[发明专利]一种基于全数字姿态传感器的采煤高度测量装置及方法

权利要求书

1.一种基于全数字姿态传感器的采煤高度测量装置，其特征在于，液压支架的顶梁、掩护梁、连杆以及底座设有全数字姿态传感器，所述全数字姿态传感器与单片机连接，所述单片机通过CAN总线与液压支架控制器连接，所述液压支架控制器设有液压支架的采煤高度建模计算单元。

2.一种权利要求1所述的基于全数字姿态传感器的采煤高度测量装置实现采煤高度测量计算的方法，其特征在于，通过单片机将全数字姿态传感器采集到的顶梁、掩护梁、连杆以及底座的倾角信息通过CAN总线传输到液压支架控制器进行建模计算，并最终得到液压支架的采煤高度。

3.根据权利要求2所述的基于全数字姿态传感器的采煤高度测量方法，其特征在于，包括以下任一种或多种情况进行建模：

1)支架水平状态建模：H＝h₁+L₁*sinθ₁+L₂*sinθ₂+L₃*sinθ₃；

式中，H为测量高度，h1为基座高度、L1为连杆、L2为掩护梁、L3为顶梁，θ₁为连杆与水平面的夹角、θ₂为掩护梁与水平面的夹角、θ₃为顶梁与平面的夹角；

用于在X轴、Y轴方向都没有角度时建模；

2)支架与水平面有角度建模：H＝h₁+L₁*sin(θ₁-R)+L₂*sin(θ₂-R)+L₃*sin(θ₃-R)；

式中，H为测量高度，h1为基座高度、L1为连杆、L2为掩护梁、L3为顶梁，θ₁为连杆与水平面的夹角、θ₂为掩护梁与水平面的夹角、θ₃为顶梁与平面的夹角、R为支架与水平面的夹角。

用于在X轴方向有角度、Y轴方向没有角度时建模；

3)支架延Y轴与地面倾斜建模：∠MDN＝γ，∠MDC＝β，∠NMC＝α；

γ＝arcsin(cosα*sinβ)

H＝h₁+L₁*sin(θ₁-arcsin(cosα*sinβ))+L₂*sin(θ₂-arcsin(cosα*sinβ))+L₃*sin(θ₃-arcsin(cosα*sinβ))；

H为测量高度，M为连杆定点，D为连杆延长线与底座平面的交点，N为M点到基座平面的垂点，C为M点到水平面的垂点；

β为连杆沿X轴方向倾斜的角度、α为连杆沿Y轴方向倾斜的角度，γ为支架在Y轴有角度时归算到支架在新姿态下连杆沿X轴方向倾斜角度的有效计算值；

用于在X轴方向有角度、Y轴方向有角度时建模。