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。     

钻锚机器人与掘进机会车防碰撞预警方法研究

针对钻锚机器人与掘进机会车易发生碰撞的问题,提出了一种多传感器融合的会车防碰撞预警方法。通过在钻锚机器人机身内外两侧安装多个超声传感器,实时检测其与掘进机、煤壁的距离关系,实现碰撞检测与预警。同时针对因工作人员以及其他因素引起系统误报警的问题,根据掘进机与其他物体宽度不同,剔除无效报警信息,并利用D-S证据理论融合多个超声传感器信息,提高掘进机宽度检测精度。搭建了会车防碰撞试验平台,并进行了试验测试。试验结果表明：传感器碰撞检测误差不超过15 mm,多传感器融合检测掘进机宽度误差不超过28 mm,在50次工作人员从钻锚机器人内部穿行测试中,无误报发生。     

基于加速度传感器的掘进机姿态控制研究

介绍了采用iMEMS加速度传感器测量和控制掘进机水平姿态的研究。前端传感器采用ADXL311双轴加速度传感器,采集相对于重力方向掘进机水平姿态的偏移量,输出给PLC处理、显示。     

基于CAN总线和VC++的煤矿悬臂式掘进机监控软件设计

为保障悬臂式掘进机系统在井下巷道内的正常掘进作业,并及时了解掘进机工作过程的运行参数,设计了基于CAN总线和VC++软件的煤矿悬臂式掘进机监控软件。通过传感器采集掘进机工作过程中的数据,SYMC主控器进行运算控制后,由主控器的CAN总线进行传输,并与电控箱内的工控机连接,工控机内安装的监控软件负责采集掘进机工作过程中的参数,通过相关的监控界面,完成对掘进机的实时监控、参数显示、故障报警、故障诊断,以及数据存储等功能,从而保证设备的安全运行。     

掘进机截割控制方法研究

研究一种掘进机截割控制系统,提出首先进行范围标定,而后进行断面实测记录的掘进机自学习方法,在监控过程中使用传感器相对数据,排除安装及器件误差。结合掘进机硬件构成及使用工况环境,给出了一种分级的多传感器数据融合模型。通过融合结果生成掘进机截割控制指令,提高掘进机智能化截割控制效果,降低超挖欠挖率。     

基于振动传感器的掘进机故障监测系统

采用振动传感器,以单片机为核心设计了掘进机故障监测系统,对掘进机截割头主轴、传动齿轮箱和行走等部件状态进行监测,分析掘进机机械部件的故障信息,建立反向推理为主,辅以正向推理的故障分析系统,为煤矿掘进机的安全运行提供了保障.     

悬臂式掘进机远程可视化控制系统研究

讨论了悬臂式掘进机远程可视化控制系统的组成、设计方案及关键技术,通过对远程控制系统、通讯系统、声音视频传输系统、姿态仪技术、激光传感器技术和磁致位移传感器技术的研究,实现了掘进机位姿自动检测、断面自动截割成形的控制功能,为未来安全高效的巷道掘进提供技术支持,该技术能够满足煤矿井下复杂环境使用,可推广应用到其他煤矿设备上。     

截割头运动参数对掘进机截割性能影响的试验研究

掘进机截割头运动参数包括截割头转速与进给速度。为使掘进机处于较为理想的截割状态,保证最佳的截割性能,需要使转速与进给速度处于一个合理的匹配关系下。利用截割试验台,将转速分成40,50,60,70rpm,进给速度分为0.4,0.6,0.8,0.9 m/min,对水泥和煤粉配比为1∶3.6的模拟煤岩进行截割试验,利用三向振动传感器、三向力传感器、扭矩传感器,采集截割过程中的数据,利用matlab中DSP工具箱分析信号,通过多目标优化函数进行优化,得到截割转速为70rpm、进给速度为0.4m/min时,试验台截割头截割性能处于最佳状态,为掘进机实际截割操作及掘进机自动化掘进,提供了参考依据。     

煤矿悬臂式掘进机智能监测系统设计与应用

为有效降低煤矿悬臂式掘进机故障发生率,全面掌握掘进机运行状态,本文对EBZ-220悬臂式掘进机状态监测及故障诊断技术进行研究,设计了一套基于多传感器及MCU控制的掘进机智能监测系统。该系统可对运行中掘进机的核心部位运行参数进行实时采集、监测及超限报警。     

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。     

悬臂式掘进机自动截割控制系统设计

针对目前悬臂式掘进机自动化及智能化控制程度低等问题,提出了自动截割控制技术。通过建立截割头空间位置数学模型,设计了悬臂式掘进机自动控制系统,同时以可编程计算机控制器PCC模块化功能为基础完成对自动截割控制系统的程序设计。针对目前其可视化程度低的缺陷,设计了上位机监控,并与PCC进行实时通讯,以实现掘进机运行状态的实时监测。最后进行了井上井下实验,其结果证明:该控制系统运行可靠、稳定,重复精度高、无累计偏差,完成自动截割及刷帮功能后,巷道两帮无明显误差,能够很好地实现自动截割功能。     

矿用悬臂式掘进机PLC控制的截割控制系统设计研究

随着控制技术的不断提升,掘进机截割控制系统已无法较好地满足当下设备的使用需求,对截割控制系统进行优化改进设计,已成为当下重要的研究方向。重点分析了掘进机的作业环境及截割控制系统要求,开展了截割控制系统的设计研究,并进一步对该系统进行了应用验证,由此验证了该控制系统的运行可靠性,并对提高截割部分及掘进机整机的运转效率及安全性起到了积极的改善作用。也为后期开展掘进机的改进提供了参考。     

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。     

EBZ160TY型掘进机故障诊断专家系统的研究

根据EBZ160TY型掘进机在井下实际使用情况,总结故障类型及分析原因并对掘进机故障诊断专家系统进行了探讨。并以EBZ160TY型掘进机液压系统为例,介绍了系统的信息获得,推理机制等,建立了该机故障诊断专家系统。     

矿用掘进机自动截割控制系统及工程应用研究

以矿用EBZ200C型掘进机为研究对象,结合工程实践情况对自动截割控制系统进行了设计。系统可以分为下位机部分和上位机部分,前者主要是对掘进机截割头的位置及工作电流进行检测,后者主要是运行系统中内置的程序,两者结合可以实现掘进机的综合控制。以上2个部分的控制器分别为S7-200型PLC控制器和PP480型智能控制面板。系统基于PID技术实现闭环控制,可以保障控制过程的精度和稳定性。将控制系统应用到工程实践中,对其应用效果进行现场测试发现,各项功能都达到了预期效果,整体运行良好。     

基于DSP的悬臂式掘进机控制系统设计

目前悬臂式掘进机控制系统，存在数据实时采集难、通信不便以及控制系统自适应差的问题。文章设计了一种以DSP为核心的控制系统，该控制系统利用DSP丰富的外设资源和优越的数据处理能力完成掘进机工况数据的采集解算、与外围设备的实时通信，实现了掘进机截割部精确控制、断面自动成型及远程监控等功能，为掘进机适应自动化、智能化掘进提供技术支撑。     

煤矿悬臂式掘进机截割头位置精确控制方法

针对煤矿悬臂式掘进机截割断面自动成形控制问题,建立了截割头控制系统传递函数模型,并提出了一种基于PID控制的悬臂式掘进机截割头位置精确控制方法。根据悬臂式掘进机截割部结构及其运动学分析,建立了掘进机截割头控制系统传递函数模型。为了验证建立的截割头控制系统传递函数模型的正确性和PID控制方法的效果,进行了仿真实验分析和在悬臂式掘进机实验平台上进行加入PID与否的对比实验验证。实验结果表明:在加入PID反馈控制后,截割头位置控制精度大大提高,竖直截割实验最大误差约为1%,水平截割最大误差约为1.7%,矩形断面截割高度和宽度最大误差均约为1%。因此,根据建立的控制系统传递函数模型和基于PID的控制方法实现了煤矿悬臂式掘进截割头位置的精确控制,对于实现掘进机的智能化和确保煤矿安全高效生产具有重要意义。     

掘进机电气系统的设计

简述了一种悬臂式掘进机电气系统的设计,并介绍了其主要构成元件和功能。掘进机的电气系统主要由电机控制回路、油缸控制回路、照明和电铃控制回路组成。电气系统是掘进机的主要操控设备。     

基于机器视觉掘进机位姿检测应用现状与趋势

机器视觉技术依靠非接触、获取信息丰富的特点,在煤矿智能化的进程中得到了广泛应用,同时在煤炭开采中,掘进机的位姿检测有利于掘进机的自动化以及智能化操作进而有利于煤矿智能化进程的推进,不仅能缓解采掘失衡的矛盾,同时能降低工人的劳动强度,本文分析了近几年来机器视觉技术在掘进机位姿检测中的应用现状与趋势,研究了各种掘进机位姿检测方法中所涉及的图像预处理以及位姿检测模型的关键共性问题,并就关键共性问题,提出了机器视觉技术在掘进机位姿检测的应用中,应在图像采集硬件、位姿检测的冗余性以及特征提取的精确性方面做出突破。