非機械式斗輪機斗臂角度及斗輪相對位置檢測系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及無線定位技術，特別是涉及一種斗輪機斗臂角度及斗輪相對位置檢測系統。
【背景技術】
[0002]火力發電廠、大型煤場等用煤單元廣泛采用斗輪機對煤炭進行堆煤和取煤操作。為了實現對煤場的堆煤和取煤精確化管理，需要實時檢測斗輪機斗臂最前端的斗輪的三維坐標，實現按煤場不同位置進行堆取煤的實時統計。為了計算斗輪機斗臂最前端的斗輪的三維坐標，需要檢測斗臂的回轉角和俯仰角，從而計算出斗輪與機身的相對于位置。
[0003]當前大都采用編碼器進行檢測，將回轉角檢測編碼器與斗輪機回轉機構齒輪嚙合，將俯仰角檢測編碼器與斗臂的擺動軸齒輪嚙合。該方法特點列述如下:
[0004]I)技術簡單，成本相對較低；
[0005]2)由于惡劣的室外及粉塵環境，導致傳動機構不可避免的出現滑轉、失靈、堵轉等問題，進而出現測量不準；
[0006]3)由于多次的較為粗大的機械結構傳動，導致測量值精度大打折扣；
[0007]4)由于多次的機械結構傳動，導致不可避免的回程誤差；
[0008]5)沒法自我校正，存在可能越來越大的累積誤差；
[0009]6)需要增加更改傳動機構，安裝難度大，安裝周期長，安裝改造成本較高；
[0010]7)現場故障概率大，穩定性差，維護量較大。現有大量實際案例證明，不管是改裝的，還是前期斗輪機廠家附配的編碼器方式行程與角度測量設備，基本在0.5?2年內會出現問題，一半以上必須整體更換才能得以使用；
【發明內容】
[0011]為了克服傳統的斗輪機或葉輪機斗臂角度及斗輪相對位置檢測的弊端，本發明提出了一種非機械式斗輪機斗臂角度及斗輪相對位置檢測系統，基于磁阻傳感器、雙軸傾角傳感器，實現了斗輪機斗臂角度及斗輪相對位置的高精度檢測。
[0012]本發明提出了一種非機械式斗輪機斗臂角度檢測系統，包括軌道、斗輪機及其斗輪、斗臂，該系統還包括角度方向傳感器和斗輪位置檢測主機，所述角度方向傳感器包括磁阻傳感器、雙軸傾角傳感器且設置于斗臂上，所述斗輪位置檢測主機設置于斗輪機的駕駛室，所述斗輪位置檢測主機根據角度方向傳感器測出斗臂回轉角和斗臂俯仰角。
[0013]本發明還提出了一種非機械式斗輪相對位置檢測系統，包括軌道、斗輪機及其斗輪、斗臂，該系統還包括角度方向傳感器和斗輪位置檢測主機，所述角度方向傳感器包括磁阻傳感器、雙軸傾角傳感器且設置于斗臂上，所述斗輪位置檢測主機設置于斗輪機的駕駛室，所述斗輪位置檢測主機根據角度方向傳感器測出斗臂回轉角和斗臂俯仰角，計算斗輪的三維坐標，所述三維坐標包括根據斗臂回轉角獲得的斗輪位置的水平坐標，以及根據斗臂俯仰角獲得的斗輪位置的垂直高度:
[0014]斗輪位置的水平坐標為:
[0015]X = LX cos (a+p)；
[0016]y = LX sin (a+p)+Y0
[0017]其中，a為檢測到的回轉角度，p為回轉角度補償值，斗臂長度已知記為L，(0，Y。)為已知的斗輪機機身位置坐標；
[0018]斗輪位置的垂直高度h為
[0019]h = LX sin (b+m)
[0020]其中，b為檢測到的傾斜角度，m為傾斜角度補償值，斗臂長度已知記為L。
[0021]與現有技術相比，本發明具有如下特點:
[0022]I)完全射頻遙測方法，無機械(齒輪或皮帶)傳動，穩定性非常高；
[0023]2)無機械磨損，使用壽命長；
[0024]3)實現了極小回程誤差測量；
[0025]4)數據實時自我校準，實現了真正的零累積誤差；
[0026]5)安裝難度小，周期短，對原有機械結構幾乎無改動；
[0027]6)角度測量精度在0.1度，整體測量精度較高；
[0028]7)防塵抗振，免維護。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發明的非機械式斗輪機斗臂角度及斗輪相對位置檢測系統的回轉角及水平坐標測量方案示意圖；
[0030]圖2為本發明的非機械式斗輪機斗臂角度及斗輪相對位置檢測系統的俯仰角及尚度測量方案不意圖；
[0031]附圖標記為:1、斗輪機；2、斗臂；3、軌道；4、斗輪；5、角度方向傳感器。
【具體實施方式】
[0032]以下結合附圖及【具體實施方式】，進一步詳述本發明的技術方案。
[0033]本發明基于磁阻傳感器、雙軸傾角傳感器的角度方向傳感器進行斗輪斗臂角度檢測，根據檢測的斗臂角度進而計算出斗臂前端斗輪的相對位置；采用非機械式的方式進行角度檢測，不用對斗輪機進行機械改造。
[0034]本發明的基于非機械式斗輪機斗臂角度及斗輪相對位置檢測系統，包括角度方向傳感器4、斗輪位置檢測主機，將角度方向傳感器5安裝在斗臂2，斗輪位置檢測主機安裝于斗輪機I駕駛室，斗輪位置檢測主機根據角度方向傳感器5測出的斗臂2回轉角和俯仰角(由磁阻傳感器測出斗臂2回轉角、雙軸傾角傳感器測出斗臂2俯仰角)計算斗輪4的三維坐標。包括根據回轉角檢測斗輪的水平坐標，以及根據俯仰角斗輪的高度。
[0035]如圖1所示，a為檢測到的回轉角度，P為回轉角度補償值，斗臂長度已知記為L，若斗輪機機身位置坐標已知記為(0，Y。)，則斗輪位置的水平坐標為:
[0036]X = LX cos (a+p)；
[0037]y = LX sin (a+p)+Y0
[0038]a的取值范圍0-360度。
[0039]如圖2所示，b為檢測到的傾斜角度，m為傾斜角度補償值，斗臂長度已知記為L，則斗輪的垂直高度h為
[0040]h = LX sin (b+m)
[0041]上述的補償值根據角度方向傳感器安裝位置對水平坐標或垂直高度檢測的影響提前已知。
[0042]所述角度方向傳感器采用磁阻傳感類型的雙軸傾角傳感器。
【主權項】
1.一種非機械式斗輪機斗臂角度檢測系統，包括軌道、斗輪機及其斗輪、斗臂，其特征在于，該系統還包括角度方向傳感器和斗輪位置檢測主機，所述角度方向傳感器包括磁阻傳感器、雙軸傾角傳感器且設置于斗臂上，所述斗輪位置檢測主機設置于斗輪機的駕駛室，所述斗輪位置檢測主機根據角度方向傳感器測出斗臂回轉角和斗臂俯仰角。2.一種非機械式斗輪相對位置檢測系統，包括軌道、斗輪機及其斗輪、斗臂，其特征在于，該系統還包括角度方向傳感器和斗輪位置檢測主機，所述角度方向傳感器包括磁阻傳感器、雙軸傾角傳感器且設置于斗臂上，所述斗輪位置檢測主機設置于斗輪機的駕駛室，所述斗輪位置檢測主機根據角度方向傳感器測出斗臂回轉角和斗臂俯仰角，計算斗輪的三維坐標，所述三維坐標包括根據斗臂回轉角獲得的斗輪位置的水平坐標，以及根據斗臂俯仰角獲得的斗輪位置的垂直高度: 斗輪位置的水平坐標為:X = LX cos (a+p)；y = LX sin (a+p) +Y0 其中，a為檢測到的回轉角度，p為回轉角度補償值，斗臂長度已知記為L，(O, Y0)為已知的斗輪機機身位置坐標； 斗輪位置的垂直高度h為 h = LX sin (b+m) 其中，b為檢測到的傾斜角度，m為傾斜角度補償值，斗臂長度已知記為L。
【專利摘要】本發明公開了一種非機械式斗輪機斗臂角度及斗輪相對位置檢測系統，包括軌道、斗輪機及其斗輪、斗臂，還包括角度方向傳感器和斗輪位置檢測主機，角度方向傳感器設置于斗臂上，斗輪位置檢測主機設置于斗輪機的駕駛室，根據角度方向傳感器測出斗臂回轉角和斗臂俯仰角，計算斗輪的三維坐標，所述三維坐標包括斗輪位置的水平坐標和垂直高度。與現有技術相比，本發明具有：1)完全射頻遙測方法，無機械傳動，穩定性非常高；2)無機械磨損，使用壽命長；3)實現了極小回程誤差測量；4)數據實時自我校準，實現了真正的零累積誤差；5)安裝難度小，周期短，對原有機械結構幾乎無改動；6)角度測量精度在0.1度，整體測量精度較高；7)防塵抗振，免維護的特點。
【IPC分類】G01B21/00
【公開號】CN105043315
【申請號】CN201510218256
【發明人】劉坤, 李文超, 范恩增
【申請人】天津菲利科電子技術有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年4月30日