非机械式斗轮机斗臂角度及斗轮相对位置检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线定位技术，特别是涉及一种斗轮机斗臂角度及斗轮相对位置检测系统。
【背景技术】
[0002]火力发电厂、大型煤场等用煤单元广泛采用斗轮机对煤炭进行堆煤和取煤操作。为了实现对煤场的堆煤和取煤精确化管理，需要实时检测斗轮机斗臂最前端的斗轮的三维坐标，实现按煤场不同位置进行堆取煤的实时统计。为了计算斗轮机斗臂最前端的斗轮的三维坐标，需要检测斗臂的回转角和俯仰角，从而计算出斗轮与机身的相对于位置。
[0003]当前大都采用编码器进行检测，将回转角检测编码器与斗轮机回转机构齿轮啮合，将俯仰角检测编码器与斗臂的摆动轴齿轮啮合。该方法特点列述如下:
[0004]I)技术简单，成本相对较低；
[0005]2)由于恶劣的室外及粉尘环境，导致传动机构不可避免的出现滑转、失灵、堵转等问题，进而出现测量不准；
[0006]3)由于多次的较为粗大的机械结构传动，导致测量值精度大打折扣；
[0007]4)由于多次的机械结构传动，导致不可避免的回程误差；
[0008]5)没法自我校正，存在可能越来越大的累积误差；
[0009]6)需要增加更改传动机构，安装难度大，安装周期长，安装改造成本较高；
[0010]7)现场故障概率大，稳定性差，维护量较大。现有大量实际案例证明，不管是改装的，还是前期斗轮机厂家附配的编码器方式行程与角度测量设备，基本在0.5?2年内会出现问题，一半以上必须整体更换才能得以使用；
【发明内容】
[0011]为了克服传统的斗轮机或叶轮机斗臂角度及斗轮相对位置检测的弊端，本发明提出了一种非机械式斗轮机斗臂角度及斗轮相对位置检测系统，基于磁阻传感器、双轴倾角传感器，实现了斗轮机斗臂角度及斗轮相对位置的高精度检测。
[0012]本发明提出了一种非机械式斗轮机斗臂角度检测系统，包括轨道、斗轮机及其斗轮、斗臂，该系统还包括角度方向传感器和斗轮位置检测主机，所述角度方向传感器包括磁阻传感器、双轴倾角传感器且设置于斗臂上，所述斗轮位置检测主机设置于斗轮机的驾驶室，所述斗轮位置检测主机根据角度方向传感器测出斗臂回转角和斗臂俯仰角。
[0013]本发明还提出了一种非机械式斗轮相对位置检测系统，包括轨道、斗轮机及其斗轮、斗臂，该系统还包括角度方向传感器和斗轮位置检测主机，所述角度方向传感器包括磁阻传感器、双轴倾角传感器且设置于斗臂上，所述斗轮位置检测主机设置于斗轮机的驾驶室，所述斗轮位置检测主机根据角度方向传感器测出斗臂回转角和斗臂俯仰角，计算斗轮的三维坐标，所述三维坐标包括根据斗臂回转角获得的斗轮位置的水平坐标，以及根据斗臂俯仰角获得的斗轮位置的垂直高度:
[0014]斗轮位置的水平坐标为:
[0015]X = LX cos (a+p)；
[0016]y = LX sin (a+p)+Y0
[0017]其中，a为检测到的回转角度，p为回转角度补偿值，斗臂长度已知记为L，(0，Y。)为已知的斗轮机机身位置坐标；
[0018]斗轮位置的垂直高度h为
[0019]h = LX sin (b+m)
[0020]其中，b为检测到的倾斜角度，m为倾斜角度补偿值，斗臂长度已知记为L。
[0021]与现有技术相比，本发明具有如下特点:
[0022]I)完全射频遥测方法，无机械(齿轮或皮带)传动，稳定性非常高；
[0023]2)无机械磨损，使用寿命长；
[0024]3)实现了极小回程误差测量；
[0025]4)数据实时自我校准，实现了真正的零累积误差；
[0026]5)安装难度小，周期短，对原有机械结构几乎无改动；
[0027]6)角度测量精度在0.1度，整体测量精度较高；
[0028]7)防尘抗振，免维护。
【附图说明】
[0029]图1为本发明的非机械式斗轮机斗臂角度及斗轮相对位置检测系统的回转角及水平坐标测量方案示意图；
[0030]图2为本发明的非机械式斗轮机斗臂角度及斗轮相对位置检测系统的俯仰角及尚度测量方案不意图；
[0031]附图标记为:1、斗轮机；2、斗臂；3、轨道；4、斗轮；5、角度方向传感器。
【具体实施方式】
[0032]以下结合附图及【具体实施方式】，进一步详述本发明的技术方案。
[0033]本发明基于磁阻传感器、双轴倾角传感器的角度方向传感器进行斗轮斗臂角度检测，根据检测的斗臂角度进而计算出斗臂前端斗轮的相对位置；采用非机械式的方式进行角度检测，不用对斗轮机进行机械改造。
[0034]本发明的基于非机械式斗轮机斗臂角度及斗轮相对位置检测系统，包括角度方向传感器4、斗轮位置检测主机，将角度方向传感器5安装在斗臂2，斗轮位置检测主机安装于斗轮机I驾驶室，斗轮位置检测主机根据角度方向传感器5测出的斗臂2回转角和俯仰角(由磁阻传感器测出斗臂2回转角、双轴倾角传感器测出斗臂2俯仰角)计算斗轮4的三维坐标。包括根据回转角检测斗轮的水平坐标，以及根据俯仰角斗轮的高度。
[0035]如图1所示，a为检测到的回转角度，P为回转角度补偿值，斗臂长度已知记为L，若斗轮机机身位置坐标已知记为(0，Y。)，则斗轮位置的水平坐标为:
[0036]X = LX cos (a+p)；
[0037]y = LX sin (a+p)+Y0
[0038]a的取值范围0-360度。
[0039]如图2所示，b为检测到的倾斜角度，m为倾斜角度补偿值，斗臂长度已知记为L，则斗轮的垂直高度h为
[0040]h = LX sin (b+m)
[0041]上述的补偿值根据角度方向传感器安装位置对水平坐标或垂直高度检测的影响提前已知。
[0042]所述角度方向传感器采用磁阻传感类型的双轴倾角传感器。
【主权项】
1.一种非机械式斗轮机斗臂角度检测系统，包括轨道、斗轮机及其斗轮、斗臂，其特征在于，该系统还包括角度方向传感器和斗轮位置检测主机，所述角度方向传感器包括磁阻传感器、双轴倾角传感器且设置于斗臂上，所述斗轮位置检测主机设置于斗轮机的驾驶室，所述斗轮位置检测主机根据角度方向传感器测出斗臂回转角和斗臂俯仰角。2.一种非机械式斗轮相对位置检测系统，包括轨道、斗轮机及其斗轮、斗臂，其特征在于，该系统还包括角度方向传感器和斗轮位置检测主机，所述角度方向传感器包括磁阻传感器、双轴倾角传感器且设置于斗臂上，所述斗轮位置检测主机设置于斗轮机的驾驶室，所述斗轮位置检测主机根据角度方向传感器测出斗臂回转角和斗臂俯仰角，计算斗轮的三维坐标，所述三维坐标包括根据斗臂回转角获得的斗轮位置的水平坐标，以及根据斗臂俯仰角获得的斗轮位置的垂直高度: 斗轮位置的水平坐标为:X = LX cos (a+p)；y = LX sin (a+p) +Y0 其中，a为检测到的回转角度，p为回转角度补偿值，斗臂长度已知记为L，(O, Y0)为已知的斗轮机机身位置坐标； 斗轮位置的垂直高度h为 h = LX sin (b+m) 其中，b为检测到的倾斜角度，m为倾斜角度补偿值，斗臂长度已知记为L。
【专利摘要】本发明公开了一种非机械式斗轮机斗臂角度及斗轮相对位置检测系统，包括轨道、斗轮机及其斗轮、斗臂，还包括角度方向传感器和斗轮位置检测主机，角度方向传感器设置于斗臂上，斗轮位置检测主机设置于斗轮机的驾驶室，根据角度方向传感器测出斗臂回转角和斗臂俯仰角，计算斗轮的三维坐标，所述三维坐标包括斗轮位置的水平坐标和垂直高度。与现有技术相比，本发明具有：1)完全射频遥测方法，无机械传动，稳定性非常高；2)无机械磨损，使用寿命长；3)实现了极小回程误差测量；4)数据实时自我校准，实现了真正的零累积误差；5)安装难度小，周期短，对原有机械结构几乎无改动；6)角度测量精度在0.1度，整体测量精度较高；7)防尘抗振，免维护的特点。
【IPC分类】G01B21/00
【公开号】CN105043315
【申请号】CN201510218256
【发明人】刘坤, 李文超, 范恩增
【申请人】天津菲利科电子技术有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年4月30日