[发明专利]一种刮板输送机直线度监测方法

权利要求书

1.一种刮板输送机直线度监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S10：在工作面刮板输送机(4)的电缆槽(1)内铺设光纤光栅三维曲率传感器(2)，使光纤光栅三维曲率传感器(2)弯曲形态跟刮板输送机(4)弯曲形态一致，且使光纤光栅三维曲率传感器(2)靠近工作面运输顺槽(6)一侧固定，靠近回风顺槽(5)一侧处于自由状态；

S20：获取光纤光栅三维曲率传感器(2)两个正交平面上的曲率信息，并使用线性插值进行算法推导，进行刮板输送机(4)三维弯曲形态拟合重建；

其中，使用线性插值进行算法推导包括：

S201：基于电缆槽(1)，沿煤矿综采工作面刮板输送机(4)布置方向建立初始坐标系为OXYZ，其中，以刮板输送机(4)机头为坐标O点，沿工作面延伸方向为X轴，沿工作面推进方向为Y轴，垂直方向上为Z轴，设电缆槽(1)的起始位置坐标为(x0，y0，z0)；

S202：通过光纤光栅三维曲率传感器(2)监测电缆槽(1)的两个正交方向曲率监测值分别定义为和

S203：采用等间距离散点的曲率信息来进行刮板输送机(4)三维形状算法重建，假设起始点的两传感器的曲率监测值分别为和根据曲率合成法则，得起始点的曲率向量为由于曲率半径向量方向与曲率向量方向相同，数值上成倒数关系，即该点的曲率半径为根据微分原理，对于空间曲线，当时，曲线弧OQ₁近似等于直线段OQ₁，给定一个ΔL₀，ΔL₀→0，有OQ₁＝ΔL₀，如果对于第i个ΔL_i-1，有Q_i-1Q_i＝ΔL_i-1，能求出对应的向量将这些向量段连起来，便形成了整个空间三维曲线；

其中，第一个ΔL₀对应的向量的求解方法如下：在ΔOPS中，∠POS为直角，由于切向量以及则有：然后在在ΔOPQ₁中，可以得出：由此，根据起始位置坐标经向量转换，便可求得Q₁点的位置坐标；

对于第2个ΔL₁，和分别是与和所对应的向量，也就是和随旋转了θ角后变成的向量，即在第2个ΔL₁下的曲率的2个垂直分量方向；过P点作平面OPQ₁的垂线PM，并使与向量同向，由于PM⊥平面OPQ₁，因此平面OPQ₁上的所有直线均与PM垂直；同时容易求出：以及在ΔOPM中，由于∠OPM是直角，因此有：在ΔQ₁PM中，由于则在ΔQ₁NR中，至此，第二个ΔL₁的和求出来了，假设第二个ΔL处的曲率插值数据分别为a₂和b₂，那么第二个ΔL₁的再将两个垂直分向量合成，然后按照上述求的方法求出

同理，可以求出向量将所有的向量连起来便完成了光纤光栅三维曲率传感器2的三维弯曲形态重建，根据光纤光栅三维曲率传感器2与刮板输送机4轨道的空间位置关系，经基本的空间位置转换完成刮板输送机4三维弯曲形态拟合重建；

其中，和分别为起始两个正交方向上的曲率向量；θ为第一段圆弧所对应的圆心角；ΔL为相邻两个监测点的连线长度，近似等于弧长；和分别为第2个ΔL₁下的曲率的2个垂直分量方向。