专利名称：基于极坐标积分的矿用智能巷道断面测量装置及方法
技术领域：
本发明属于矿井检测技术领域，特别涉及一种基于极坐标积分的矿用智能巷道断面测量装置及方法。
背景技术：
目前，市面上普遍用于巷道断面周长、面积测量的勘测设备，体积都比较庞大，检测方式过于繁琐，不便于携带和操作，由于其检测过程缓慢且实时性不高，导致检测数据误差大，难以作为精确的参考依据。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种基于极坐标积分的矿用智能巷道断面测量装置及方法，以达到实时对煤矿井下巷道断面的面积、周长测量，简化检测装置，简化测量操作，提高检测效率的目的。一种基于极坐标积分的矿用智能巷道断面测量装置，包括激光测距传感器单元和主处理器单元；其中，激光测距传感器单元包括激光测距传感器、步进电机和信号处理电路；主处理器单元包括电源模块和主处理器；其中激光测距传感器是用于向巷道断面发射激光并接收巷道断面所反射激光的装置；步进电机是用于带动激光测距传感器旋转的装置；信号处理电路是用于接收激光测距传感器发来的激光脉冲信号、激光传播速度计算激光测距传感器与巷道断面之间距离的装置；主处理器是用于根据激光测距传感器与巷道断面之间距离、激光测距传感器旋转角度，通过极坐标积分计算巷道周长和面积，并控制步进电机旋转速度的装置。采用基于极坐标积分的矿用智能巷道断面测量装置进行测量的方法，包括如下步骤步骤I、启动装置，采用激光测距传感器的激光探头对巷道断面进行测量，即激光测距传感器发射并接收激光；步骤2、采用信号处理电路根据接收的激光脉冲信号、激光传播速度计算激光测距传感器与巷道断面之间距离；步骤3、采用主处理器控制步进电机轴的转速，所述的转速范围为100° /s 200° /s，并设定激光测距传感器每次测量的时间间隔，时间间隔范围为O. Is O. 2s ;步骤4、采用主处理器单元根据每次测量的激光测距传感器与巷道断面之间距离、激光测距传感器旋转角度，获得激光测距传感器所扫过的曲边扇形的微元面积和扇形弧长，并计算巷道断面周长和面积；通过步进电机控制测量角度，利用曲边扇形面积和周长的极坐标积分，获得激光测距传感器所扫过的曲边扇形的微元面积dA和扇形弧长dl，整个断面的面积和周长由dA和dl求和得到，公式如下
权利要求
1.一种基于极坐标积分的矿用智能巷道断面测量装置，其特征在于包括激光测距传感器单元和主处理器单元；其中，激光测距传感器单元包括激光测距传感器、步进电机和信号处理电路；主处理器单元包括电源模块和主处理器；其中 激光测距传感器是用于向巷道断面发射激光并接收巷道断面所反射激光的装置； 步进电机是用于带动激光测距传感器旋转的装置； 信号处理电路是用于接收激光测距传感器发来的激光脉冲信号、激光传播速度计算激光测距传感器与巷道断面之间距离的装置； 主处理器是用于根据激光测距传感器与巷道断面之间距离、激光测距传感器旋转角度，通过极坐标积分计算巷道周长和面积，并控制步进电机旋转速度的装置。
2.采用权利要求I所述的基于极坐标积分的矿用智能巷道断面测量装置进行测量的方法，其特征在于包括如下步骤 步骤I、启动装置，采用激光测距传感器的激光探头对巷道断面进行测量，即激光测距传感器发射并接收激光； 步骤2、采用信号处理电路根据接收的激光脉冲信号、激光传播速度计算激光测距传感器与巷道断面之间距离； 步骤3、采用主处理器控制步进电机轴的转速，所述的转速范围为100° /s 200° /s，并设定激光测距传感器每次测量的时间间隔，时间间隔范围为O. Is O. 2s ; 步骤4、采用主处理器单元根据每次测量的激光测距传感器与巷道断面之间距离、激光测距传感器旋转角度，获得激光测距传感器所扫过的曲边扇形的微元面积和扇形弧长，并计算巷道断面周长和面积； 通过步进电机控制测量角度，利用曲边扇形面积和周长的极坐标积分，获得激光测距传感器所扫过的曲边扇形的微元面积dA和扇形弧长dl，整个断面的面积和周长由dA和dl求和得到，公式如下
全文摘要
本发明一种基于极坐标积分的矿用智能巷道断面测量装置及方法，属于矿井检测技术领域，该装置包括激光测距传感器单元和主处理器单元；其中，激光测距传感器单元包括激光测距传感器、步进电机和信号处理电路；主处理器单元包括电源模块和主处理器，本发明借助嵌入式技术、电子集成技术、激光检测技术等手段，突破了传统勘测设备巷道断面测量误差大、快速性不强等问题。
文档编号G01B11/28GK102980558SQ20121052407
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年12月7日
发明者付华, 顾东, 邵良杉, 王雨虹, 徐耀松, 谢国民, 闫孝姮, 卢万杰, 魏林, 阎馨, 贺爱萍, 王伟丽, 谢森 申请人:辽宁工程技术大学