基于机器视觉的掘进机截割头姿态检测系统

对掘进机截割机构模型进行简化,采用俯仰角和旋转角作为描述截割头姿态的参数,设计了基于机器视觉的掘进机截割头位姿检测系统,并介绍了双目视觉检测方法的原理。为了验证检测系统的检测效果,通过实验将采用本系统得到的截割头姿态参数与采用传感器测得的数据进行对比,结果显示截割头姿态参数相差不到1°,误差基本都在10%以内,由此证明采用机器视觉对掘进机截割头进行姿态检测得到的数据是有效的。     

悬臂式掘进机机身姿态检测及记忆自动截割控制系统研究

针对目前悬臂式掘进机机身定位存在的缺陷、自动化及智能化控制程度低和工作效率低等问题,提出了悬臂式掘进机机身的姿态检测技术和记忆自动截割技术。通过机身姿态检测技术提高了截割精度,结合可编程计算机控制器PCC设计了记忆自动截割控制系统,提高了掘进机的自动化控制精度。     

悬臂式掘进机视觉伺服截割控制系统研究

悬臂式掘进机的自动化、智能化程度低严重制约着煤矿巷道施工技术的发展,智能掘进技术成为目前国内外研究的热点.针对煤矿悬臂式掘进机自动截割控制问题,将视觉测量传感器应用于悬臂式掘进机截割头的控制系统中,提出了悬臂式掘进机视觉伺服截割控制系统.根据悬臂式掘进机的运动学,利用视觉测量系统有效实时反馈截割头位姿,融合惯性导航系统...     

悬臂式掘进机岩巷截割头特征分析

分析了悬臂式掘进机岩巷截割特殊工况,从岩巷截割头的外形特征、截齿选用以及耐磨设计等方面,对岩巷截割头特征进行了简要分析,为悬臂式掘进机岩巷截割头设计提供参考。     

悬臂式掘进机高性能截割头的研制

根据悬臂式掘进机对其截割头的基本要求，提出了实现的具体措施，并对截割头进行优化。根据优化模型进行了机器的设计、制造和试验。     

悬臂式掘进机截割头垂直摆动控制仿真

通过对EBZ160型掘进机截割头垂直摆动液压控制系统的分析,提出了运用电液比例方向阀代替手动换向阀的新改进控制方案,并建立该方案液压控制系统的数学模型,运用Matlab软件对该系统进行闭环PID控制仿真.仿真结果表明,新改进的系统具有较好的控制品质.     

悬臂式掘进机自动截割控制系统研究

以煤矿 EBZ220 型悬臂式掘进机悬臂机构为研究对象,建立悬臂机构的截割运动在巷道断面的数学模 型,确定截割头在巷道断面投影的位置坐标与截割机构升降油缸、回转油缸伸缩长度及截割机构摆动角度之间的几 何关系。 经控制单元计算出掘进机截割头在巷道空间下的实时位置坐标,并与上位机设定的巷道边界参数进行比 较,提出具有反馈控制的巷道断面自动截割控制方案。 针对常见的矩形、梯形及半圆拱形 3 种巷道断面形状设计了控 制程序、截割工艺路径及人机交互界面功能。 以 EBZ220 型悬臂式掘进机为样机进行地面和井下试验,应用结果表 明,该控制系统可靠性高、实时性强,控制精度高,能满足巷道掘进工作面自动截割控制的要求,巷道断面自动成形控 制精度≤15 cm / 20 m,悬臂机构动态俯仰角和偏航角测量精度≤0. 1°,为实现煤矿掘进工作面智能化、无人化提供一 些技术研究基础。     

悬臂式掘进机姿态测定系统开发

悬臂式掘进机姿态测量是智能控制领域的核心问题之一。针对悬臂式掘进机的结构及其截割模式,探讨了掘进机姿态对截割面的影响,采用成熟的激光测距指向及PLC控制设备,设计了一种专门针对悬臂式掘进机的姿态测量方法,对其误差控制方法和实用型加以介绍。     

悬臂式掘进机截割头摆动力与截割力的匹配关系

根据悬臂式掘进机截割头在不同工况下截齿的受力状况,研究了截割头摆动力与截割力的匹配关系及其一般取值范围,以此为掘进机悬臂回转机构的设计提供理论依据。     

基于机器视觉的悬臂式掘进机机身位姿检测系统

针对矿井巷道自动掘进的需求,为矿用悬臂式掘进机构建了一套机身位姿实时检测系统。该系统以十字激光器与激光标靶为信息来源,通过对标靶上十字光线成像特征的分析,建立了掘进机机身位姿空间解算模型。该模型利用机身与十字激光面的空间关系,使用空间矩阵变换方法,得到机身相对于巷道的三轴倾角以及在巷道断面上的偏离位移,实现了掘进机机身位姿的自动实时检测。最终,在实验室条件下,搭建了机身位姿自动检测试验平台,模拟掘进机在巷道内的姿态,试验结果表明:测量范围在2~100 m时,系统的角度测量误差在0.5°范围内,位移的检测误差小于20 mm,能够满足巷道施工过程中掘进机机身位姿自动、精确、实时测量的要求。     

基于掘进机位姿测量系统的自主标定方法误差分析

围绕在狭长综掘巷道中掘进机位姿激光测量系统位姿参数高精度自动测量的问题,首先系统介绍了位姿测量系统,研究了位姿测量系统测站移站后高精度自动全站仪自主标定原理。依据激光测量原理及掘进机工作特点,构建了全站仪移站后全站仪设站点坐标与定位棱镜坐标测量误差数学平差模型,并通过Matlab进行了不同标定距离、不同测量距离对悬臂式掘进机位姿参数测量误差影响规律的仿真分析。分析结果表明:掘进方向的位姿误差比较大,掘进机姿态角误差均随测量距离和标定距离的增加而增加,且测量距离对姿态角误差影响更明显;姿态角的最大测量误差为航向角,测量误差为0. 015 7°。从而验证了激光导向系统自主标定的可行性,并由此提出了一种相对最优的自主标定策略。完全满足目前煤矿综掘工作面对悬臂式掘进机位姿测量精度的要求。     

基于空间交汇测量技术的悬臂式掘进机位姿自主测量方法

根据深部危险煤层无人化开采的需求,要实现无人环境下对悬臂式掘进机位姿的高精度测量。提出一种基于空间交汇测量技术的悬臂式掘进机自主位姿测量方法,由悬臂式掘进机搭载激光发射器并发射旋转激光平面,在其后方安装位置固定的激光接收器并通过激光平面获取激光发射器相对于其自身的方位,从而得到悬臂式掘进机相对于由激光接收器确定的巷道坐标系的位姿状态。构建悬臂式掘进机位姿测量的数学模型,运用仿真软件对该模型进行仿真并分析位姿测量精度。仿真表明：在激光发射器与激光接收器相距25 m时悬臂式掘进机定位点的最大测量误差在X轴,测量误差为0.082 3 m;姿态角的最大测量误差为横滚角,测量误差为2.018 4°。基本满足目前煤矿综掘工作面对悬臂式掘进机位姿测量精度的要求。     

掘进机互换截割头CAD

针对实际工况，合理地改进截割方式是一种提高生产效率的有效途径．利用计算机进行截割头设计，可缩短设计周期，并提高设计质量．以ＡＭ－５０掘进机为例，成功地实现了截割头的互换设计，为该法的推广应用做了大量开拓性的工作．     

悬臂式重型掘进机关键技术探讨

提出了悬臂式重型掘进机硬岩切割的关键技术问题,并结合EBZ300TY重型掘进机的研制开发,对所采取的技术措施进行了探讨.提出了根据用户特定地质条件进行工作参数合理匹配、刀具改进设计方向、截割头选取的类型、整机稳定性及布置、关键部件的开发和导向定位及断面监视等方案.     

基于超宽带定位的掘进机姿态监测仿真与实验研究

考虑到目前煤矿井下掘进机姿态监测与定向装置自动化程度低,测量精度低等问题,对一种基于UWB定位技术的掘进机姿态测量方法进行研究,该方法通过跟随掘进机同步移动的测量装置实现掘进机与测量装置在巷道内交替进行姿态监测。通过Matlab仿真软件和实验方法对姿态测量技术进行实例分析,结果验证该方法的可行性。研究结果表明：增加基站与标签距离会降低姿态测量精度,因此需要合理设置掘进机与测量装置的间距;增加标签与标签距离会提高姿态测量精度,因此需要合理设置标签的安装位置;标签Z轴的测量精度较低,会影响姿态测量的精度,可通过融合多种测量技术的办法来提高掘进机姿态测量的精度。     

基于遗传算法掘进机截割头多目标模糊可靠性优化

针对掘进机能耗和载荷波动问题,基于遗传算法的多目标模糊可靠性优化策略,对截割头运动参数进行优化设计.优化结果表明,截割头升角减少11.6%,横摆阻力降低6.45%,纵向力降低12.16%,负荷转矩降低11.29%,比能耗降低21.04%,截割头的载荷波动和比能耗得到显著降低,有效提高了掘进机的工作可靠性和能量利用率.     

纵轴式掘进机截割头横摆时的运动学分析及其仿真

利用坐标变换,建立了纵轴式掘进机截割头横摆时的截齿运动轨迹,运动速度和加速度方程,通过计算机仿真了截割头转速和截割臂水平摆动速度对截齿运动速度和加速度以及其相对变化率的影响,根据仿真结果,截齿运动速度和加速度随截割头转速增加而快速增加,但其相对变化率在减小;截齿运动速度和加速度不会随截割臂水平摆动速度的增加而明显增加,但速度相对变化率增加很快,加速度相对变化率很小,这些为合理选择截割头工作参数提供了理论基础。     

掘进机截割头随机载荷的模拟研究

截割头的载荷是由煤岩抗截强度的多变性,切屑厚度的不均匀性以及截齿磨损程度的变化等诸多因素决定的随机过程,目前对其计算还停留在构造简单煤层的确定型载荷上,这势必影响对掘进机截割性能的分析和深入研究,通过分析,把截齿的载荷看作平稳随机过程,并利用瑞利由和ｘ＾２分布分别建立了截齿在构造简单煤层和构造复杂煤层中截割的随机载荷模型,在此基础上,确立了截割头的载荷模型及其模拟方法,并利用编制的计算机程序对截割头的随机载荷以及瞬时截割功率进行了模拟和分析。     

基于PCC的任意巷道断面自动截割成形控制系统

为进一步提高自动截割成形控制精度,提出任意巷道断面自动截割成形控制方法。基于PCC（可编程计算机控制器）,提出断面轮廓概念,设计了系统控制功能、截割工艺路径及人机交互功能。研究结果表明：截割头空间位置检测装置精度高,对于巷道两帮的截割精度来说,其测量误差可忽略不计,控制方法的合理设计是巷道两帮截割精度的决定性因素;在自动截割过程中,慢停功能的设计可很大程度上减小截割臂惯性误差;垂直截割时回转与升降液压缸的联动可保证截割头沿断面边界运动;自动刷帮功能可取代人工修整断面边界,消除截割步距过大引起的表面粗糙度误差,提高断面成形质量。以EBZ200型掘进机为试验机型进行了地面性能试验与井下工业性试验,结果证明系统运行稳定可靠,控制精度较高,可保证所截割巷道两帮误差小于5 cm。