CN105971604B - 远红外热成像跟踪掘进机切割头虚拟仿真遥控装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种远红外热成像跟踪掘进机切割头虚拟仿真遥控装置。掘进面煤岩层前有掘进机，掘进机的切割头对准掘进面煤岩层，掘进机的手动操作阀更换为电液比例操作阀；在靠近掘进面煤岩层的顶板锚索盘或支护顶梁上固定热红外成像仪，热红外成像仪对准所述的切割头，在靠近掘进面煤岩层的支护顶梁或顶板锚索盘上通过竖杆固定激光指向仪，指引巷道的方向，并以此为基准确定切割面；在远离掘进面煤岩层的巷道内固定遥控室，遥控室内的桌面上有显示控制计算机和仿真操作杆；所述的电液比例操作阀、热红外成像仪、激光指向仪和仿真操作杆与显示控制计算机电连接，实现对掘进机的远距离控制。它结构简单，使用成本低，安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种掘进机切割头自动控制装置，特别涉及一种利用远红外热成像跟踪掘进机切割头虚拟仿真的遥控装置。
背景技术
国内佳木斯和石家庄煤机厂在潞安集团王庄矿和邯郸集团云驾岭矿开展了综掘自动化试验，国外也开展了类似试验研究，其核心技术是利用各种传感器对掘进机机身定位后，依靠传感器建立数学模型对切割头三维坐标定位，利用计算机控制技术实现掘进机的自动化切割。其缺点是：由于工况复杂，现有传感器的局限性导致掘进机的状态难以控制，其机身和切割头不能及时定位，切割头工作空间范围不能按设计断面正常切割，目前国内外综掘自动化及远程控制仍处在摸索阶段。
发明内容
为了克服现有技术的缺点，本发明提供一种远红外热成像跟踪掘进机切割头虚拟仿真遥控装置。它结构简单，使用成本低，安全可靠。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：掘进面煤岩层前有掘进机，掘进机的切割头对准掘进面煤岩层，掘进机的手动操作阀更换成电液比例操作阀；在靠近掘进面煤岩层的顶板锚索盘或支护顶梁上固定热红外成像仪，热红外成像仪对准所述的切割头，在靠近掘进面煤岩层的支护顶梁或顶板锚索盘上通过竖杆固定激光指向仪，指引巷道的方向，并以此为基准确定切割面；在远离掘进面煤岩层的巷道内固定遥控室，遥控室内的桌面上有显示控制计算机和仿真操作杆；所述的电液比例操作阀、热红外成像仪、激光指向仪和仿真操作杆与显示控制计算机电连接，实现对掘进机的远距离控制。
本发明具有下列优点：1)、结构简单，使用成本低，安全可靠；2)、利用热红外传导及成像技术使操作者看到掘进机切割头在切割断面中的影像，把这种影像转换成虚拟仿真场景，司机在距掘进机150米左右及时跟踪遥控掘进机切割头进行煤岩断面切割，使切割头在设计的断面范围内完成切割任务，避免了粉尘及噪音对人体的侵害。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明示意图。
具体实施方式
如图1所示，掘进面煤岩层1前有掘进机3，掘进机3的切割头2对准掘进面煤岩层1，掘进机3的手动操作阀更换成电液比例操作阀4；在靠近掘进面煤岩层1的顶板锚索盘5或支护顶梁9上固定热红外成像仪7，热红外成像仪7对准所述的切割头2，在靠近掘进面煤岩层1的支护顶梁9或顶板锚索盘5上通过竖杆10固定激光指向仪11，指引巷道的方向，并以此为基准确定切割面；在远离掘进面煤岩层1的巷道内固定遥控室12，遥控室12内的桌面13上有显示控制计算机14和仿真操作杆15；所述的电液比例操作阀4、热红外成像仪7、激光指向仪11和仿真操作杆15与显示控制计算机14电连接，实现对掘进机3的远距离控制。
所述的热红外成像仪7通过转向摆动控制杆6与顶板锚索盘5固定，转向摆动控制杆6与所述的显示控制计算机14电连接。实现热红外成像仪7对切割头2的实时追踪。
靠近所述掘进面煤岩层1后面3-6米有按照人眼距离布置的两台摄像机8，摄像机8把掘进机切割煤体的影像合成为高清立体影像，按照现场一比一比例建模，借鉴比照该立体影像，通过虚拟仿真技术转化为清晰的虚拟仿真图像，切割头2切割煤岩时的动态远红外热影像就是虚拟仿真图像中的切割头运动轨迹，把此运动轨迹和速度状态作为掘进机切割头2的虚拟仿真实际运动状态和轨迹。
切割头2的热成像按照上述方法转换成虚拟仿真现场，按照现场一比一比例利用虚拟仿真技术在操作室使司机进行虚拟仿真操作。
在遥控室12有与掘进机3完全一样的仿真操作杆15，所述的电液比例操作阀4与显示控制计算机14之间采用数字式无线遥控技术。司机眼观操作屏进入虚拟仿真环境，通过操作仿真操作杆15，跟踪掘进机3的切割头2，不断调整仿真操作杆15，使切割头2在设计断面范围内切割，实现在遥控室12对掘进机3进行遥控操作。
完成一个断面切割与装煤循环后，进行巷道支护，支护完成后清理底板上余煤，然后操作掘进机3行走一个切割步距，到预定切割位置，把掘进机3尾部支撑架撑起，使掘进机3保持位置稳定，然后进入下一个切割程序。
Claims (2)
1.一种远红外热成像跟踪掘进机切割头虚拟仿真遥控装置，掘进面煤岩层(1)前有掘进机(3)，靠近所述掘进面煤岩层(1)后面3-6米布置两台摄像机(8)；掘进机(3)的切割头(2)对准掘进面煤岩层(1)，掘进机(3)的手动操作阀更换为电液比例操作阀(4)；在靠近掘进面煤岩层(1)的顶板锚索盘(5)或支护顶梁(9)上固定热红外成像仪(7)，热红外成像仪(7)对准所述的切割头(2)，在靠近掘进面煤岩层(1)的支护顶梁(9)或顶板锚索盘(5)上通过竖杆(10)固定激光指向仪(11)，指引巷道的方向，并以此为基准确定切割面；在远离掘进面煤岩层(1)的巷道内固定遥控室(12)，遥控室(12)内的桌面(13)上有显示控制计算机(14)和仿真操作杆(15)；所述的电液比例操作阀(4)、热红外成像仪(7)、摄像机(8)、激光指向仪(11)和仿真操作杆(15)与显示控制计算机(14)电连接，实现对掘进机(3)的远距离控制；其特征在于：所述两台摄像机(8)之间的距离为人眼距离，摄像机(8)把掘进机切割煤体的影像合成为高清立体影像，按照现场一比一比例建模，借鉴比照该高清立体影像，并加入切割头(2)切割煤岩时的动态远红外热影像，所述动态远红外热影像就是虚拟仿真图像中的切割头运动轨迹，把此运动轨迹和速度状态作为掘进机切割头(2)的虚拟仿真实际运动状态和轨迹，通过虚拟仿真技术转化为清晰的虚拟仿真图像；在遥控室(12)有与掘进机(3)完全一样的仿真操作杆(15)，所述的电液比例操作阀(4)与显示控制计算机(14)之间采用数字式无线遥控技术；司机眼观操作屏进入虚拟仿真环境，通过操作仿真操作杆(15)实现在遥控室(12)对掘进机(3)进行遥控操作。
2.根据权利要求1所述的远红外热成像跟踪掘进机切割头虚拟仿真遥控装置，其特征在于：所述的热红外成像仪(7)通过转向摆动控制杆(6)与顶板锚索盘(5)固定，转向摆动控制杆(6)与所述的显示控制计算机(14)电连接。
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