[发明专利]基于激光雷达的综采工作面成套设备偏移监测方法

说明书

本发明公开了一种基于激光雷达的综采工作面成套设备偏移监测方法，在刮板输送机两端进行加工，刮板输送机两端利用自身结构进行掩护安装激光雷达，激光雷达检测刮板输送机两端与巷道壁和煤壁间的距离，并将数据信息实时反馈到计算机控制系统，计算机控制系统对数据进行筛查、处理与分析，实现对工作面成套设备偏移量的实时监测，并将其反馈至控制中心，控制中心根据反馈结果进行调整，该过程具有时效性、准确性，无需在停机状态进行检测，提高工作效率、节约时间、降低成本，解决了原有设备耗费时间长、可靠性差的问题。

技术领域

本发明属于工作面检测的技术领域，尤其涉及一种基于激光雷达的综采工作面成套设备偏移监测方法。

背景技术

目前，煤矿井下工作面成套设备在煤矿开采工作中非常重要，煤矿开采工作中，存在成套设备的直线度与偏移问题，传统方式在采掘工作完成后再对综采工作面成套设备的直线度与偏移进行调整，但该方式在薄煤层、深井的情况下应用较为困难，薄煤层条件下开采工作面成套设备偏移未及时调整可能会出现采煤机截齿截割岩石的现象，振动异常、磨损加大，导致综采工作面成套设备寿命缩短，延长工期，导致开采成本上升；深井的情况下，长距离输送测量设备难度大、成本高，并且在综采工作结束后长距离运送测量装置对成套设备进行偏移测量时间周期较长，严重降低煤矿开采效率。由于我国采煤技术不断提高，煤矿井下开采速度以及开采效率也随之提高，薄煤层与深井的现象会越来越多，现有技术已经无法满足当今社会的需求。

因此，需要设计一种快速、高效的基于激光雷达的综采工作面成套设备偏移监测方法，以解决上述问题。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种基于激光雷达的综采工作面成套设备偏移监测方法，利用激光雷达输出的信号来进行综采工作面成套设备直线度与偏移的监测，通过监测轮廓曲面与刮板输送机两端的相对位置关系，以达到综采工作面成套设备偏移监测的目的。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种基于激光雷达的综采工作面成套设备偏移监测方法，包括以下步骤：

步骤1：通过安装在刮板输送机两端的激光雷达对巷道壁和煤壁进行扫描，获取巷道壁与煤壁的点云数据；

步骤2：对获取的原始点云数据进行去噪，去除孤立点和噪声；

步骤3：对当前获取的点云数据及已有点云数据进行特征点提取；

步骤4：对提取的特征点进行初始匹配，并采用随机一致性方法剔除误匹配特征点，生成连接点；

步骤5：对已有点云数据和当前实测点云数据进行基于上述匹配特征点的拼接；

步骤6：利用已有点云特征点的全局坐标和当前扫描点云的局部坐标进行坐标转换，采用特征点距离作为权重，通过加权总体最小二乘法进行求解，得到当前点云坐标相对于全局坐标系的旋转和平移量，获取当前成套设备在全局坐标系下的位置；

步骤7：将当前获取的点云数据转换至全局坐标系下，完成点云数据的自动拼接，进而建立巷道与成套设备三维模型；

步骤8：基于激光雷达在全局坐标系下的位置，通过事先标定好的安装位置，经过平移，得到激光雷达在全局坐标系下的位置；

步骤9：结合激光雷达几何结构及最终定位结果，以巷道与煤壁的三维模型为参考，获取当前激光雷达位置与左右侧壁及煤壁间的距离；

步骤10：根据最终全局定位结果给出调整参数。