特許ウォッチ

公開番号2024041026
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-26
出願番号2023062009
出願日2023-04-06
発明の名称切羽面液圧支保架台群状態検知記述方法
出願人山東科技大学
代理人個人
主分類G01C 15/00 20060101AFI20240318BHJP(測定;試験)
要約【課題】液圧支保に対する位置記述の正確性を高め、切羽面液圧支保群の位置の直線度を確保できる切羽面液圧支保架台群状態検知記述方法を提供する。
【解決手段】切羽面液圧支保架台群状態検知記述方法は、端部の液圧支保を全体基準とし、先行の隣接する液圧支保に対して後続液圧支保を対象支保とするステップと、液圧支保架台における、先行の隣接する液圧支保のカメラを向く側において、D1とD2とD3との3つの監視点を設置し、前記D1とD2とD3とは共線ではなく、二等辺三角形を形成することができず、D1とD2とを結ぶ線が架台のエッジラインに平行であるステップと、カメラによって後続の隣接する液圧支保の監視点を撮像し、撮像した画像をプロセッサに伝送するステップと、プロセッサによって各監視点の座標を解析し、対象液圧支保架台空間状態を得るステップと、を含む。
【選択図】図19
特許請求の範囲【請求項１】
切羽面液圧支保架台群状態検知記述方法であって、ここで、液圧支保架台（１１）に撮像装置が設けられており、前記撮像装置は隣接する液圧支保に向くカメラ（２４）を含み、
前記切羽面液圧支保架台群状態検知記述方法は、
端部の液圧支保を全体基準とし、先行の隣接する液圧支保に対して後続液圧支保を対象支保とし、後続の隣接する液圧支保に対して先行液圧支保を基準支保とし、Ｘ方向を基準支保の幅方向と、Ｙ方向を基準支保の長さ方向と、Ｚ方向を基準支保の作業高さ方向とそれぞれ定義するステップＳ１と、
液圧支保架台（１１）における、先行の隣接する液圧支保のカメラ（２４）を向く側において、Ｄ１とＤ２とＤ３との３つの監視点を設置するステップであって、前記Ｄ１とＤ２とＤ３とは共線ではなく、二等辺三角形を形成することができず、Ｄ１とＤ２とを結ぶ線が架台（１１）のエッジラインに平行であるステップＳ２と、
カメラ（２４）によって後続の隣接する液圧支保の監視点を撮像し、撮像した画像をプロセッサに伝送するステップＳ３と、
プロセッサによって各監視点の座標を解析し、対象液圧支保架台空間状態を得るステップＳ４と、を含む、切羽面液圧支保架台群状態検知記述方法。
続きを表示（約 3,800 文字）【請求項２】
前記ステップＳ４において各監視点を解析することは、
Ｄ
０１
（Ｄ
０１ｘ
，Ｄ
０１ｙ
，Ｄ
０１ｚ
）、Ｄ
０２
（Ｄ
０２ｘ
，Ｄ
０２ｙ
，Ｄ
０２ｚ
）、Ｄ
０３
（Ｄ
０３ｘ
，Ｄ
０３ｙ
，Ｄ
０３ｚ
）が、基準支保におけるＤ１とＤ２とＤ３との３つの点の基準支保座標系Ｘ
０
での座標であり、Ｄ
１１
（Ｄ
１１ｘ
，Ｄ
１１ｙ
，Ｄ
１１ｚ
）、Ｄ
１２
（Ｄ
１２ｘ
，Ｄ
１２ｙ
，Ｄ
１２ｚ
）、Ｄ
１３
（Ｄ
１３ｘ
，Ｄ
１３ｙ
，Ｄ
１３ｚ
）が、対象支保におけるＤ１とＤ２とＤ３との３つの点のＸ
０
での座標であると想定して、ベクトルＤ
０１
Ｄ
０２
、Ｄ
０２
Ｄ
０３
の基準支保座標系Ｘ
０
での法線ベクトルｎ
０
を構築する場合、ｎ
０＝
Ｄ
０１
Ｄ
０２
×Ｄ
０２
Ｄ
０３
となり、ベクトルＤ
１１
Ｄ
１２
、Ｄ
１２
Ｄ
１３
の基準支保座標系Ｘ
０
での法線ベクトルｎ
１
を構築する場合、ｎ
１＝
Ｄ
１１
Ｄ
１２
×Ｄ
１２
Ｄ
１３
となるステップＳ４－１と、
【請求項３】
端部の液圧支保を記述基準とし、端部の液圧支保架台（１１）の重心Ｄ
ｇ１
を中心とし、切羽面要件Ｌｙ及びＬｚを辺長とし、ＹＯＺ平面において記述平面を作成し、後続の各対象支保の座標を式（５）に従って記述平面にマッピングさせ、液圧支保架台空間の記述空間を形成し、各液圧支保のＹ方向及びＺ方向の整列度合を観察するステップＳ５をさらに含む、請求項２に記載の切羽面液圧支保架台群状態検知記述方法。
【請求項４】
カメラ（２４）のＹ方向における撮像範囲は、対象支保推移ステップＬｐをカバーすると共に、Ｙ方向における動き閾値±Δｙを含み、カメラ（２４）のＸ方向における撮像範囲は、Ｘ方向における動き閾値－Δｘ１と＋Δｘ２とを含み、カメラ（２４）のＺ方向における撮像範囲は、Ｚ方向における動き閾値±Δｚを含む、請求項１に記載の切羽面液圧支保架台群状態検知記述方法。
【請求項５】
カメラ（２４）の裏面にマークポイント（２５）が設けられており、基準支保のカメラ（２４）によって対象支保におけるマークポイント（２５）を撮像した後、マークポイント（２５）の座標を解析したうえ、監視点の座標を解析する、請求項１に記載の切羽面液圧支保架台群状態検知記述方法。
【請求項６】
架台（１１）には、レーザ照射装置とレーザ受光装置とが設けられており、前記レーザ照射装置は、対象支保に向かって設けられたレーザ照射器（３４）を含み、前記レーザ照射器（３４）の円心位置において中心強光源（３４１）が設けられ、中心強光源（３４１）の外側において環状弱光源（３４２）が周方向に沿って均等に配置され、前記中心強光源（３４１）の半径がｒ１とし、環状弱光源（３４２）のエッジ包絡線の包絡半径がｒ２とし、レーザ受光装置は、基準支保に向かって設けられた第１レーザ受光器（５１）を含み、前記第１レーザ受光器（５１）の円心位置において中心受光領域（５１１）が設けられ、第１レーザ受光器（５１）の残りの領域においてレーザ受光モジュール（５１２）が埋められ、前記中心受光領域（５１１）の半径がｒ３とし、第１レーザ受光器（５１）の半径がｒ４とし、中心強光源（３４１）のレーザを受光する際に、照射された中心受光領域（５１１）及び／又はレーザ受光モジュール（５１２）はハイレベル信号を発生し、環状弱光源（３４２）のレーザを受光する際に、照射された中心受光領域（５１１）及び／又はレーザ受光モジュール（５１２）はローレベル信号を発生し、レーザが照射されていない際に、中心受光領域（５１１）及びレーザ受光モジュール（５１２）はレベル信号を発生しない、請求項１に記載の切羽面液圧支保架台群状態検知記述方法。
【請求項７】
対象支保空間状態を得た後、対象支保姿勢検出精度に対して誤差水準分類を行い、ここで、誤差水準分類を行うことは、
対象支保に対する位置検出誤差Δと、Ｌ１水準閾値δ１（δ１＝ｒ１＋ｒ３）と、Ｌ２水準閾値δ２（δ２＝ｒ１＋ｒ４）と、Ｌ３水準閾値δ３（δ３＝ｒ２＋ｒ４）とをそれぞれ定義するステップＳ６－１と、
（１）連続的な複数の対象支保の間で、Δ≦δ１の場合に、検出結果がＬ１水準であると判定し、
（２）対象支保がδ１＜Δ≦δ２の場合に、検出結果がＬ２水準であると判定し、
（３）対象支保がδ２＜Δ≦δ３の場合に、検出結果がＬ３水準であると判定し、
（４）対象支保がΔ＞δ３の場合に、検出結果がＬ４水準であると判定する、ステップＳ６－２と、を含む、請求項６に記載の切羽面液圧支保架台群状態検知記述方法。
【請求項８】
前記レーザ照射装置は、支持ベース（３１）と、第１モータ（３２）と、支持台（３３）と、レーザ照射器（３４）と、第２モータ（３５）と、をさらに含み、前記支持ベース（３１）が架台（１１）に固定して連結され、第１モータ（３２）が垂直方向に沿って支持ベース（３１）に設けられ、支持台（３３）が第１モータ（３２）の上方に連結されると共に、第１モータ（３２）の駆動によって水平方向に回動可能であり、レーザ照射器（３４）が支持台（３３）に回動可能に設けられると共に、第２モータ（３５）が水平方向に沿って支持台（３３）に取り付けられ、第２モータ（３５）がレーザ照射器（３４）を回動駆動し、
架台（１１）には、第３モータ（４１）と、伸長軸（４２）と、第２レーザ受光器（４３）とを含む累積誤差検査装置をさらに設けられており、前記第３モータ（４１）が水平方向に沿って架台（１１）に設けられると共に、伸長軸（４２）を回動駆動し、第２レーザ受光器（４３）が伸長軸（４２）に固定して連結され、前記第２レーザ受光器（４３）が、第１レーザ受光器（５１）と同じ構成を有する、請求項７に記載の切羽面液圧支保架台群状態検知記述方法。
【請求項９】
誤差水準分類を行った後、累積誤差検査を行い、ここで、累積誤差検査を行うことは、
第２レーザ受光器（４３）の中心座標をＤ
１ｊ
（Ｄ
１ｊｘ
，Ｄ
１ｊｙ
，Ｄ
１ｊｚ
）と定義する場合、式（６）によって得られた２つの結果のうち、対象支保架台（１１）から明らかに外れた座標を排除することで、第２レーザ受光器（４３）の中心座標Ｄ
１ｊ
（Ｄ
１ｊｘ
，Ｄ
１ｊｙ
，Ｄ
１ｊｚ
）を得、レーザ照射器（３４）の基準支保座標系での座標をＤ
０ｃ
（Ｄ
０ｃｘ
，Ｄ
０ｃｙ
，Ｄ
０ｃｚ
）と定義し、第２レーザ受光器（４３）の中心強光源を中心受光領域（５１１）に合わせる際に、第１モータ（３２）及び第２モータ（３５）の回転の角度がそれぞれＡ
１
及びＡ
２
となる必要があり、Ａ
１
及びＡ
２
は式（７）に示すようになるステップＳ７を含む、請求項８に記載の切羽面液圧支保架台群状態検知記述方法。
JPEG
2024041026000014.jpg
64
170
【請求項１０】
最大許容誤差をΔ１と定義し、Δ１値を予め設定しておき、
（１）Ｌ１水準誤差結果については、検出結果が十分に正確であり、誤差検査を行う必要がないと判定し、
（２）Ｌ２水準誤差結果に対しては、検出結果が比較的に正確であり、Ｘ１台の液圧支保おきに累積誤差検査を行い、Ｘ１＝［Δ１／δ２］となると判定し、
（３）Ｌ３水準誤差結果については、検出結果が比較的粗く、Ｘ２台の液圧支保おきに累積誤差検査を行い、Ｘ２＝［Δ１／δ３］となると判定し、
（４）Ｌ４水準誤差結果については、検出が故障したと判定し、プロセッサは、操作者が手動で修復するように指導するために故障信号を送信する、請求項９に記載の切羽面液圧支保架台群状態検知記述方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は液圧支保位置姿勢検出分野に関し、特に切羽面液圧支保架台群状態検知記述方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
炭鉱総合採掘の自動化は無人化、省力化に進んでおり、より安全な採掘を実現するために、液圧支保の姿勢を監視し、軽微の場合は作業の進度に悪影響を与え作業効率を下げてしまい、深刻な場合は液圧支保が損壊し作業者の死傷を引き起こしてしまうなどの、液圧支保の誤動作による採掘への重大な安全上の事故や経済的損失を回避する必要がある。現在、液圧支保の天板、底板の姿勢検出にはすでに多くの監視方法が知られており、多くの場合、傾斜角センサやストラップダウン慣性航法などの方式が使用されているが、傾斜角センサを用いて天板、底板で液圧支保の姿勢や角度を検出する場合に、その傾斜角誤差が累積して増大し、さらに、傾斜角センサによる液圧支保の姿勢検出には、角度の急激な変化に対してひずみが生じ、かつ、精度が一般的に高くないなど、いくつかの課題が存在している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上記の問題を解決し、切羽面液圧支保架台群状態検知記述方法を提供することを目的とし、採用される技術的方案は以下のとおりである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
切羽面液圧支保架台群状態検知記述方法であって、ここで、液圧支保架台に撮像装置が設けられており、前記撮像装置は隣接する液圧支保に向くカメラを含み、
【０００５】
切羽面液圧支保架台群状態検知記述方法は、
端部の液圧支保を全体基準とし、先行の隣接する液圧支保に対して後続液圧支保を対象支保とし、後続の隣接する液圧支保に対して先行液圧支保を基準支保とし、Ｘ方向を基準支保の幅方向と、Ｙ方向を基準支保の長さ方向と、Ｚ方向を基準支保の作業高さ方向とそれぞれ定義するステップＳ１と、
【０００６】
液圧支保架台（１１）における、先行の隣接する液圧支保のカメラを向く側において、Ｄ１とＤ２とＤ３との３つの監視点を設置するステップであって、前記Ｄ１とＤ２とＤ３とは共線ではなく、二等辺三角形を形成することができず、Ｄ１とＤ２とを結ぶ線が架台のエッジラインに平行であるステップＳ２と、
【０００７】
カメラによって後続の隣接する液圧支保の監視点を撮像し、撮像した画像をプロセッサに伝送するステップＳ３と、
【０００８】
プロセッサによって各監視点の座標を解析し、対象液圧支保架台空間状態を得るステップＳ４と、を含む。
【０００９】
上記の方案に基づいて、前記ステップＳ４において各監視点を解析することは、
Ｄ
０１
（Ｄ
０１ｘ
，Ｄ
０１ｙ
，Ｄ
０１ｚ
）、Ｄ
０２
（Ｄ
０２ｘ
，Ｄ
０２ｙ
，Ｄ
０２ｚ
）、Ｄ
０３
（Ｄ
０３ｘ
，Ｄ
０３ｙ
，Ｄ
０３ｚ
）が、基準支保におけるＤ１とＤ２とＤ３との３つの点の基準支保座標系Ｘ
０
での座標であり、Ｄ
１１
（Ｄ
１１ｘ
，Ｄ
１１ｙ
，Ｄ
１１ｚ
）、Ｄ
１２
（Ｄ
１２ｘ
，Ｄ
１２ｙ
，Ｄ
１２ｚ
）、Ｄ
１３
（Ｄ
１３ｘ
，Ｄ
１３ｙ
，Ｄ
１３ｚ
）が、対象支保におけるＤ１とＤ２とＤ３との３つの点のＸ
０
での座標であると想定して、ベクトルＤ
０１
Ｄ
０２
、Ｄ
０２
Ｄ
０３
の基準支保座標系Ｘ
０
での法線ベクトルｎ
０
を構築する場合、ｎ
０＝
Ｄ
０１
Ｄ
０２
×Ｄ
０２
Ｄ
０３
となり、ベクトルＤ
１１
Ｄ
１２
、Ｄ
１２
Ｄ
１３
の基準支保座標系Ｘ
０
での法線ベクトルｎ
１
を構築する場合、ｎ
１＝
Ｄ
１１
Ｄ
１２
×Ｄ
１２
Ｄ
１３
となるステップＳ４－１と、
【００１０】
Ｄ
０１
を通りｎ
０
をベクトル方向としてＤ４の点を構築する場合、基準支保座標系Ｘ
０
でのベクトルはＤ
０４
＝ｎ
０
＋Ｄ
０１
となり、Ｄ
１１
を通りｎ
１
をベクトル方向としてＤ４’の点を構築する場合、基準支保座標系Ｘ
０
でのベクトルはＤ
１４
＝ｎ
１
＋Ｄ
１１
となるステップＳ４－２と、
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許