基于全向激光雷达的液压支架护帮板与采煤机防撞监测预警系统研究
王浥晨1
王学文2
马凯1
李辉1
倪强3
谢嘉成2
1.太原理工大学 机械工程学院,山西 太原 030024;太原理工大学 煤矿综采装备山西省重点实验室,山西 太原 0300242.太原理工大学 机械工程学院,山西 太原 030024;太原理工大学 煤矿综采装备山西省重点实验室,山西 太原 030024;太原理工大学 智能采矿装备技术全国重点实验室,山西 太原 0300243.山西康伟集团有限公司,山西 长治 046006
摘要：目的 针对采煤机运行过程中滚筒与液压支架护帮板易发生碰撞,而现有监测设备传感器数据融合处理复杂、精度受限且有滞后性等问题.方法 提出一种基于全向激光雷达的液压支架护帮板与采煤机空间相对位姿解算方法,对液压支架护帮板与采煤机防撞监测进行研究.该方法可分为3部分:(1)将二维激光雷达和精密旋转云台组成的三维激光扫描系统安装在液压支架顶梁下方,对目标物进行数据采集,建立护帮板与采煤机滚筒位姿解算模型;(2)结合SIFT 算法提取特征点,对采煤机滚筒和液压支架护帮板的相对位姿进行实时解析,并建立行为数据库;(3)建立分级预警机制,通过Unity 3D可视化界面输出护帮板状态是否异常,并及时发出警报.结果 对实验室10组液压支架护帮板与采煤机滚筒位姿信息多次解算并判断是否发生碰撞,结果表明:护帮板伸缩位移平均误差1.5 cm,护帮板倾角平均误差1.7 °时关键点坐标解算x轴相对误差为4.5%,y轴相对误差为3.6%,z轴相对误差为2.8%.5种工况下,x,y,z坐标轴方向绝对误差均值均<3.5 cm,通过位姿信息解算能够有效评估其截割干涉状态并确保评估结果与实际情况相符,满足应用需求.结论 该方法以较低成本获取护帮板和滚筒在三维空间中的相对位姿信息,且精度较高,实时监测碰撞状态,有利于提高井下设备的安全性和综采工作面的稳定性.
关键词：采煤机滚筒液压支架护帮板二维激光雷达三维扫描防撞监测系统
分类号：TD421(矿山机械)TN954(雷达)
资助基金：国家自然科学基金(52474178)中央引导地方科技发展项目(YDZJSX2022A014)山西省留学人员科技活动择优重点资助项目(20230008)山西省科技成果转化引导专项项目(202304021301036)
论文发表日期：2025-05-22
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 44-52 )
英文信息