基于激光遥感的煤矿瓦斯巡检机器人及巡检方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112394047A(43)申请公布日2021.02.23(21)申请号202010992486.7(22)申请日2020.09.21(71)申请人北京龙德时代技术服务有限公司地址100010北京市海淀区苏州街1号9层158(72)发明人毛允德孙长春郑厚发张守福刘礴尹志军王磊高扬张智华叶姗苏陆赵庆甘吉平霍城延卢凯(51)Int.Cl.G01N21/39(2006.01)G01S17/42(2006.01)G01S7/48(2006.01)G01J5/00(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图4页(54)发明名称基于激光遥感的煤矿瓦斯巡检机器人及巡检方法(57)摘要本发明实施例公开了一种基于激光遥感的煤矿瓦斯巡检机器人及巡检方法，包括带有测距功能的激光遥感装置、控制激光遥感装置纵向旋转的纵向旋转装置及中央处理器；激光遥感装置同步采集检测区域的气体浓度信息与纵向距离信息，对气体浓度信息进行监控，从纵向距离信息中筛选出离顶距离信息；中央处理器使用纵向距离信息与离顶距离信息通过三角函数关系得到相对距离信息，再由激光遥感装置坐标为坐标起点，经过空间坐标系的坐标换算，得到采集位置坐标。本发明基于采集点在空间坐标系中的坐标与三轴位移矢量得到采集点的空间坐标信息，实现了大范围瓦斯监控与空间坐标定位的完美融合，因瓦斯多漂浮在巷道顶部，使本发明技术能够更好的运用。CN112394047ACN112394047A权利要求书1/2页1.一种基于激光遥感的煤矿瓦斯巡检机器人，其特征在于：包括带有测距功能的激光遥感装置、控制激光遥感装置纵向旋转的纵向旋转装置及中央处理器，所述激光遥感装置、纵向旋转装置均电连接中央处理器；激光遥感装置同步采集检测区域的气体浓度信息与纵向距离信息，对气体浓度信息进行监控，从纵向距离信息中筛选出离顶距离信息；中央处理器使用纵向距离信息与离顶距离信息通过三角函数关系得到相对距离信息与纵向倾角a，再由激光遥感装置坐标为坐标起点，基于空间坐标位移换算得到采集位置坐标。2.根据权利要求1所述的基于激光遥感的煤矿瓦斯巡检机器人，其特征在于：所述激光遥感装置包括激光发射器、激光接收器及遥感控制处理模块，所述激光发射器、激光接收器均电连接遥感控制处理模块；所述遥感控制处理模块包括信号处理器、间距提取子模块、A/D转换模块，所述间距提取子模块、A/D转换模块均电连接信号处理器。3.根据权利要求2所述的基于激光遥感的煤矿瓦斯巡检机器人，其特征在于：所述激光发射器设有至少一个可调谐半导体激光器与信号发生器，所述可调谐半导体激光器发出对应检测气体吸收峰值波长的激光，所述信号发生器电连接可调谐半导体激光器。4.根据权利要求2所述的基于激光遥感的煤矿瓦斯巡检机器人，其特征在于：所述激光接收器包括接收透镜、光电探测器及暗室，所述接收透镜与光电探测器分别设置在暗室的两侧，所述光电探测器设置在接收透镜的聚光处。5.根据权利要求2所述的基于激光遥感的煤矿瓦斯巡检机器人，其特征在于：所述激光遥感装置设有温度遥感模块，所述温度遥感模块电连接遥感控制处理模块。6.根据权利要求1所述的基于激光遥感的煤矿瓦斯巡检机器人，其特征在于：所述纵向旋转装置包括纵向伺服电机、纵向伺服电机控制器、第一连接件，所述第一连接件的两端分别连接激光遥感装置与纵向伺服电机，所述纵向伺服电机电连接纵向伺服电机控制器，所述纵向伺服电机控制器电连接中央处理器。7.根据权利要求6所述的基于激光遥感的煤矿瓦斯巡检机器人，其特征在于：所述纵向旋转装置上设有水平测距装置与水平旋转装置，所述水平测距装置与水平旋转装置均电连接中央处理器，所述水平旋转装置的旋转端固定连接位于纵向旋转装置底部的基座。8.根据权利要求1所述的基于激光遥感的煤矿瓦斯巡检机器人，其特征在于：所述纵向旋转装置的旋转方向前后两侧均设有红外热成像装置，所述红外热成像装置电连接中央控制器。9.一种基于激光遥感的煤矿瓦斯巡检方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、激光遥感装置在旋转角度区间范围内往复旋转，同步采集气体浓度信息与纵向距离信息，分析纵向距离信息得到纵向距离L，分析气体浓度信息得到气体浓度并监控；S2、激光遥感装置筛选出最小的纵向距离信息作为离顶距离信息，得到离顶距离D；S3、中央处理器将纵向距离L与离顶距离D根据三角函数关系得到平移距离S与纵向倾角a；S4、激光遥感装置坐标(x，y，z)结合平移距离S、离顶距离D、纵向倾角a，基于空间坐标位移换算关系得到移动后的采集位置坐标(x1，y1，z1)。2CN112394047A权利要求书2/2页10.根据权利要求9所述的基于激光遥感的煤矿瓦斯巡检方法，其特征在于：在所述步骤S1之前，水平旋转装置控制纵向旋转