工作面及巷道的三维模型中，根据掘进机在大地坐标系下的坐标、掘进机的方位角、位姿信息以及截割头在大地坐标系下的坐标，利用掘进机的三维模型，实时模拟掘进机在掘进工作面及巷道内的掘进过程。

6.根据权利要求1所述的煤矿用掘进机三维模拟方法，其特征是，还包括：

根据截割头的截割轨迹，实时更新掘进工作面及巷道的三维模型，实现掘进机在掘进工作面及巷道内的三维模拟。

7.一种煤矿用掘进机三维模拟装置，其特征是，包括处理器、存储器和通信接口，所述处理器、所述存储器和所述通信接口通信总线相连；

所述通信接口，用于接收掘进机的空间位置信息、方位角信息、位姿信息以及各油缸的伸缩量信息；

所述存储器，用于存储程序代码；

所述处理器，用于读取所述存储器中存储的程序代码，并执行如权利要求1至6中任一项所述的方法。

8.一种煤矿用掘进机三维模拟系统，其特征是，包括权利要求7所述的装置，还包括：数据采集装置；

权利要求8所述的装置与数据采集装置连接，接收数据采集装置发送的掘进机的空间位置信息、方位角、位姿信息以及各油缸的伸缩量信息，并执行如权利要求1至6中任一项所述的方法。

9.根据权利要求8所述的煤矿用掘进机三维模拟系统，其特征是，所述数据采集装置包括控制器、定位装置、寻北仪、双轴倾角传感器和设置在伸缩油缸的行程传感器，所述控制器通过定位装置采集掘进机在掘进工作面巷道内的空间位置信息，通过寻北仪采集掘进机的方位角，通过双轴倾角传感器采集掘进机的位姿信息，通过行程传感器测量各油缸的伸缩量信息，并上传至煤矿用掘进机三维模拟装置。