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龙图腾网获悉西安科技大学申请的专利悬臂式掘进机超挖预警装置、方法、系统、设备及介质获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116241265B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-21发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211488908.2，技术领域涉及：E21D9/10；该发明授权悬臂式掘进机超挖预警装置、方法、系统、设备及介质是由张旭辉;万继成;张超;杜昱阳;雷孟宇;杨文娟;董征;陈鑫;郑西利;杨骏豪;麻兵设计研发完成，并于2022-11-25向国家知识产权局提交的专利申请。

本悬臂式掘进机超挖预警装置、方法、系统、设备及介质在说明书摘要公布了：本发明涉及一种悬臂式掘进机超挖预警装置、方法、系统、设备及介质，属于掘进机智能控制领域。方法包括：获取红外标靶图像和激光指向仪图像；根据所述红外标靶图像，确定截割头相对于掘进机机身的位姿；根据所述激光指向仪图像，确定掘进机机身相对于巷道的位姿；根据所述截割头相对于掘进机机身的位姿以及所述掘进机机身相对于巷道的位姿，确定截割头相对于巷道的位姿；根据所述截割头相对于巷道的位姿，判断掘进机的截割头是否超挖，进行超挖预警。本发明通过实时检测截割头在巷道的位置，并实时反馈给防爆计算机做出决策，大大提高了工作效率及巷道成型质量。

本发明授权悬臂式掘进机超挖预警装置、方法、系统、设备及介质在权利要求书中公布了：1.一种悬臂式掘进机超挖预警装置，其特征在于，包括：激光指向仪、红外标靶、防爆相机和防爆计算机； 所述红外标靶设置于掘进机的截割臂上；所述激光指向仪设置于所述掘进机后方的巷道顶部；所述防爆相机用于对所述红外标靶以及所述激光指向仪进行拍摄，得到红外标靶图像和激光指向仪图像； 所述防爆计算机，与所述防爆相机连接，用于： 对所述红外标靶图像和所述激光指向仪图像进行图像处理，得到处理后的红外标靶图像和处理后的激光指向仪图像； 所述处理后的红外标靶图像结合掘进机截割头位姿解算模型，确定截割头相对于掘进机机身的位姿； 所述处理后的激光指向仪图像结合掘进机机身位姿解算模型，确定掘进机机身相对于巷道的位姿； 根据所述截割头相对于掘进机机身的位姿以及所述掘进机机身相对于巷道的位姿，确定截割头相对于巷道的位姿； 根据所述截割头相对于巷道的位姿进行超挖预警； 根据所述截割头相对于巷道的位姿进行超挖预警，具体包括： 在所述截割头上设置多个关键点，并确定多个所述关键点在截割头坐标系下的坐标矩阵；在掘进机截割头上设置14个关键点p0,p1…p13，14个关键点在截割头坐标系O4X4Y4Z4下的坐标矩阵为np， 其中，p0x＝0；p0y＝0；p0z＝0； p1x＝0；p1z＝0； 2x＝0；2z＝0； 3y＝0；p3z＝0； 4y＝0；p4z＝0； 5x＝0；p5y＝0；p5z＝-L； 6x＝0； 7x＝0； 8y＝0； 9y＝0； 10x＝0；p10z＝-L； p11x＝0；p11z＝-L； p12y＝0；p12z＝-L； p13y＝0；p13z＝-L； 其中，d表示截割头的最小直径；D表示截割头的最大直径；L表示截割头的长； 根据所述截割头相对于巷道的位姿以及所述坐标矩阵，利用公式确定截割头上关键点在巷道中的位姿；其中，oP表示截割头上关键点在巷道中的位姿，包括oP6x、oP7x、oP8z和oP9z；表示截割头相对于巷道的位姿；np表示坐标矩阵； 判断所述截割头上关键点在巷道中的位姿是否超出设置的巷道超挖预警边界，具体包括： 以巷道地板中心点为原点O，Z轴竖直向上，Y轴沿巷道掘进方向与巷道中线重合，X轴沿水平方向建立断面坐标系；设巷道宽为W，高为H，距巷道边界向内设置一个截割头截齿高h的距离，得到超挖左右边界为[-W2+h,W2-h]，超挖上下边界为[h,H-h]； 若所述截割头上关键点在巷道中的位姿超出所述设置的巷道超挖预警边界，则进行超挖预警，具体包括： 当截割头在巷道断面上截割摆动时，oP6x小于等于-W2+h时，进行左超挖预警，oP7x大于等于W2-h时，进行右超挖预警，oP8z大于等于H-h时进行上超挖预警，oP9z小于等于h时进行下超挖预警。

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