基于三轴加速度传感器的掘进机悬臂位置检测

掘进机在掘进过程中悬臂位置的检测是掘进机自动控制的关键技术。利用掘进机在掘进过程中悬臂始终与竖直方向(或水平方向)成一定的角度,通过固定于悬臂上的三轴加速度传感器ADXL330的各个轴与重力方向之间的夹角就可以检测出掘进机悬臂的运动姿态,即可确定悬臂的位置。分析结果表明:与传统的利用线位移传感器检测液压油缸的行程来检测悬臂位移方式相比,采用三轴加速度传感器检测需要的传感器数量少,且检测结果不受掘进机在巷道中出现前后及左右倾斜的影响。     

多传感器的掘进机定位系统研究

研究的定位系统采用三轴加速度传感器、单轴陀螺仪和超声波测距传感器,通过掘进机的位姿、转向角度和位移的多信息融合处理,得到掘进机的位置,当发现掘进机偏离预设行走轨迹时,通过整平与对中的控制,对掘进机实现纠偏,为掘进机的自动前移提供技术保障。     

悬臂式掘进机巷道位置及机身姿态检测方法

掘进机在煤矿巷道中的位置及姿态检测是实现煤矿巷道自动化掘进的基础,因此提出了悬臂式掘进机位置及姿态检测方法及实现,即通过在悬臂式掘进机上安装超声波传感器、油缸行程传感器、陀螺仪传感器等检测装置,实现悬臂式掘进机在煤矿掘进工作面位置及姿态的检测,为掘进机自动控制提供实时数据。该设计方案中超声波传感器通过在靖远煤电某矿井下EBZ160推进机进行测试,总体在可接受范围之内,陀螺仪在电气车间通过试验,可满足试验需求。     

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。     

悬臂式掘进机截割头姿态视觉检测系统

针对悬臂式掘进机截割头姿态检测难题,提出一种利用视觉传感器识别红外标靶特征的截割头姿态测量方法,并构建了测量系统。该系统以掘进机截割部所安装标识板上的红外LED作为信息来源,通过对红外LED特征点成像特征的分析,建立掘进机截割头姿态空间解算模型。通过防爆工业相机采集布置于掘进机截割部标识板的红外LED特征点图像,利用高斯曲面拟合算法对特征点进行中心定位;采用P4P方法对特征点的空间三维坐标进行求解;并且建立了基于误差模型的对偶四元数截割头位姿最优解算模型,完成掘进机截割头姿态角解算。最终,在实验室条件下,搭建了掘进机截割部姿态视觉测量平台,模拟截割部实际工况姿态。试验结果表明,该方法的角度测量误差在0.5°范围以内,可以满足掘进机截割过程中截割头姿态角自动、准确、实时测量的要求。     

基于捷联惯导的悬臂式掘进机位姿解算算法研究

针对煤矿井下高煤尘、光线暗的恶劣环境中掘进机无法实现动态位姿检测的问题,提出了基于捷联惯导的悬臂式掘进机位姿检测方法并对其解算算法做了对比研究。捷联惯导是通过三轴陀螺仪和三轴加速度计实时测得掘进机的角速度和加速度,根据位姿解算算法动态输出掘进机的姿态和位置信息。位姿解算算法很大程度决定着姿态和位置的精度,因此结合掘进机实际掘进工艺的特点,围绕位姿解算算法的适用性和优劣性,对比了四元数和等效旋转矢量两种位姿解算算法,分析了姿态解算误差的影响因素。在有噪声正弦运动和模拟掘进机行走运动两种情况下进行仿真并搭建了利用小车循迹代替掘进机掘进的实验平台进行实验,结果表明,两种算法均能满足掘进机姿态角的解算精度要求,四元数法的姿态解算精度高于等效旋转矢量法|位置的解算误差较大且呈发散状态,这有待于进一步研究。     

基于ARM7的掘进机振动检测系统

针对掘进机现场振动检测和故障诊断,基于ARM7嵌入式检测仪器,采用S3C2410微控制器、iMEMS加速度传感器和MMC卡记录经滤波的振动信号,再用PC机读取和分析处理现场数据。     

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。     

露天矿卡车坡道运行姿态的实时分析和判定方法

采用MEMS加速度传感器和陀螺仪传感器,完成了对露天矿卡车在采场内的行车姿态实时分析和判定。通过这些姿态的分析实时确定卡车行走在水平路段、上下坡道、转弯道路以及是处于装载或卸载状态;通过这些卡车所处的状态和环境,就能更准确地计算卡车制动刹车的距离,为矿用卡车毫米波雷达防撞系统中的安全距离计算提供了依据,并实现不同道路条件下采用不同的刹车策略,为露天矿的安全生产提供先进的技术手段和方法。     

四台矿液压支架姿态监测系统设计研究

构建四台矿井下液压支架姿态监测系统,惯性测量单元采用MPU6050型六轴运动处理组件对液压支架角速度和加速度测定,倾角传感器模块采用SCA100T-D02型芯片同时监测水平两轴倾角,并设计功能模块数据流程,测试系统角度监测数据平均偏差小于0.22°,高度平均偏差0.01 m。     

含水层下掘进机下山施工中的问题及解决办法

李堂煤矿是新建的中型矿井,为了早出煤,早见效,采用掘进机进煤巷施工,煤层顶板为砂岩含水层,巷道下山施工因顶板水与掘进机的工作方式原因出现施工难的问题,通过更改支护方式等各项措施,最终控制住了水的影响,得以顺利施工。     

S100A掘进机液压系统的优化设计

针对S100A掘进机液压系统在运行中存在的不足,利用数值图示优化法对掘进机液压系统进行优化设计,提高了掘进机液压系统的工作能力,满足了煤矿掘进生产的需求。     

综掘机大倾角巷道施工实践

在使用综掘机施工大倾角巷道时,通过改造掘进机液压系统,优化施工工艺,采取行之有效的措施,改造掘进机机械液压系统,增加跟步式助力油缸,优化了截割顺序;利用掘进机行走自转进行伸皮带,突破了掘进机施工巷道坡度的极限,为掘进机施工大倾角巷道积累了宝贵经验。     

基于STM32的掘进机控制系统设计

为解决现代掘进机在煤矿安全高效生产方面应用的技术难题,提出了一种基于STM32的掘进机控制系统的设计方案。该系统具有掘进机综合保护功能和标准外围设备接口,系统使用Modbus作为通信协议,与传统基于PLC的控制系统相比,系统硬件结构简单、功耗低、兼容性好,本安电源工作负荷小,为进一步研发设计新型多功能一体化掘进机奠定基础。     

基于HostLink通信协议的小型盾构掘进机监控系统设计

以某隧道工程为背景,采用HostLink通信协议,把工控机和PLC及远程I/O模块相连接,设计了小型盾构掘进机监控系统。该系统可采集盾构掘进机掘进时的各种数据并发出各种控制指令,完成工程施工时的实时监控显示,以及动画模拟等一系列功能。经现场实际运行,该系统稳定可靠,提高了盾构掘进机施工时的自动化水平和工作效率。     

掘进机总体设计参数的研究

主要从重心、可掘断面、截割生产率、装载生产率、输送机生产率、转载机生产率和离地最小间隙等多个方面阐述了在掘进机总体设计中应当考虑的因素,这将对以后的掘进机设计有很大的现实意义。     

基于DSP的掘进机智能故障监测系统

利用DSP构建一个掘进机在线监测诊断系统,实现对掘进机的实时监测与诊断。系统分为底层驱动、数据处理和故障诊断3个层面。对掘进机的关键机械部件状态进行监测,采集掘进机关键部件的故障信息进行分析、诊断。对掘进机安全运行、煤矿的正常开采提供了保障。     

竖井掘进机凿井技术及装备研究

在对矿山井筒向深部发展、普通凿井法下井作业人员多与安全事故频发、钻井凿井法仅适合冲积层为主的地层条件、隧道掘进机与反井钻机等机械破岩技术及装备发展迅速等分析的基础上,结合国家"十二五"科技发展规划,提出和进行了矿山竖井掘进机研制及机械破岩凿井新工艺研究。针对有导孔竖井掘进机的特点,研发了机械破岩竖井掘进机凿井工艺,给出了主要技术参数,确定了竖井掘进机推进、旋转、支撑、破岩等主体结构型式、电液伺服系统控制方法以及加工制造工艺,分析了竖井掘进机、吊盘、提升等系统在井筒的空间布置。研究成果将为竖井掘进机的试验与应用打下坚实的基础。     

全断面竖井掘进机凿井技术

目前,我国煤矿井筒建设方法,以普通凿井法为主、特殊凿井法为辅。介绍了特殊凿井法中使用机械破岩的竖井钻机钻井技术、反井钻机钻井技术发展历程与应用现状。井筒掘进施工安全与效率是深井建设的基石,发展机械化凿井技术装备是深井建设少人化、无人化的保障。分析了部分断面掘进机凿井技术与装备的研究现状,提出了需要研制全断面竖井掘进机。对全断面竖井掘进机的井帮稳定、凿井工序、掘进参数等关键技术的特点和适用性进行了探讨。针对施工过程下部掘进、排渣与上部支护平行作业,指出滚刀破岩、上排渣和定向钻进将成为技术攻关的方向和工程应用的难点。尽快开发全断面竖井掘进机凿井技术是综合机械化凿井的发展方向和趋势,对于建井技术发展和地下工程建设具有重大意义。     

数控焊接变位机在截割头制造中的设计与应用

为提高掘进机截割头的焊接质量和生产率,设计开发了数控变位机应用于焊接工艺过程中。针对截割头的参数和其复杂结构的焊接,给出了数控变位机机械部分的设计方法与计算过程,为设计和应用数控变位机于掘进机零件的制造提供参考。