本發(fā)明涉及測(cè)量檢測(cè)，特別涉及一種基于激光跟蹤的低速動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

1、礦井提升機(jī)是礦區(qū)的關(guān)鍵設(shè)備，負(fù)責(zé)井下與地面之間的物資和人員運(yùn)輸。盡管安裝牢固，但礦井提升機(jī)在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中會(huì)因多種因素導(dǎo)致設(shè)備的位移和變形。礦井工業(yè)廣場(chǎng)的沉降、帷幕注漿的不均勻抬升，以及設(shè)備長(zhǎng)期使用的磨損和超重提升，都會(huì)影響提升機(jī)的正常運(yùn)行。這些變形和位移不僅影響設(shè)備的工作效率，還可能帶來嚴(yán)重的安全隱患。因此，對(duì)礦井提升機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)軌跡和姿態(tài)進(jìn)行精確測(cè)量，對(duì)于確保礦井安全生產(chǎn)至關(guān)重要。

2、傳統(tǒng)的礦井提升機(jī)姿態(tài)測(cè)量方法主要依賴于人工布設(shè)檢測(cè)點(diǎn)，利用經(jīng)緯儀或全站儀進(jìn)行測(cè)量。這些方法存在以下不足：

3、（1）檢測(cè)點(diǎn)位置和精度難以控制：人為布設(shè)檢測(cè)點(diǎn)的位置和精度難以保證，導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確。

4、（2）數(shù)據(jù)解算精度低：測(cè)量點(diǎn)的位置不夠精準(zhǔn)，影響最終數(shù)據(jù)解算的準(zhǔn)確性。

5、（3）測(cè)量作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)：傳統(tǒng)方法需要較長(zhǎng)的測(cè)量和數(shù)據(jù)處理時(shí)間，影響礦井的正常生產(chǎn)。

6、（4）環(huán)境適應(yīng)性差：礦井環(huán)境復(fù)雜，傳統(tǒng)測(cè)量設(shè)備易受振動(dòng)、粉塵等因素影響，增加了測(cè)量誤差。

7、而激光跟蹤技術(shù)作為一種高精度測(cè)量手段，具有以下優(yōu)勢(shì)：

8、（1）高精度：激光跟蹤儀可以實(shí)現(xiàn)亞毫米級(jí)的測(cè)量精度，顯著高于傳統(tǒng)方法。

9、（2）實(shí)時(shí)測(cè)量：激光跟蹤儀能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量和數(shù)據(jù)處理，大大提高了測(cè)量效率。

10、（3）自動(dòng)化程度高：激光跟蹤儀自動(dòng)化程度高，減少了人為因素的干擾，保證了數(shù)據(jù)的可靠性。

11、（4）環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)：激光跟蹤儀能夠在復(fù)雜的礦井環(huán)境中保持高精度測(cè)量，適應(yīng)性強(qiáng)。

12、為此，本申請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)了一種基于激光跟蹤的低速動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法，以解決礦井提升機(jī)姿態(tài)測(cè)量精度低、效率低的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種基于激光跟蹤的低速動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法。

2、一種基于激光跟蹤的低速動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量系統(tǒng)，包括測(cè)量機(jī)器人、激光跟蹤儀、臨時(shí)控制點(diǎn)、目標(biāo)靶球、數(shù)據(jù)處理單元和精度評(píng)估模塊；

3、所述測(cè)量機(jī)器人用于架設(shè)在臨時(shí)控制點(diǎn)上，引入?yún)⒖甲鴺?biāo)系，并實(shí)現(xiàn)參考坐標(biāo)系與激光跟蹤儀測(cè)量坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換；

4、所述激光跟蹤儀設(shè)置為等時(shí)間間隔測(cè)量模式，用于獲取目標(biāo)物體的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)軌跡，數(shù)據(jù)輸出間隔不大于0.1秒；

5、所述臨時(shí)控制點(diǎn)布設(shè)在地面、電箱、鋼架和墻體這些穩(wěn)定裝置上，提供測(cè)量參考基準(zhǔn)；

6、所述目標(biāo)靶球通過磁環(huán)基座固定在待測(cè)物體上，用于測(cè)量目標(biāo)物體的空間位置；

7、所述數(shù)據(jù)處理單元用于處理測(cè)得的軌跡數(shù)據(jù)，并采用最小二乘擬合算法進(jìn)行軌跡擬合與處理，計(jì)算目標(biāo)物體的空間位置和姿態(tài)參數(shù)；

8、所述精度評(píng)估模塊用于對(duì)擬合軌跡與實(shí)際軌跡進(jìn)行精度評(píng)估，計(jì)算軌跡點(diǎn)與擬合軌跡的偏離值，以評(píng)估測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

9、一種基于激光跟蹤的低速動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量方法，包括以下步驟：

10、s1，在待測(cè)區(qū)域布設(shè)若干臨時(shí)控制點(diǎn)，確保測(cè)量的全面性和精確性；

11、s1.1，根據(jù)待測(cè)區(qū)域的具體情況，在地面、電箱、鋼架和墻體這些穩(wěn)定裝置上布設(shè)臨時(shí)控制點(diǎn)；

12、s1.2，對(duì)布設(shè)的臨時(shí)控制點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記和記錄，確保后續(xù)測(cè)量過程中能夠準(zhǔn)確找到這些控制點(diǎn)的位置；

13、s2，使用測(cè)量機(jī)器人架設(shè)在臨時(shí)控制點(diǎn)上，引入?yún)⒖甲鴺?biāo)系，實(shí)現(xiàn)參考坐標(biāo)系與激光跟蹤儀測(cè)量坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換；

14、s2.1，將測(cè)量機(jī)器人架設(shè)在臨時(shí)控制點(diǎn)之一上，進(jìn)行初始定位和校準(zhǔn)；

15、s2.2，通過測(cè)量機(jī)器人引入?yún)⒖甲鴺?biāo)系，并將其與激光跟蹤儀的測(cè)量坐標(biāo)系進(jìn)行聯(lián)測(cè)與轉(zhuǎn)換；

16、s2.3，對(duì)測(cè)量機(jī)器人進(jìn)行校準(zhǔn)和調(diào)整，確保其能夠準(zhǔn)確測(cè)量和記錄控制點(diǎn)的位置；

17、s3，設(shè)置激光跟蹤儀為等時(shí)間間隔測(cè)量模式，數(shù)據(jù)輸出間隔不大于0.1秒，獲取目標(biāo)物體的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)軌跡；

18、s3.1，將激光跟蹤儀設(shè)置為等時(shí)間間隔測(cè)量模式，數(shù)據(jù)輸出間隔不大于0.1秒；

19、s3.2，將激光跟蹤儀對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)物體，確保其能夠在目標(biāo)物體運(yùn)動(dòng)過程中持續(xù)跟蹤并記錄其位置變化；

20、s4，根據(jù)測(cè)得的軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行軌跡擬合與處理，計(jì)算目標(biāo)物體的空間位置和姿態(tài)參數(shù)；

21、s4.1，將激光跟蹤儀測(cè)得的坐標(biāo)序列導(dǎo)入數(shù)據(jù)處理單元；

22、s4.2，采用最小二乘擬合算法對(duì)軌跡點(diǎn)進(jìn)行擬合，計(jì)算軌跡方程；

23、s4.3，根據(jù)擬合結(jié)果，計(jì)算軌跡點(diǎn)與擬合軌跡的偏離值；

24、s5，對(duì)擬合軌跡與實(shí)際軌跡進(jìn)行精度評(píng)估，確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性；

25、s5.1，對(duì)擬合后的軌跡與實(shí)際測(cè)量軌跡進(jìn)行對(duì)比分析；

26、s5.2，計(jì)算軌跡點(diǎn)與擬合軌跡的偏離值，評(píng)估測(cè)量精度。

27、本發(fā)明的有益效果是：

28、本發(fā)明通過采用激光跟蹤儀測(cè)量提升機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)軌跡，擬合測(cè)量數(shù)據(jù)，獲取提升機(jī)主軸的空間姿態(tài)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)提升機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的精確評(píng)估，確保礦區(qū)生產(chǎn)的安全和穩(wěn)定。

技術(shù)特征：

1.一種基于激光跟蹤的低速動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量系統(tǒng)，包括測(cè)量機(jī)器人、激光跟蹤儀、臨時(shí)控制點(diǎn)、目標(biāo)靶球、數(shù)據(jù)處理單元和精度評(píng)估模塊，其特征在于：

2.一種基于激光跟蹤的低速動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量方法，利用權(quán)利要求1所述的基于激光跟蹤的低速動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于激光跟蹤的低速動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量方法，其特征在于，所述s1具體為：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于激光跟蹤的低速動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量方法，其特征在于，所述s2具體為：

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于激光跟蹤的低速動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量方法，其特征在于，所述s3具體為：

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于激光跟蹤的低速動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量方法，其特征在于，所述s4具體為：

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于激光跟蹤的低速動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量方法，其特征在于，所述s5具體為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及測(cè)量檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于激光跟蹤的低速動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法，包括測(cè)量機(jī)器人、激光跟蹤儀、臨時(shí)控制點(diǎn)、目標(biāo)靶球、數(shù)據(jù)處理單元和精度評(píng)估模塊。通過采用激光跟蹤儀測(cè)量提升機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)軌跡，擬合測(cè)量數(shù)據(jù)，獲取提升機(jī)主軸的空間姿態(tài)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)提升機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的精確評(píng)估，確保礦區(qū)生產(chǎn)的安全和穩(wěn)定。

技術(shù)研發(fā)人員：彭鵬,李秋,張廣興,張焱,王君杰,王忠良
受保護(hù)的技術(shù)使用者：通用技術(shù)集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8