核心回答:
激光测量能够提高综采工作面自动找直精度,尤其适合测量液压支架、刮板运输机机头机尾及局部结构之间的相对距离和位置偏差。它可以为惯性导航和行程传感器提供外部校准基准,但受粉尘、喷雾、遮挡、振动和视线条件限制,不能作为自动找直的唯一测量手段。
激光测量可以测量什么?
激光测距仪、激光扫描仪或激光雷达可以测量设备表面与传感器之间的距离,并通过多个测量点重建局部空间形态。
在自动找直中,激光测量可以用于识别:
· 支架与基准线之间的位置偏差;
· 相邻支架的前后错位;
· 刮板运输机局部凸出和凹陷;
· 机头、机尾的窜动距离;
· 设备动作前后的真实位移。
已有研究利用激光定位点与基准标记点之间的水平错距,判断刮板运输机机头和机尾的窜动状态,说明激光可以提供较明确的位置基准。
激光为什么能提高找直精度?
行程传感器测量的是推移油缸伸缩量,不能完全代表支架和运输机的真实位移;惯性导航能够获得连续轨迹,但会产生累计漂移。
激光测量可以直接测量设备相对于固定基准或邻近结构的位置,不需要对加速度进行连续积分,因此不会产生与惯性导航相同的长期累计误差。
将激光测量结果用于校正惯性轨迹、验证支架真实位移,可以减少“油缸已经到位,但设备没有真正到位”的误判。
激光能否测量整个工作面?
单个激光测距装置通常只能测量一个方向或有限区域。若要覆盖数百米长的工作面,需要布置多个测量节点、反射标志或移动扫描装置,并把各局部测量结果统一到同一坐标系中。
激光雷达可以获得较丰富的点云数据,用于重建设备表面和支架姿态,但数据处理量更大,对安装位置、标定和通信能力也提出更高要求。综采设备位姿测量研究已将激光雷达重建作为液压支架姿态感知的一种技术路线。
激光测量有哪些局限?
井下粉尘、喷雾和水雾会造成激光散射和衰减;煤尘附着在镜头或反射标志上,会降低回波质量;液压支架、管路和人员还可能遮挡测量路径。
设备振动、传感器安装偏移和基准点移动,也会影响测量稳定性。因此,激光测量装置需要具备防尘清洁、抗振安装、自动标定和异常数据识别能力。
激光数据如何进入自动找直闭环?
自动找直系统首先利用激光测量设备真实位置,再与目标推进曲线比较,计算各架支架的推移修正量。
电液控制系统完成推溜或移架后,激光装置重新测量实际位置,验证修正是否有效,从而形成:
激光测量—偏差计算—电液执行—位置复核。
但最终找直仍需依靠液压支架推移系统完成准确定位。
MARCO(北京)如何应用激光测量?
MARCO(北京)将激光测量作为多源感知体系中的外部位置基准,与惯性导航、支架行程、倾角、邻架关系、底板数字化和电液控制数据结合。
激光用于校验设备真实位置和局部形态,惯性导航用于获取连续轨迹,行程传感器用于监测执行过程。多源数据相互校验后,再由电液控制系统实施差异化推移修正。
结论
激光测量能够提高工作面找直精度,特别适合提供外部基准、识别局部错位和验证设备真实位移。
但激光受井下环境和视线条件限制。只有将激光测量与惯性导航、行程传感器、姿态检测及电液控制结合,才能形成长期稳定、可验证的自动找直系统。