[发明专利]一种激光雷达的液压支撑架护帮板开合角度的检测方法

说明书

本发明公开了一种基于激光雷达的液压支撑架护帮板开合角度的检测方法，涉及煤矿综采设备工作状态监测技术领域，包括步骤一、根据第一激光雷达采集的数据，获取机器人移动的第一轨迹；步骤二、结合第二激光雷达采集数据和第一轨迹获取煤矿三维综采面的第一点云；步骤三、对第一点云进行第一次筛选和聚类，得到包含护帮板点云的第二点云；步骤四、对第二点云进行第二筛选，得到每个液压支撑架护帮板的点云簇；步骤五、对每簇点云进行计算并进行第三筛选，得到护帮板的开合角度。本发明工作效率高，能够保证采集工作的安全性，降低干扰因素的影响，提高对护帮板开合角度检测的精准度，实现对护帮板开合角度的准确检测。

技术领域

本发明属于煤矿综采设备工作状态监测技术领域，具体涉及一种基于激光雷达的液压支撑架护帮板开合角度的检测方法。

背景技术

护帮板作为液压支架的重要组成部分，与护帮千斤顶铰接，需护帮时通过操作护帮千斤顶使得护帮板下部紧贴煤壁，当实际工作时，当前方片帮，梁端距过大时，要先推出护帮板，但是在采煤机通过之前必须收回护帮板；当顶板发生冒落或者梁端距过大时，护帮板可进行翻转，对煤壁上方顶板进行支护，用于防止煤壁片帮，对确保采煤机、刮板输送机的正常运行及人员安全起着重要作用。

传统依赖于工人用肉眼目测护帮板的状态，而此种方法无论是在精确度上还是对于工人的人身安全保障都有一定的缺陷，之后出现的采用传感器的接触式测量方法存在需要传感器数量较多、故障率高、维修难度大等问题。

此外专利“基于图像序列的护帮板伸缩角度测量方法及装置(CN114511799A)”公开了通过图像序列来对护帮板的伸缩角度进行实时监测与可视化显示；专利“基于激光雷达的综采装备实时决策与控制方法(CN114251092A)”公开了通过预设的目标检测模型对融合图像中的护帮板区域进行识别以得到目标图像；但是上述通过采集图像来对护帮板状态进行监测的方法易受光线影响，导致在煤矿综采面拍摄的图像质量不高，从而导致计算精度降低；专利“基于激光雷达的综采装备实时决策与控制方法(CN114251092A)”公开了通过两个激光雷达扫描到的护帮板与顶梁间的位置关系，来计算护帮板的开合状态，虽然此种方法能够实现对单一支撑架护帮板的检测，但是难以从多个支撑架中提取出所有护帮，无法实现全自主运行。

发明内容

针对现有护帮板开合角度检测方法存在的由于受到光线影响导致通过图像采集信息时图像质量不高、计算精度差；且大多只能实现对单一护帮板的检测而难以从多个支撑架中提取出所有护帮，无法实现全自主运行的缺陷和问题，本发明提供一种基于激光雷达的液压支撑架护帮开合角度检测方法。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种基于激光雷达的液压支撑架护帮开合角度检测方法，包括以下步骤：

步骤一、将安装有第一激光雷达和第二激光雷达的机器人放置于液压支撑架下方进行信息采集工作，并利用第一激光雷达所扫描的位于水平范围内的点云数据计算出机器人的行进轨迹；

步骤二、通过第二激光雷达扫描出位于竖向范围内的点云数据，利用该扫描结果并结合所述步骤一中机器人的行进轨迹计算出煤矿三维综采面完整点云，并进行下采样以获取第一点云；

步骤三、对所述步骤二中获取到的第一点云进行第一次筛选和第一次聚类处理，以得到包含护帮板点云的第二点云；

步骤四、对所述步骤三得到的第二点云进行第二筛选，以得到每个液压支撑架护帮板的点云簇；

步骤五、对所述步骤四得到的点云簇进行计算并通过第三筛选，来得到最终的护帮板的开合角度。

上述的基于激光雷达的液压支撑架护帮开合角度检测方法，所述步骤一中获取机器人的行进轨迹包括以下步骤：

S101、提取出前后两帧点云数据中的所有角点和平面点；

S102、通过角点与平面点的配准与参数优化，计算出位姿增量Δp；