具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必需具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本实施例提供一种液压支架顶梁与采煤机滚筒防碰撞预警装置，如图1-6所示，主要包括：移动式监测预警装置1、激光接收装置2；

具体的，所述移动式监测预警装置1主要包括：承载箱11、旋转式激光测距仪12、基准座13、第一铰接耳板14、行走支撑板15、行走轮16、支撑轮17、轮轴18、数据存储模块19、计算模块110、控制模块111、预警模块112；

所述激光接收装置2主要包括：固定板21、激光接收模块22；

具体的，所述旋转式激光测距仪12与第一铰接耳板14为铰接结构，旋转式激光测距仪12的旋转轴与第一铰接耳板14的外表面垂直；

所述第一铰接耳板14与承载箱11为固定连接；

所述基准座13位于旋转式激光测距仪12的正下方，并且与承载箱11为固定连接；

所述行走支撑板15与承载箱11为固定连接；

所述轮轴18位于两块行走支撑板15之间，并且轮轴18的两端分别与行走轮16连接，使行走轮16可以绕轮轴18的轴线方向旋转；

所述支撑轮17通过支撑座与行走支撑板15固定连接，且支撑轮17可以围绕支撑座旋转；

所述承载箱11采用中空结构，并且将数据存储模块19、计算模块110、控制模块111、预警模块112置于承载箱11内；

所述激光接收装置2通过固定板21固定在液压支架的顶梁上；

所述固定板21与激光接收模块22为固定连接；

所述移动式监测预警装置1放置在电缆槽上，见图6所示，当行走轮16与电缆槽的侧板接触时，行走轮6可以在电缆槽的侧板上滚动，带动移动式监测预警装置1移动。

具体的，所述移动式监测预警装置1设置四个行走轮16，四个支撑轮17，当电缆槽发生倾斜时，可以通过支撑轮17与电缆槽的侧板接触，从而使移动式监测预警装置1能够顺利移动。

所述旋转式激光测距仪12可以围绕其长轴方向进行360°自由旋转，并且具备激光测距与旋转角度测量功能；

具体的，首先将旋转式激光测距仪12自由旋转一定角度，使发射的激光束与基准座13对准，即旋转式激光测距仪12发射的激光束到基准座13的距离最短时，则认为旋转式激光测距仪12与基准座13对准，将这个对准点作为基准点，将旋转式激光测距仪12旋转180°，则可以确定此时旋转式激光测距仪12发射的激光束与承载箱11的上表面垂直，此时为监测预警的初始状态。

所述数据存储模块19采用无线接收装置接收旋转式激光测距仪12、激光接收模块22发射的数据。

所述固定板21采用强力磁铁固定在液压支架的顶梁上，并且使固定板21的长边与液压支架顶梁的长边平行（见图6）；

具体的，在激光接收模块22表面布设密集的激光感应带，激光感应带的长边与激光接收模块22的短边平行，并提前设置每条激光感应带到液压支架顶梁左端头的距离（图6中所示支架位置），当旋转式激光测距仪12发射的激光束与激光接收模块22表面的激光感应带接触时，则激光接收模块22可以确定激光束接触点到液压支架顶梁左端头的距离（图6中所示支架位置）。

由于采煤工作面一般均具有一定的倾斜角度与仰俯角，传统机器视觉监测方法或采用倾角传感器等测出的液压支架姿态、采煤机姿态均为绝对姿态，而液压支架顶梁与采煤机滚筒防碰撞预警需要获得液压支架与采煤机的相对姿态，为此，以旋转式激光测距仪12的旋转轴为坐标原点，以旋转式激光测距仪12与基准座13对准，并以此对准点为基准，将旋转式激光测距仪12旋转180°，此时旋转式激光测距仪12发射的激光束方向为y轴方向，将y轴的正方向向右侧旋转90°，则为x轴方向，坐标系见图6所示；

由于煤层一般均具有一定的倾斜角度与俯仰角度，从而导致采煤机与液压支架的相对姿态极易发生变化，因此，确定xoy坐标系为基准坐标系，即以采煤机和刮板输送机配套后的姿态为基准，判断液压支架相对于采煤机和刮板输送机姿态的变化；由于采煤机与刮板输送机的连接方式为硬连接，即y轴方向与采煤机滚筒的调整方向相同，且y轴与采煤机滚筒的相对距离为固定值，因此，通过确定旋转式激光测距仪12发射的激光束落在激光接收模块22上的位置，以及液压支架顶梁与旋转式激光测距仪12的垂直高度、相对旋转角度，便可以计算得出液压支架顶梁与采煤机滚筒的相对位置关系，从而可以确定液压支架顶梁与采煤机滚筒是否会发生碰撞，并通过计算模块110、控制模块111、预警模块112进行超前预测、预警。

本实施例还提供一种液压支架顶梁与采煤机滚筒防碰撞预警方法，见图7、图8所示，具体包括以下步骤：

S001，将移动式监测预警装置1放在电缆槽上，并在每台液压支架的顶梁上安装激光接收装置2，移动式监测预警装置1通过行走轮16在电缆槽上移动，移动式监测预警装置1的移动方向与采煤机割煤方向一致，且超前采煤机距离大于3m；

S002，移动式监测预警装置1在移动过程中由旋转式激光测距仪12向液压支架顶梁发射激光束，当液压支架顶梁上设置的激光接收装置2感应到旋转式激光测距仪12发射的激光束时，则由激光接收模块22向控制模块111发送指令，移动式监测预警装置1停止移动，进行液压支架顶梁与采煤机滚筒防碰撞检测；

S003，旋转式激光测距仪12旋转一定角度与基准座13对准，然后旋转180°，向液压支架顶梁上的激光接收模块22发射激光束，确定移动式监测预警装置1与激光接收装置2之间的距离，以及激光束落在激光接收模块22上的位置A，并将结果发送至数据存储模块19；

具体的，首先将旋转式激光测距仪12自由旋转一定角度，使发射的激光束与基准座13对准，即旋转式激光测距仪12发射的激光束到基准座13的距离最短时，则认为旋转式激光测距仪12与基准座13对准；将旋转式激光测距仪12旋转180°，此时，旋转式激光测距仪12发射的激光束落在激光接收模块22上的位置A，旋转式激光测距仪12可以测量得出OA的距离，根据激光接收模块22的提前预置信息，可以得出A点到液压支架顶梁前端D点的距离AD，将上述数据通过无线通信模块发送至数据存储模块19；

S004，将旋转式激光测距仪12旋转一定角度，得出旋转式激光测距仪12与液压支架顶梁的最短距离OB，以及旋转式激光测距仪12旋转的角度值∠AOB，并将结果发送至数据存储模块19；

具体的，首先将旋转式激光测距仪12左右各旋转一个微小角度，并判断旋转式激光测距仪12与液压支架顶梁之间的距离，向旋转式激光测距仪12与液压支架顶梁之间距离逐渐减小的方向继续旋转，此时，旋转式激光测距仪12与液压支架顶梁之间距离将先减少后增大，确定旋转式激光测距仪12与液压支架顶梁之间的最小距离点B（由于激光接收装置2的厚度很小，此处忽略激光接收装置2的厚度，即假设B点落在直线AD上），此时OB⊥AD，并记录旋转式激光测距仪12旋转的角度值∠AOB，将结果发送至数据存储模块19；

S005，计算模块110根据数据存储模块19的数据，计算得出D点到直线OA的最短距离；

具体的，由D点向直线OA做垂线DC，则直线DC与采煤机截割滚筒的旋转轴方向平行；根据相似三角形原理，则△OAB与△ADC为相似三角形，∠AOB=∠ADC，由于已经得出直线AD的长度，则DC=AD×cos∠AOB；

S006，对比OE与DC的长度，若OE＜DC，则采煤机滚筒在调高割煤时会与液压支架顶梁发生碰撞；若OE≥DC，则采煤机滚筒在调高割煤时不会与液压支架顶梁发生碰撞；为确保采煤机滚筒与液压支架顶梁不发生碰撞，留出300mm的安全距离，确定OE≥DC+300mm，则采煤机滚筒在调高割煤时不会与液压支架顶梁发生碰撞，否则将会发生碰撞；

S007，若OE＜DC+300mm，则计算模块110同时向控制模块111、预警模块112发出指令，采煤机停止割煤作业，同时发出声光报警；

S008，由液压支架控制系统对刮板输送机进行推移，推移完成后再次进行检测；

S009，若OE≥DC+300mm，则移动式监测预警装置1继续向前移动，重复步骤S002～S008。

以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。