CN108661637A - 用于采煤机位置定位的感知控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于采煤机位置定位的感知控制方法。该方法应用于确定及控制采煤机在工作面的位置，该工作面设置有采煤机、刮板输送机和液压支架，该采煤机包括机架、牵引减速箱、行走箱和控制中心，还包括安装在牵引减速箱传动轴上的旋转编码器，旋转编码器通过数据传输线缆与控制中心连接，该方法包括利用旋转编码器检测牵引减速箱传动轴的转动圈数，控制中心接受并处理检测数据，得到采煤机行走距离，同时根据检测数据相对应地控制采煤机、刮板输送机和液压支架的动作。本发明的用于采煤机位置定位的感知控制方法适应性强，对应的定位装置结构简单，控制中心接收处理数据方便，具有高定位精度，有利于实现采煤机的远程监控控制。

Description

用于采煤机位置定位的感知控制方法

技术领域

本发明涉及煤矿采掘机械技术领域，尤其涉及一种用于采煤机位置定位的感知控制方法。

背景技术

煤矿井下综采工作面包括采煤机、刮板输送机、液压支架、转载机和集中控制中心，其中，集中控制中心也称为远程控制台，用于综采工作面中设备的协调控制。煤矿井下综采工作面开采过程依靠采煤机、刮板输送机和液压支架三个设备协调工作，采煤机负责往返割煤和装煤，刮板输送机负责将开采出来的煤运走，同时作为采煤机的行走轨道承载采煤机，液压支架负责支护，在采煤机割煤后及时支护煤层的顶板，并推移刮板输送机向前推进。目前，在煤矿井下综采工作面上，采煤机、刮板输送机和液压支架三个综采设备的相对位置通过采煤机司机和液压支架操作人员近距离跟随采煤机移动操作，参照开采工艺和个人经验来确定。由于受工况条件和空间环境的不利影响，会导致煤矿开采生产效率低下，安全性和可靠性低，且由于工作环境恶劣、工人劳动强度大，导致工人在进行作业过程中的危险性较高，因此，人工操控方式具有很大的缺陷。通常采用采煤机自主定位方式来解决人工操控方式带来的问题，当前采煤机的自主定位监测存在以下四种方法：第一种方法是通过红外线设备对采煤机进行定位监测，第二种方法是利用超窄脉冲技术对采煤机进行定位监测，第三种方法是利用无线通讯技术对采煤机进行定位监测，第四种方法是利用激光扫描技术对采煤机进行定位监测。

在上述第一种方法中，通过在采煤机上安装红外线发射器和液压支架上安装红外线接收器，液压支架上的接收器接收发射器的红外线信号，同时将信号传给采煤机控制中心和液压支架电液控系统，得到采煤机的位置信息，但由于每个液压支架都必须安装红外线接收器，且采煤机位置精度基本以架为单位，导致该方法的采煤机定位精度低、成本高。在上述第二种方法中，通过在采煤机上安装定位标签和液压支架上安装定位基站，定位标签接收定位基站发出的超窄脉冲电磁波信号，并反馈给定位基站进行分析解算出采煤机位置，但由于井下工作面是狭长型的，且液压支架还要进行推溜拉架向前推进，会存在遮挡现象，同时为了定位效果，需安装多个定位基站，导致结构比较复杂、对定位标签和定位基站的安装位置要求较高、成本较高。在上述第三种方法中，利用采煤机行走箱的编码器，将编码器信号通过无线信道发送到采煤机控制中心，计算得到采煤机位置，但由于无线通讯信号容易衰减或丢失，定位监测效果较差，且对无线信号接收装置和发射装置的安装位置要求较高。在上述第四种方法中，通过在采煤机上安装激光信号接收模块和数据处理存储模块，在液压支架上安装激光扫描旋转台，通过分析计算激光信号的发射和接收时间数据得到采煤机位置，为了具有更好的定位效果，液压支架上会安装多个激光扫描旋转台，导致结构比较复杂、且对装置的安装位置要求较高、成本较高。在实际运用中，上述四种方法均存在实用性低和结构复杂的问题。

因此，如何实现采煤机的自主定位监测，使采煤机定位装置结构简单、定位精度高、实用性高、成本低，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种用于采煤机位置定位的感知控制方法。

为此本发明公开了一种用于采煤机位置定位的感知控制方法。该感知控制方法应用于确定及控制采煤机在工作面的位置，所述工作面设置有采煤机、刮板输送机和液压支架，所述采煤机包括机架、牵引减速箱、行走箱和控制中心，其特征在于，所述采煤机还包括安装在牵引减速箱传动轴上的旋转编码器，所述旋转编码器通过数据传输线缆与所述控制中心连接，所述方法包括：

步骤S11：设定工作面“0”位，确定当前采煤机相对工作面“0”位的距离；

步骤S12：远程控制台根据开采工艺发送采煤机工作位置调节指令；

步骤S13：控制中心接受远程控制台发出的工作位置调节指令；

步骤S14：控制中心控制采煤机运行；

步骤S15：旋转编码器检测牵引减速箱传动轴的转动圈数；

步骤S16：控制中心接受并计算处理旋转编码器检测到的数据，确定采煤机在工作面的具体位置；

步骤S17：控制中心根据采煤机的位置数据，发送动作指令给液压支架控制器；

步骤S18：液压支架控制器通过液压支架电液控系统控制液压支架协调动作；

步骤S19：判断当前采煤机的位置是否与目标值相同，若是，进入步骤S20，若否，则进入步骤S14；

步骤S20：控制中心控制采煤机停机，完成采煤机位置定位的调节控制。

进一步地，在所述用于采煤机位置定位的感知控制方法中，所述工作面“0”位为所述刮板输送机机头或所述刮板输送机机尾。

进一步地，在所述用于采煤机位置定位的感知控制方法中，所述采煤机移动的距离根据所述牵引减速箱传动轴的转动圈数、所述牵引减速箱传动轴与所述行走箱的行走轮的传动比、以及所述行走轮的分度圆直径计算得到。

进一步地，在所述用于采煤机位置定位的感知控制方法中，所述采煤机移动的距离L的计算方法如下：

L＝pdQ/i (公式1)

其中，p为圆周率，d为行走轮的分度圆直径，Q为牵引减速箱传动轴的转动圈数，i为牵引减速箱传动轴与行走轮的传动比。

进一步地，在所述用于采煤机位置定位的感知控制方法中，所述旋转编码器为多圈绝对值编码器。

本发明的用于采煤机位置定位的感知控制方法适应性强、实用性高，对应的定位装置结构简单、成本低，控制中心接收和处理数据简单方便，能够保证数据的可靠性，具有高定位精度，有利于实现采煤机的远程监控控制。

本发明提供的用于采煤机位置定位的感知控制方法通过在采煤机牵引减速箱传动轴上安装旋转编码器，能够精确地获得采煤机牵引减速箱中链轮的转动圈数，通过利用链轮与行走轮的传动比，准确地得到行走轮的转动圈数，进而得到采煤机移动的距离，同时通过有线连接方式将旋转编码器与控制中心连接，能够保证数据的可靠性，有助于实现采煤机的远程监控控制。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一个实施例提供的综采工作面设备的布置图，其中示出了采煤机、刮板输送机和液压支架；

图2为图1所示的布置图中采煤机与刮板输送机的连接关系图；

图3为图2中A区域的放大视图；

图4为图1所示的布置图中采煤机的结构示意图，其中示出了牵引减速箱和采煤机行走箱；

图5为图4所示的采煤机中旋转编码器的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的用于采煤机位置定位的感知控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明实施例提供的技术方案。

图1为本发明一个实施例提供的综采工作面的布置图，其中示出了采煤机、刮板输送机和液压支架。图2为图1所示的布置图中采煤机与刮板输送机的连接关系图。图3为图2中A区域的放大视图。图4为图1所示的布置图中采煤机的结构示意图，其中示出了牵引减速箱和采煤机行走箱。图5为图4所示的采煤机中旋转编码器的结构示意图。图6为本发明实施例提供的用于采煤机位置定位的感知控制方法的流程图。如图1至图6所示，该实施例的用于采煤机位置定位的感知控制方法应用于确定及控制采煤机在工作面的位置，该工作面设置有采煤机3、刮板输送机1和液压支架2，采煤机3包括机架301、牵引减速箱302、行走箱304和控制中心，还包括安装在牵引减速箱302的传动轴3021上的旋转编码器303，该用于采煤机位置定位的感知控制方法包括如下步骤：

步骤S11：设定工作面“0”位，确定当前采煤机相对工作面“0”位的距离；

步骤S12：远程控制台根据开采工艺发送采煤机工作位置调节指令；

步骤S13：控制中心接受远程控制台发出的工作位置调节指令；

步骤S14：控制中心控制采煤机运行；

步骤S15：旋转编码器检测牵引减速箱传动轴的转动圈数；

步骤S16：控制中心接受并计算处理旋转编码器检测到的数据，确定采煤机在工作面的具体位置；

步骤S17：控制中心根据采煤机的位置数据，发送动作指令给液压支架控制器；

步骤S18：液压支架控制器通过液压支架电液控系统控制液压支架协调动作；

步骤S19：判断当前采煤机的位置是否与目标值相同，若是，进入步骤S20，若否，则进入步骤S14；

步骤S20：控制中心控制采煤机停机，完成采煤机位置定位的调节控制。

由于采煤机3在刮板输送机1的机头和机尾间往返运动割煤，因此，可以将刮板输送机1机头或刮板输送机1机尾设定为工作面“0”位，方便采煤机3的位置数据计算处理。

如图3所示，采煤机3的行走箱304中行走轮3041通过齿轮啮合方式与刮板输送机1中的销排101配合传动，可以通过计算行走轮3041在销排101上的转动圈数得到采煤机3的相对移动距离，同时由于行走轮3041由牵引减速箱302的链轮带动旋转，因此，采煤机3移动的相对距离可以根据牵引减速箱302传动轴3021的转动圈数、牵引减速箱302传动轴3021与行走箱304的行走轮3041的传动比、以及行走轮3041的分度圆直径计算得到。

具体地，采煤机3移动的相对距离L可以通过如下公式计算获得：

L＝pdQ/i (公式1)

其中，p为圆周率，d为行走轮3041的分度圆直径，Q为牵引减速箱302传动轴3021的转动圈数，i为牵引减速箱302传动轴3021与行走轮3041的传动比。

如图5所示，旋转编码器303通过联轴器3022与牵引减速箱302传动轴3021连接，能够直接测出传动轴3021的转动角度或转动圈数。

进一步地，为了使检测数据直观易处理，同时保证传动轴转动圈数在旋转编码器303的量程范围内，旋转编码器303可以为多圈绝对值编码器。

进一步地，为了保证检测数据在传输到采煤机3的控制中心不发生数据失真和丢失，旋转编码器303可以通过有线连接方式与采煤机3的控制中心连接，具体地，旋转编码器303通过数据传输线缆与采煤机3的控制中心连接。

本发明的用于采煤机位置定位的感知控制方法适应性强、实用性高，对应的定位装置结构简单、成本低，控制中心接收和处理数据简单方便，能够保证数据的可靠性，具有高定位精度，有利于实现采煤机的远程监控控制。

本发明提供的用于采煤机位置定位的感知控制方法通过在采煤机3的牵引减速箱302传动轴3021上安装旋转编码器303，能够精确地获得采煤机3的牵引减速箱302中链轮的转动圈数，通过利用链轮与行走轮3041的传动比，准确地得到行走轮3041的转动圈数，进而得到采煤机3移动的距离，同时通过有线连接方式将旋转编码器303与控制中心连接，能够保证数据的可靠性，有助于实现采煤机3的远程监控控制。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。

最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种用于采煤机位置定位的感知控制方法，应用于确定及控制采煤机在工作面的位置，所述工作面设置有采煤机、刮板输送机和液压支架，所述采煤机包括机架、牵引减速箱、行走箱和控制中心，其特征在于，所述采煤机还包括安装在牵引减速箱传动轴上的旋转编码器，所述旋转编码器通过数据传输线缆与所述控制中心连接，所述方法包括：

步骤S11：设定工作面“0”位，确定当前采煤机相对工作面“0”位的距离；

步骤S12：远程控制台根据开采工艺发送采煤机工作位置调节指令；

步骤S13：控制中心接受远程控制台发出的工作位置调节指令；

步骤S14：控制中心控制采煤机运行；

步骤S15：旋转编码器检测牵引减速箱传动轴的转动圈数；

步骤S16：控制中心接受并计算处理旋转编码器检测到的数据，确定采煤机在工作面的具体位置；

步骤S17：控制中心根据采煤机的位置数据，发送动作指令给液压支架控制器；

步骤S18：液压支架控制器通过液压支架电液控系统控制液压支架协调动作；

步骤S19：判断当前采煤机的位置是否与目标值相同，若是，进入步骤S20，若否，则进入步骤S14；

步骤S20：控制中心控制采煤机停机，完成采煤机位置定位的调节控制。

2.根据权利要求1所述的用于采煤机位置定位的感知控制方法，其特征在于，所述工作面“0”位为所述刮板输送机机头或所述刮板输送机机尾。

3.根据权利要求1所述的用于采煤机位置定位的感知控制方法，其特征在于，所述采煤机移动的距离根据所述牵引减速箱传动轴的转动圈数、所述牵引减速箱传动轴与所述行走箱的行走轮的传动比、以及所述行走轮的分度圆直径计算得到。

4.根据权利要求3所述的用于采煤机位置定位的感知控制方法，其特征在于，所述采煤机移动的距离L的计算方法如下：

L＝pdQ/i (公式1)

其中，p为圆周率，d为行走轮的分度圆直径，Q为牵引减速箱传动轴的转动圈数，i为牵引减速箱传动轴与行走轮的传动比。

5.根据权利要求1所述的用于采煤机位置定位的感知控制方法，其特征在于，所述旋转编码器为多圈绝对值编码器。