一种矿用轨道检测的装置的制作方法

1.本实用新型涉及矿用轨道检测相关技术领域，具体为一种矿用轨道检测的装置。


背景技术：

2.矿用单轨吊运输作为一种新的运输方式，克服了卡轨车运输条件限制，实现多条巷道连通使用，可以在多弯道、多起伏的巷道中应用，灵活性和适应性都较强。使用单轨吊运输，改善了运输环境、提高了运输效率、保证了运输安全。轨道作为单轨吊的承重装置，承受单轨吊自重和起吊物体重力，轨道的状况将直接影响到单轨吊的稳定性和使用寿命。由于制造、安装的精度难以保证，且受磨损等因素的影响，轨道在使用过程中可能出现扭曲现象，轨道的连接点可能出现错位的现象。轨道扭曲和连接点错位现象的发生，在很大程度上影响着单轨吊的使用寿命，同时也对单轨吊的安全工作状态构成威胁。轨道扭曲或者连接点错位严重时，单轨吊在行驶中可能发生脱轨，造成重大的安全事故。
3.目前，常用的检测方法是人工目测，人工目测的方法提高了人力成本，但是这种检测方法只能采用定期巡检的方式，这种定期巡检容易漏掉存在隐患的地方，无法实现对轨道的实时监测，提供方便不能及时发现问题，导致工人对轨道状态检修不够精准及时，为此，提出一种矿用轨道检测的装置。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种矿用轨道检测的装置，以解决上述背景技术中提出的人工目测的方法提高了人力成本，但是这种检测方法只能采用定期巡检的方式，这种定期巡检容易漏掉存在隐患的地方，无法实现对轨道的实时监测，提供方便不能及时发现问题，导致工人对轨道状态检修不够精准及时的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种矿用轨道检测的装置，包括信息捕捉模块、信息计算模块、处理模块和输出模块，所述信息捕捉模块与所述信息计算模块连接，所述信息计算模块与所述处理模块连接，所述处理模块与所述输出模块连接，所述处理模块包括检测单元和存储单元，所述信息计算模块包括惯组机构，所述处理模块包括微型电脑。
6.作为优选，上述所述惯组机构包括石英挠性加速度计、光纤陀螺仪、水平电子仪和惯组测量单元，所述惯组机构通过惯性基准法测量轨道几何参数。
7.作为优选，上述所述石英挠性加速度计是为了测量得到单轨吊车运动线加速度信息ax、ay和az，ax就是x轴方向的单轨吊车运动加速度值，ay就是y轴方向的单轨吊车运动加速度值，az就是z轴方向的单轨吊车运动加速度值。
8.作为优选，上述所述光纤陀螺仪是为了测量得到单轨吊车运动角速度信息gx、gy和gz，gx就是x轴方向的单轨吊车运动角速度值，gy就是y轴方向的单轨吊车运动角速度值，gz就是z轴方向的单轨吊车运动角速度值。
9.作为优选，上述所述微型电脑采集惯组原始数据和外部位置信息，进行数据处理
后提供实时轨道各项数据及报警信息。
10.作为优选，上述所述输出模块的输出信息包括垂直错台、水平错台、轨道扭曲、垂向弯曲和轨道弯曲。
11.作为优选，上述所述惯组机构获取的数据包括水平方向角、倾斜角、横滚角、角速度和加速度数据。
12.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
13.本实用新型安装到矿用单轨吊机车上，在单轨吊运行的过程中实时获取外部提供的位置信息，从惯组的加速度计、陀螺仪和电子水平仪获取数据，微型电脑的程序利用惯性基准法计算出垂直错台，水平错台，轨道扭曲，垂向弯曲，轨道弯曲信息，机车获取到轨道实时状态后，根据轨道的实时状态调整机车行驶状态，如正常行驶、减速行驶或者停车，节省了人员成本，实现了轨道状态的实时监测与及时报警，为工人对轨道状态检修提供方便，更加精准及时，采用自主测量和精密测量的惯组和完善的算法，保证了数据的准确性，实时性。
附图说明
14.图1为本实用新型的检测流程图；
15.图2为本实用新型的惯组的工作流程图；
16.图3为本实用新型的惯组模块的结构示意图。
具体实施方式
17.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
18.实施例
19.请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：一种矿用轨道检测的装置，包括信息捕捉模块、信息计算模块、处理模块和输出模块，信息捕捉模块与信息计算模块连接，信息计算模块与处理模块连接，处理模块与输出模块连接，微型电脑采集惯组原始数据和外部位置信息，进行数据处理后提供实时轨道各项数据及报警信息，处理模块包括检测单元和存储单元，轨道的实时状态可以通过环网传输到集控室，集控室收到数据后实时显示，完成对轨道的实时状态的存储。可以实现查询整个轨道的实时状态，也可以实现查询某一个点位不同时间的状态，反映出这一点位轨道状态随时间的变化，为人工检修提供数据依据，减小劳动强度的同时，避免了疏漏。
20.信息计算模块包括惯组机构，惯组机构包括石英挠性加速度计、光纤陀螺仪、水平电子仪和惯组测量单元，惯组机构获取的数据包括水平方向角、倾斜角、横滚角、角速度和加速度数据，石英挠性加速度计是为了测量得到单轨吊车运动线加速度信息ax、ay和az，ax就是x轴方向的单轨吊车运动加速度值，ay就是y轴方向的单轨吊车运动加速度值，az就是z轴方向的单轨吊车运动加速度值，惯组机构通过惯性基准法测量轨道几何参数，光纤陀螺仪是为了测量得到单轨吊车运动角速度信息gx、gy和gz，gx就是x轴方向的单轨吊车运动角
速度值，gy就是y轴方向的单轨吊车运动角速度值，gz就是z轴方向的单轨吊车运动角速度值，经过误差补偿和坐标转换后，依据捷联系统在地理坐标系中的机械编排方程，采用四元数算法实时计算单轨吊车的姿态φ、θ和航向ψ。惯组解算的位置(速度)等信息输送到滤波器中，与位置信息组合进行组合解算，采用卡尔曼滤波技术估计位置、航向和姿态误差，并进行内部误差修正，同时将估计出的陀螺仪和加速度计误差传送给惯组测量单元进行误差补偿，惯性基准法是测量系统在运动的车体内用惯组设备建立一个惯性参考基准，利用惯组设备及其它传感器测量运动载体的姿态、位置、速度以及加速度等信息。
21.处理模块包括微型电脑，微型电脑包括工控主板cpu，工控主板cpu是e3950，1.6ghz主频，8g内存，128g硬盘，windows64位操作系统，信息融合单元输入姿态φ、θ和航向ψ，以及加速度计原始信息和电子水平仪二维姿态信息，融合计算输出轨道的垂直错台、水平错台、轨道扭曲、垂向弯曲和轨道弯曲信息。
22.工作原理或者结构原理，使用时，本实用新型安装于矿用的单轨吊机车上，在单轨吊运行的过程中，对轨道进行实时监测，信息捕捉模块包括rs485接口，通过rs485接口获取外部提供的位置信息，外部提供的实时位置信息被惯组机构接收，惯组机构具有自主测量和精密测量的特性，使其在轨道精密测量领域应用广泛，尤其在轨道几何参数测量领域，以惯组设备为主要传感器的惯性基准法是国际上普遍使用的轨道检测技术方法，惯性基准法是测量系统在运动的车体内用惯组设备建立一个惯性参考基准，利用惯组设备及其它传感器测量运动载体的姿态、位置、速度以及加速度等信息。
23.惯组机构的石英挠性加速度计测量得到单轨吊车运动线加速度信息ax、ay和az，光纤陀螺仪测量得到单轨吊车运动角速度信息gx、gy和gz，经过误差补偿和坐标转换后，依据捷联系统在地理坐标系中的机械编排方程，采用四元数算法实时计算单轨吊车的姿态φ、θ和航向ψ。惯组解算的位置(速度)等信息输送到滤波器中，与位置信息组合进行组合解算，采用卡尔曼滤波技术估计位置、航向和姿态误差，并进行内部误差修正，同时将估计出的陀螺仪和加速度计误差传送给惯组测量单元进行误差补偿。
24.信息融合单元输入姿态φ、θ和航向ψ，以及加速度计原始信息和电子水平仪二维姿态信息，利用惯性基准法计算出垂直错台，水平错台，轨道扭曲，垂向弯曲，轨道弯曲信息，微型电脑包括工控主板cpu，工控主板cpu是e3950，1.6ghz主频，8g内存，128g硬盘，windows64位操作系统，采集惯组原始数据和外部位置信息，进行数据处理后提供实时轨道垂直错台、水平错台、轨道扭曲、垂向弯曲和轨道弯曲数据及报警信息，在微型电脑中设定了垂直错台、水平错台、轨道扭曲、垂向弯曲和轨道弯曲这五个参数的阈值，当实时数据超出设定阈值时，可以输出报警信号，及时提醒机车和相关工作人员，机车获取到轨道实时状态后，根据轨道的实时状态调整机车行驶状态，如正常行驶、减速行驶或者停车。
25.轨道的实时状态可以通过环网传输到集控室，集控室收到数据后实时显示和存储，可以实现查询整个轨道的实时状态，也可以实现查询某一个点位不同时间的状态，反映出这一点位轨道状态随时间的变化。为人工检修提供数据依据，减小劳动强度的同时，避免了疏漏，本实用新型节省了人员成本，实现了轨道状态的实时监测与及时报警，可以为单轨吊安全行驶提供数据依据，为工人对轨道状态检修提供方便。采用自主测量和精密测量的惯组，成熟稳定的工控主机和windows系统，完善的算法，保证了数据的准确性，实时性。实现单轨吊轨道的状态在单轨吊运行过程中的实时检测，实时反馈并记录轨道的状态，工人
根据反馈的实时状态进行及时查验或者检修，将实时状态反馈给单轨吊控制器，单轨吊控制器根据轨道的状态进行车速调整甚至停机。
26.矿用轨道检测的装置的使用方法，包括以下步骤：
27.s1、信息采集：安装于单轨吊机车上，在单轨吊运行的过程中，通过rs485接口获取外部提供的位置信息，对轨道进行实时监测；
28.s2、惯组对信息进行计算：根据被捕捉的位置信息，通过惯组机构对位置信息进行计算，惯组机构具有自主测量和精密测量的特性，使其在轨道精密测量领域应用广泛，尤其在轨道几何参数测量领域，以惯组设备为主要传感器的惯性基准法是国际上普遍使用的轨道检测技术方法。惯性基准法是测量系统在运动的车体内用惯组设备建立一个惯性参考基准，利用惯组设备及其它传感器测量运动载体的姿态、位置、速度以及加速度等信息，显示通过石英挠性加速度计测量得到单轨吊车运动线加速度信息ax、ay和az，通过光纤陀螺仪测量得到单轨吊车运动角速度信息gx、gy和gz，依据机械编排方程，采用四元数算法实时计算单轨吊车的姿态φ、θ和航向ψ，信息输送到滤波器中，与位置信息组合进行组合解算，采用卡尔曼滤波技术估计位置、航向和姿态误差，同时将估计出的陀螺仪和加速度计误差传送给惯组测量单元进行误差补偿；
29.s3、对惯组输出信息进行处理：将惯组机构中得到的信息融合单元输入姿态φ、θ和航向ψ，以及加速度计原始信息和电子水平仪二维姿态信息，采集惯组原始数据和外部位置信息，利用惯性基准法，融合计算输出轨道的垂直错台、水平错台、轨道扭曲、垂向弯曲和轨道弯曲信息以及报警信息，在微型电脑中设定了垂直错台、水平错台、轨道扭曲、垂向弯曲和轨道弯曲这五个参数的阈值，当实时数据超出设定阈值时，可以输出报警信号，及时提醒机车和相关工作人员；
30.s4、信息储存：根据轨道的实时状态通过环网传输到集控室，集控室收到数据后实时显示和存储，可以实现查询整个轨道的实时状态。也可以实现查询某一个点位不同时间的状态，反映出这一点位轨道状态随时间的变化。为人工检修提供数据依据，减小劳动强度的同时，避免了疏漏；
31.s5、信息输出：机车获取到轨道实时状态后，根据轨道的实时状态调整机车行驶状态，如正常行驶、减速行驶或者停车。
32.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种矿用轨道检测的装置，其特征在于：包括信息捕捉模块、信息计算模块、处理模块和输出模块，所述信息捕捉模块与所述信息计算模块连接，所述信息计算模块与所述处理模块连接，所述处理模块与所述输出模块连接，所述处理模块包括检测单元和存储单元，所述信息计算模块包括惯组机构，所述处理模块包括微型电脑。2.根据权利要求1所述的一种矿用轨道检测的装置，其特征在于：所述惯组机构包括石英挠性加速度计、光纤陀螺仪、水平电子仪和惯组测量单元，所述惯组机构通过惯性基准法测量轨道几何参数。3.根据权利要求2所述的一种矿用轨道检测的装置，其特征在于：所述石英挠性加速度计是为了测量得到单轨吊车运动线加速度信息ax、ay和az，ax就是x轴方向的单轨吊车运动加速度值，ay就是y轴方向的单轨吊车运动加速度值，az就是z轴方向的单轨吊车运动加速度值。4.根据权利要求2所述的一种矿用轨道检测的装置，其特征在于：所述光纤陀螺仪是为了测量得到单轨吊车运动角速度信息gx、gy和gz，gx就是x轴方向的单轨吊车运动角速度值，gy就是y轴方向的单轨吊车运动角速度值，gz就是z轴方向的单轨吊车运动角速度值。5.根据权利要求1所述的一种矿用轨道检测的装置，其特征在于：所述微型电脑采集惯组原始数据和外部位置信息，进行数据处理后提供实时轨道各项数据及报警信息。6.根据权利要求1所述的一种矿用轨道检测的装置，其特征在于：所述输出模块的输出信息包括垂直错台、水平错台、轨道扭曲、垂向弯曲和轨道弯曲。7.根据权利要求1所述的一种矿用轨道检测的装置，其特征在于：所述惯组机构获取的数据包括水平方向角、倾斜角、横滚角、角速度和加速度数据。

技术总结
本实用新型公开了一种矿用轨道检测的装置，包括信息捕捉模块、信息计算模块、处理模块和输出模块，信息捕捉模块与信息计算模块连接，信息计算模块与处理模块连接，处理模块与输出模块连接，处理模块包括检测单元和存储单元，信息计算模块包括惯组机构，处理模块包括微型电脑，本实用新型安装到单轨吊机车上，在单轨吊运行的过程中实时获取外部提供的位置信息，从惯组的加速度计、陀螺仪和电子水平仪获取数据，微型电脑的程序利用惯性基准法计算出垂直错台，水平错台，轨道扭曲，垂向弯曲，轨道弯曲信息，机车获取到轨道实时状态后，根据轨道的实时状态调整机车行驶状态，如正常行驶、减速行驶或者停车，节省了人员成本。节省了人员成本。节省了人员成本。


技术研发人员：冯世通 任永力 于澄泽 李富强 马德奥 马一飞
受保护的技术使用者：冀凯河北机电科技有限公司
技术研发日：2022.12.07
技术公布日：2023/3/16