CN104826719A - 一种大流量并联破碎机装置及其惯性导航方法 - Google Patents

一种大流量并联破碎机装置及其惯性导航方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104826719A
CN104826719A CN201510034290.6A CN201510034290A CN104826719A CN 104826719 A CN104826719 A CN 104826719A CN 201510034290 A CN201510034290 A CN 201510034290A CN 104826719 A CN104826719 A CN 104826719A
Authority
CN
China
Prior art keywords
crusher
inertial navigation
mobile route
disintegrating machine
feed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510034290.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104826719B (zh
Inventor
刘新华
彭俊泉
王忠宾
谭超
刘晶晶
任衍坤
郑显华
陈小虎
张秋香
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Mining and Technology CUMT
Original Assignee
China University of Mining and Technology CUMT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Mining and Technology CUMT filed Critical China University of Mining and Technology CUMT
Priority to CN201510034290.6A priority Critical patent/CN104826719B/zh
Publication of CN104826719A publication Critical patent/CN104826719A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104826719B publication Critical patent/CN104826719B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C21/00—Disintegrating plant with or without drying of the material
    • B02C21/02—Transportable disintegrating plant
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
    • G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
    • G01C21/16—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation

Abstract

一种大流量并联破碎机装置及其惯性导航方法，该装置包括：第一移动式破碎机、第一破碎机进料器、第一破碎机运料皮带、第二移动式破碎机、第二破碎机进料器、第二破碎机运料皮带、运料大皮带，以及安装在各个装置上的惯性导航系统和全球导航卫星系统。该方法包括：初始化系统各部分装置中惯性导航系统的位姿信息；规划工作区域的移动路径；利用路径优化的方法优化系统各部分装置的运动轨迹实现彼此之间的对中。本发明采用并联式破碎机结构，相对于单一的破碎机结构在矿石的开采量与效率方面有很大的提高，并且通过惯性导航系统优化各部分装置的运动路径，实现彼此间的自动对中，不需要通过人为的调整，大大缩短了调整时间、人力和物力。

Description

一种大流量并联破碎机装置及其惯性导航方法
技术领域
本发明涉及一种大流量并联破碎机装置及其惯性导航方法，属于矿用破碎机智能控制技术领域。
背景技术
煤炭从地下挖出转移至地面后，将煤炭破碎并磨成煤粉。煤矿破碎机是将煤块破碎并磨成煤粉的破碎设备。煤矿破碎机的工艺过程是煤被破碎及其表面积不断增加的过程。现今投入生产的大型破碎机生产效率可以达到每小时800t左右，但随着大规模煤矿企业不断增多，同时煤炭产量不断上升,对破碎机的需求也在不断地提高，对于大流量甚至超大流量的煤炭的破碎，现在的破碎机都不能满足要求。
此外，现有的破碎机在移动过程中都是人为调整设备的位姿，以对中相邻设备。在行进的过程中破碎机会偏离所行驶的方向，而且人为的不断调整会增加运作的时间，在机动性和灵活性方面表现得很差，这就严重影响了整个破碎机在开采破碎时的效率，增加了投入的成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种大流量并联破碎机装置及其惯性导航方法，实现对大流量以及超大流量的煤炭开采，并且通过惯性导航优化各个装置的运行轨迹实现装置之间的自动对中。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种大流量并联破碎机装置，包括有七个装置：第一移动式破碎机、第一破碎机进料器、第一破碎机运料皮带、第二移动式破碎机、第二破碎机进料器、第二破碎机运料皮带、运料大皮带，以及安装在各个装置上的惯性导航系统和全球导航卫星系统，惯性导航系统的控制单元与装置上的转向机构连接，所述第一移动式破碎机连接第一破碎机进料器，第一破碎机进料器连接第一破碎机运料皮带，第二移动式破碎机连接第二破碎机进料器，第二破碎机进 料器连接第二破碎机运料皮带，第一破碎机运料皮带、第二破碎机运料皮带与运料大皮带相连接。
一种大流量并联破碎机惯性导航方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.初始化大流量并联破碎机系统各部分装置中惯性导航系统的位姿信息；
B.规划工作区域的移动路径；
C.利用惯性导航系统中的陀螺仪确定装置的航向角；
D.利用航向角在参考坐标系中分解惯性导航系统中加速度计的测量值；
E.积分获得装置的速度与位置信息；
F.将惯性导航系统的位姿与全球导航卫星系统测量值进行信息融合获得更新的位姿信息；
G.更新的位姿与预期位姿进行比较后，通过转向机构进行调整；
H.各个装置按调整后的轨迹进行自动移动；
I.测量装置之间的距离，对比设定距离进行自动对中调整。
进一步的，所述的移动路径包括：第一移动路径，第二移动路径和第三移动路径，其中第一移动路径是第一移动式破碎机、第二破碎机进料器和第二破碎机运料皮带的运行轨迹，第二移动路径是第二移动式破碎机、第二破碎机进料器和第二破碎机运料皮带的运行轨迹，第三移动路径是运料大皮带的运行轨迹；所述的第一移动路径、第二移动路径和第三移动路径相互平行且移动第三路径上任意一点到第一移动路径和第二移动路径的垂直距离相等。
进一步的，同一路径上的相邻装置的运动轨迹优化，完成彼此自动对中调整，以及不同路径上相邻装置的运动轨迹优化，完成彼此自动对中调整。
与现有技术相比，本发明采用是并联式的破碎机，在煤炭的开采量方面比传统的单个破碎机或者破碎站有了很大提高，解决了大流量和超大流量的煤炭无法开采的现状；同时采用惯性导航来优化装置的移动路径，只需要移动一个装置，其他的装置按照优化的路径可以实现自动的对中，提高了开采装置的灵活性。
附图说明
图1是本发明的方法流程图。
图2是移动式破碎机运动学分析图
图3是相邻装置的对中运动学分析图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1至3所示，一种大流量并联破碎机装置，包括有七个装置：第一移动式破碎机、第一破碎机进料器、第一破碎机运料皮带、第二移动式破碎机、第二破碎机进料器、第二破碎机运料皮带、运料大皮带，以及安装在各个装置上的惯性导航系统和全球导航卫星系统，惯性导航系统的控制单元与装置上的转向机构连接，所述第一移动式破碎机连接第一破碎机进料器，第一破碎机进料器连接第一破碎机运料皮带，第二移动式破碎机连接第二破碎机进料器，第二破碎机进料器连接第二破碎机运料皮带，第一破碎机运料皮带、第二破碎机运料皮带与运料大皮带相连接。
一种大流量并联破碎机惯性导航方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.初始化大流量并联破碎机系统各部分装置中惯性导航系统的位姿信息。即：通过全球导航卫星系统接收机提供各部分装置的初始位置信息从而初始化惯性导航系统的位置；通过参考全球导航卫星系统的速度从而初始化惯性导航系统速度；通过全球导航卫星系统接收机测量姿态从而初始化惯性导航系统的姿态。
B.规划工作区域的移动路径。移动路径是设定各装置下一步移动的位置。
为了更好地起到对中的效果，进一步的，所述的移动路径包括：第一移动路径，第二移动路径和第三移动路径，其中第一移动路径是第一移动式破碎机、第二破碎机进料器和第二破碎机运料皮带的运行轨迹，第二移动路径是第二移动式破碎机、第二破碎机进料器和第二破碎机运料皮带的运行轨迹，第三移动路径是运料大皮带的运行轨迹；所述的第一移动路径、第二移动路径和第三移动路径相互平行且移动第三路径上任意一点到第一移动路径和第二移动路径的垂直距离相等。这种路径的设置，可以保证各个装置保持相同的间距平行推进。
C.利用惯性导航系统中的陀螺仪确定装置的航向角；
D.利用航向角在参考坐标系中分解惯性导航系统中加速度计的测量值；
E.积分获得装置的速度与位置信息；
F.将惯性导航系统的位姿与全球导航卫星系统测量值进行信息融合获得更新的位姿信息；
G.更新的位姿与预期位姿进行比较后，通过转向机构进行调整；
H.各个装置按调整后的轨迹进行自动移动；
I.测量装置之间的距离，对比设定距离进行自动对中调整。
具体原理如下:
以当地地理坐标系作为参考坐标系,定义参考坐标系下的坐标为[Xa Ya Za]T，定义载体坐标系的坐标为[Xb Yb Zb]T，载体坐标系下的横滚角、俯仰角和航向角分别为φ，θ， 那么参考坐标系与载体坐标系之间的关系为：
X a Y a Z a = C b a ( t ) X b Y b Z b - - - ( 1 )
表示t时刻载体坐标系到参考坐标系之间的转换矩阵，其中：
进行移动式破碎机运动学分析
基于建立的参考坐标系，建立载体坐标系x-y-z，其中，x轴指向移动式破碎机的纵轴方向，y轴指向移动式破碎机的左侧，z轴垂直指向移动式破碎机的正上方。
因为移动式破碎机移动的路径起伏变化不是很大，简化为平面的运动，模型建立如下：
其中：
ax，ay，α分别表示并联式破碎机在载体坐标系下沿x，y轴的加速度和沿着z轴的角加速度的真实值。和[v东 v北]T分别表示移动式破碎机在参考坐标系下的位置和速度， 表示移动式破碎机的航向角。
这里考虑加速度计和陀螺仪会产生随机的噪声，所以在在式3建立的模型基础上加上带有随机噪声的模型如下：
其中，(wax,way)，ag分别表示加速度计和陀螺仪中的随机噪声。
进行卡尔曼滤波时要求每个状态的时间的导数是其他状态和随机噪声的线性函数，对于移动式破碎机建立的模型无法直接用卡尔曼滤波的递推公式，必须进行一些线性变换。因此取采 样的时间为Δt，进行线性处理后的状态方程为：
X · ( t ) = F ( t ) X ( t ) + W s ( t ) - - - ( 5 )
其中：
F(t)表示状态转移矩阵，X(t)表示移动式破碎机的状态向量，Ws(t)表示t时刻系统的随机噪声向量。
在进行测量过程中，使用全球导航卫星系统数据，得到的测量向量为：
因此测量方程为：
Z(t)＝H(t)X(t)+V(t)   (10)
其中：
Z(t)表示t时刻的测量向量，H(t)表示系统观测矩阵，V(t)表示观测的噪声向量最后进行相邻两装置之间距离的计算，这里取移动式破碎机和破碎机加料器进行研究，通过下式可得两者之间的距离：
L 21 = ( X 2 b - X 1 b ) 2 + ( Y 2 b - Y 1 b ) 2 + ( Z 2 b - Z 1 b ) 2 - - - ( 13 )
其中，[X1b Y1b Z1b]T表示移动式破碎机在其载体坐标系中的坐标，[X2b Y2b Z2b]T表示破碎机进料器在其载体坐标系中的坐标。
若L21＜λ1，表示破碎机进料器行驶的超前，按照优化的轨迹向后调整；
若L21＝λ1，表示破碎机进料器不需要调整；
若L21＞λ1，表示破碎机进料器行驶的滞后，按照优化的轨迹向前调整。
进一步的，同一路径上的相邻装置的运动轨迹优化，完成彼此自动对中调整，以及不同路径上相邻装置的运动轨迹优化，完成彼此自动对中调整。
例如，通过优化的轨迹调整第一移动式破碎机，然后测量第一移动式破碎机与第二移动破碎机)距离，对比设定距离进行调整；通过优化的轨迹调整第一破碎机进料器和第一破碎机运料皮带，测量各个装置之间距离对比设定的距离进行调整；通过优化的轨迹调整运料大皮带，测量第一破碎机运料皮带运料大皮带之间的距离，对比设定的距离进行调整。
此外，由于各个装置之间的间距不完全保持稳定距离，各个装置上的惯性导航系统通过无线通信进行数据交互，可以避免有线数据连接容易折断数据线的弊端。

Claims (5)

1. 一种大流量并联破碎机装置，其特征在于，包括有七个装置：第一移动式破碎机、第一破碎机进料器、第一破碎机运料皮带、第二移动式破碎机、第二破碎机进料器、第二破碎机运料皮带、运料大皮带，以及安装在各个装置上的惯性导航系统和全球导航卫星系统，惯性导航系统的控制单元与装置上的转向机构连接，所述第一移动式破碎机连接第一破碎机进料器，第一破碎机进料器连接第一破碎机运料皮带，第二移动式破碎机连接第二破碎机进料器，第二破碎机进料器连接第二破碎机运料皮带，第一破碎机运料皮带、第二破碎机运料皮带与运料大皮带相连接。
2. 根据权利要求1所述的一种大流量并联破碎机装置，其特征在于，所述各个装置上的惯性导航系统通过无线通信进行数据交互。
3. 一种大流量并联破碎机惯性导航方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.  初始化大流量并联破碎机系统各部分装置中惯性导航系统的位姿信息；
B.  规划工作区域的移动路径；
C.  利用惯性导航系统中的陀螺仪确定装置的航向角；
D.  利用航向角在参考坐标系中分解惯性导航系统中加速度计的测量值；
E.  积分获得装置的速度与位置信息；
F.  将惯性导航系统的位姿与全球导航卫星系统测量值进行信息融合获得更新的位姿信息；
G.  更新的位姿与预期位姿进行比较后，通过转向机构进行调整；
H.  各个装置按调整后的轨迹进行自动移动；
I.  测量装置之间的距离，对比设定距离进行自动对中调整。
4. 根据权利要求3所述的一种大流量并联破碎机惯性导航方法，其特征在于，
所述的移动路径包括：第一移动路径，第二移动路径和第三移动路径，其中第一移动路径是第一移动式破碎机、第二破碎机进料器和第二破碎机运料皮带的运行轨迹，第二移动路径是第二移动式破碎机、第二破碎机进料器和第二破碎机运料皮带的运行轨迹，第三移动路径是运料大皮带的运行轨迹；所述的第一移动路径、第二移动路径和第三移动路径相互平行且移动第三路径上任意一点到第一移动路径和第二移动路径的垂直距离相等。
5. 根据权利要求3所述的一种大流量并联破碎机惯性导航方法，其特征在于，同一路径上的相邻装置的运动轨迹优化，完成彼此自动对中调整，以及不同路径上相邻装置的运动轨迹优化，完成彼此自动对中调整。
CN201510034290.6A 2015-01-23 2015-01-23 一种大流量并联破碎机装置惯性导航方法 Expired - Fee Related CN104826719B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510034290.6A CN104826719B (zh) 2015-01-23 2015-01-23 一种大流量并联破碎机装置惯性导航方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510034290.6A CN104826719B (zh) 2015-01-23 2015-01-23 一种大流量并联破碎机装置惯性导航方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104826719A true CN104826719A (zh) 2015-08-12
CN104826719B CN104826719B (zh) 2016-09-21

Family

ID=53805125

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510034290.6A Expired - Fee Related CN104826719B (zh) 2015-01-23 2015-01-23 一种大流量并联破碎机装置惯性导航方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104826719B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105251600A (zh) * 2015-09-22 2016-01-20 中国矿业大学 一种并联式矿用破碎机出料口接料盘的自动平衡装置
CN105251599A (zh) * 2015-09-22 2016-01-20 中国矿业大学 一种并联式矿用破碎机出料口接料盘的自动平衡方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1986000779A2 (en) * 1984-07-31 1986-02-13 Masatsugu Koyanagi Navigator system
CN101576387A (zh) * 2008-05-07 2009-11-11 财团法人工业技术研究院 导航信息修正方法及其导航装置
CN101586962A (zh) * 2008-05-21 2009-11-25 环隆电气股份有限公司 惯性导航系统地图回馈校正方法
CN102143900A (zh) * 2008-03-12 2011-08-03 Fl史密斯公司 具有三个履带的可移动分级机的覆盖层去除系统
CN102369062A (zh) * 2009-04-04 2012-03-07 塔克拉夫有限公司 移动式破碎机

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1986000779A2 (en) * 1984-07-31 1986-02-13 Masatsugu Koyanagi Navigator system
CN102143900A (zh) * 2008-03-12 2011-08-03 Fl史密斯公司 具有三个履带的可移动分级机的覆盖层去除系统
CN101576387A (zh) * 2008-05-07 2009-11-11 财团法人工业技术研究院 导航信息修正方法及其导航装置
CN101586962A (zh) * 2008-05-21 2009-11-25 环隆电气股份有限公司 惯性导航系统地图回馈校正方法
CN102369062A (zh) * 2009-04-04 2012-03-07 塔克拉夫有限公司 移动式破碎机

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105251600A (zh) * 2015-09-22 2016-01-20 中国矿业大学 一种并联式矿用破碎机出料口接料盘的自动平衡装置
CN105251599A (zh) * 2015-09-22 2016-01-20 中国矿业大学 一种并联式矿用破碎机出料口接料盘的自动平衡方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104826719B (zh) 2016-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10149115B1 (en) Orientation of directional antennas using horizontal position information
CN105241444B (zh) 一种悬臂式掘进机空间位姿自动检测系统及其测量方法
CN105392962B (zh) 用于长壁剪切机的控制方法
CN103217987B (zh) 一种用于敏捷卫星动态成像的姿态调整方法
CN107075945B (zh) 地下采矿系统及方法
CN107346134A (zh) 一种地下矿用铰接式车辆无人驾驶控制方法及装置
CN1991305A (zh) 自动化连续拖运系统
CN104826719A (zh) 一种大流量并联破碎机装置及其惯性导航方法
CN114120785A (zh) 一种煤矿掘进设备与地质模型、巷道设计模型的耦合系统
CN113075650A (zh) 一种基于uwb与惯性单元的地下巷道掘进装备实时定位方法
CN108301830A (zh) 一种露天矿用智能履带式采煤机、采煤生产线及工艺
CN111396047B (zh) 一种用于采煤工作面设备群的测量、定位系统及方法
CN104201471A (zh) 一种sigso通信卫星的地面站天线跟踪方法
CN113252063A (zh) 一种基于全站仪的采掘装备进深测量方法
CN104792326A (zh) 一种悬臂式掘进机位姿测量系统的快速布站和移站方法
CN202298427U (zh) 振动碾压机智能轨迹控制系统
JP2000204872A (ja) 採鉱方法
CN112312412B (zh) 空中增强无线信号的中继方法
US20220137639A1 (en) Autonomous work system
CN104731100B (zh) 一种井下铲运机无人驾驶控制方法及系统
CN114593729A (zh) 一种基于高精度惯导的采煤机导航方法
CN108147094A (zh) 短壁综掘用小型机械化联采转载输送设备
CN211557491U (zh) 一种井工定位及通信系统
Tsakiri et al. Stability monitoring of open pit mines in Australia using GPS
Bebikhov et al. On the issue of complex automation of mining operations in the diamond mining industry

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160921

Termination date: 20180123

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee