CN111411654A - 一种用于井下铲运机自动装载的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于井下铲运机自动装载的方法，所使用的的装置包括遥控铲运机（1），包括在遥控铲运机（1）的前后两个车架（2）铰销处加装车架角度传感器（5），大臂（3）与车架（2）铰销处加装大臂角度传感器（6），大臂（3）与铲斗（4）铰接处加装铲斗角度传感器（7）；然后依次调直车架（2）、降低大臂（3）、放平铲斗（4），接着一档插入，当发动机油门达到最大，推进速度v降为0时，铲斗（4）向上转动β角度，以此循环重复转斗动作，直到铲斗（4）接近装满；最后收斗运输，铲斗（4）转到运输状态，遥控铲运机（1）松油门、置倒挡、退出料堆。本发明的优点是使自动装载更加智能化、操作更加精确，提高装载效率和效果。

Description

一种用于井下铲运机自动装载的方法
技术领域
本发明涉及无人矿山自动铲运技术领域，尤其涉及一种用于井下铲运机自动装载的方法。
背景技术
经过近40年的高速发展，我国老龄化问题显现，加之国家对资源开采行业的安全、环保要求越来越高，无人矿山技术由于能够让矿业工人远离环境恶劣的井下高危工作面而得到国家的大力支持和行业的高度重视。
远程遥控铲运机出矿系统就是无人矿山技术中不可或缺的子系统，操作人员在地面办公室借助视频、通信网络及人工智能技术等，操控井下铲运机完成采场出矿和巷道排渣作业。然而，铲运机铲装物料的过程比较复杂，受物料块度、料堆高度形状、底板平整度的影响很大，如果铲装操作司机不熟练，将影响铲斗的装满程度和装载的时间，最终影响铲运机的出矿效率。尤其是采用远程遥控后，这一环节的影响将变得更为突出，因为遥控操作与司机坐在车上直接控制相比，其对现场情况的感受、铲运机的运行状态的反馈以及动作的延迟等，都会对铲运机的装载效果产生明显的不利影响。
发明内容
本发明目的就是为了解决现有铲运机自动装载系统远程遥控难、出矿效率较差的问题，提供了一种用于井下铲运机自动装载的方法，以传感器监测铲运机运行状态和姿态为基础，结合人工智能技术和自动控制技术，使得铲运机自动装载更加智能化、操作更加精确，提高装载效率和效果。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种用于井下铲运机自动装载的方法，所使用的的装置包括遥控铲运机，包括以下具体操作步骤：
（1）遥控铲运机的前后车架铰销处加装车架角度传感器，大臂与车架铰销处加装大臂角度传感器，大臂与铲斗铰接处加装铲斗角度传感器；
（2）铲装矿石前，先将前后车架调直，保持前后车架中心线重合，此时的车架角度设置为0°；
（3）大臂降到最低：保持大臂相对于车架的角度为0°；
（4）铲斗放平：保证铲斗底部与水平面的初始角度α设置为0°；
（5）一档插入：铲运机以最低档位插入料堆，随着料堆对铲斗的阻力急速增加，铲运机推进的速度v同步下降，电脑控制发动机油门同步加大；
（6）重复转斗：当发动机油门达到最大，铲运机的推进速度v降为0时，遥控铲运机控制端发出指令，使铲斗向上转动1~5°，然后铲运机继续在最大油门下再次开始向前推进，直到推进速度v再次降为0，使铲斗再次向上转动1~5°，以此循环，重复转斗动作，直到铲斗接近装满；
（7）收斗运输：当转斗动作超过三次或者铲斗转动的累积角度α＞15°时，铲运机收斗，当铲斗的角度为50~60°时收斗到位，铲斗转到运输状态，铲运机松油门、置倒挡、退出料堆；
（8）智能称重：铲运机智能称重或图像识别系统判断铲斗装满，则铲运机继续后退，进入去卸载点的运行程序即可；若判断未装满，则表明遇到了大块原岩，此时电脑控制铲运机退出，根据图像识别技术另找插入点装载，在退出料堆后再次重复（2）~（7）的动作；
（9）铲斗故障排查：当重复（2）~（7）的动作超过三次仍未装满，则表明遇到了特大块或没有爆破的原岩，此时直接报警，需要上报请求操作人员介入处理。
其中，铲装矿石前如遇特殊情况受巷道限制时，前后车架可以容许有小角度铲矿；铲斗放平状态为将铲运机置于水平地面上、大臂降至最低时铲斗斗尖触地即可；另外，当铲斗底部与平面夹角α大于15°时阻力很大，此时可以收斗待第二次重复装载动作。
本发明的技术方案中，通过在关键部位增加角度传感器，对铲运机的铲运过程进行更加精准地实时监测和控制，取代了现有遥控铲运机中每一个装载动作都需要操控人员目视或视频观察然后发出每一动作的操作指令来控制铲运机装载的模式；由于该装载技术以传感器和电脑控制为基础，对机器的运行状态和适时控制比人工远距离操作反应更准确、快速、及时，因而将大大提高遥控铲运机的铲装速度和装满系数，提高铲运机出矿生产效率。
附图说明
图1为本发明的井下铲运机自动装载时的结构正视图；
图2为本发明的井下铲运机自动装载时的结构俯视图；
图3为本发明的井下铲运机自动装载的逻辑流程图；
图4为本发明的井下铲运机自动装载的系统配置方框图。
具体实施方式
实施例1
为使本发明更加清楚明白，下面结合附图对本发明的一种用于井下铲运机自动装载的方法进一步说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1、图2，一种用于井下铲运机自动装载的方法，所使用的的装置包括遥控铲运机1，其特征在于，包括以下具体操作步骤：
（1）遥控铲运机1的前后车架2铰销处加装一个车架角度传感器5，大臂3与车架2铰销处加装一个大臂角度传感器6，大臂3与铲斗4铰接处加装一个铲斗角度传感器7；
（2）铲装矿石前，先将前后车架1调直，车架角度传感器5监测前后车架1中心线夹角，保持前后车架1中心线重合，此时的车架角度设置为0°；
（3）大臂降到最低：大臂角度传感器6监测大臂3相对于车架2的角度变化，保持大臂3相对于车架2的角度为0°；
（4）铲斗放平：铲斗角度传感器7监测铲斗4相对于大臂3的角度变化，保证铲斗4底部与水平面的初始角度α设置为0°；
（5）一档插入：遥控铲运机1以最低档位插入料堆8，随着料堆8对铲斗4的阻力急速增加，遥控铲运机1推进的速度v同步下降，电脑控制发动机油门同步加大；
（6）重复转斗：当发动机油门达到最大，遥控铲运机1的推进速度v降为0时，遥控铲运机1的控制端发出指令，使铲斗4向上转动角度β为1~5°，然后遥控铲运机1继续在最大油门下再次开始向前推进，直到推进速度v再次降为0，使铲斗4再次向上转动1~5°，以此循环，重复转斗动作，直到铲斗4接近装满；
（7）收斗运输：当转斗动作超过三次或者铲斗转动的累积角度α＞15°时，遥控铲运机1收斗，当铲斗4的角度α为50~60°时收斗到位，铲斗4转到运输状态，遥控铲运机1松油门、置倒挡、退出料堆8；
（8）智能称重：遥控铲运机1的智能称重或图像识别系统判断铲斗装满，则遥控铲运机1继续后退，进入去卸载点的运行程序即可；若判断未装满，则表明遇到了大块原岩，此时电脑控制铲运机退出，根据图像识别技术另找插入点装载，在退出料堆后再次重复（2）~（7）的动作；
（9）铲斗故障排查：当重复（2）~（7）的动作超过三次仍未装满，则表明遇到了特大块或没有爆破的原岩，此时直接报警，需要上报请求操作人员介入处理。
其中，v为遥控铲运机的推进速度；α为铲斗与水平面的夹角，即铲斗转斗过程中的累积转斗角度；β为铲斗转斗过程中的单次转斗角度；收斗时的铲斗角度设定值以及单次转斗角度根据不同机型的参数不同而有所改变，以上实施例仅给出了其中一种机型的角度设定。
铲装矿石前如遇特殊情况受巷道限制时，前后车架可以容许有小角度铲矿；铲斗放平状态为将铲运机置于水平地面上、大臂降至最低时铲斗斗尖触地即可；另外，当铲斗底部与平面夹角α大于15°时阻力很大，此时可以收斗待第二次重复装载动作。
如图4所示，本发明作为一个模块嵌入井下铲运机远程遥控系统之中，与远程遥控系统一同工作。在系统的控制电脑、图像识别模块、称重模块、速度传动器及电脑对各动作的控制模块等均为远程遥控铲运机的原有配置和功能的基础上，本发明新增了三个角度传感器信号送入主系统控制电脑，且本发明的自动装载模块融入系统中，共享系统配置和资源，如自动装载模块需要的车速数据、装满判别、装载点优选等功能，都由原有系统完成，本子系统将相关数据、要求提交主系统，调用所需的主系统数据，并由主系统电脑控制执行相关动作。
本发明中，通过在关键部位增加角度传感器，对铲运机的铲运过程进行更加精准地实时监测和控制，取代了现有遥控铲运机中每一个装载动作都需要操控人员目视或视频观察然后发出每一动作的操作指令来控制铲运机装载的模式；由于该装载技术以传感器和电脑控制为基础，对机器的运行状态和适时控制比人工远距离操作反应更准确、快速、及时，因而将大大提高遥控铲运机的铲装速度和装满系数，提高铲运机出矿生产效率，减少井下高危岗位的用工数量，实现矿产资源的安全、环保、高效开采，为国民经济的持续发展提供支撑，其社会效益和经济效益明显。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于井下铲运机自动装载的方法，所使用的的装置包括遥控铲运机（1），其特征在于，包括以下作步骤：
步骤一：遥控铲运机（1）的前后两个车架（2）铰销处加装车架角度传感器（5），大臂（3）与车架（2）铰销处加装大臂角度传感器（6），大臂（3）与铲斗（4）铰接处加装铲斗角度传感器（7）；
步骤二：调直车架（2）：铲装矿石前，车架角度传感器（5）监测前后两个车架（2）的中心线夹角，保持二者中心线重合，此时的车架角度设置为0°；
步骤三：大臂（3）降到最低：大臂角度传感器（6）监测大臂（3）相对于车架（2）的角度，保持二者之间的初始角度为0°；
步骤四：铲斗（4）放平：铲斗角度传感器（7）监测铲斗（4）的角度，保证铲斗（4）底部与水平面的角度α设置为0°；
步骤五：一档插入：遥控铲运机（1）以最低档位插入料堆（8），随着料堆（8）对铲斗（4）的阻力急速增加，推进速度v同步下降，电脑控制发动机油门同步加大；
步骤六：重复转斗：当发动机油门达到最大，推进速度v降为0时，遥控铲运机（1）的控制端发出指令，使铲斗（4）向上转动β角度，然后遥控铲运机（1）继续在最大油门下再次开始向前推进，直到推进速度v再次降为0，使铲斗（4）再次向上转动β角度，以此循环，重复转斗动作，直到铲斗（4）接近装满；
步骤七：收斗运输：当转斗动作超过三次或者α＞15°时，遥控铲运机（1）收斗，当铲斗（4）的角度α为50~60°时收斗到位，铲斗（4）转到运输状态，遥控铲运机（1）松油门、置倒挡、退出料堆；
步骤八：智能称重：遥控铲运机（1）的智能称重或图像识别系统判断铲斗装满，则遥控铲运机（1）继续后退，进入去卸载点的运行程序即可；若判断未装满，电脑控制铲运机退出，根据图像识别技术另找插入点装载，在退出料堆后再次重复步骤二至七的动作。
2.根据权利要求1所述的用于井下铲运机自动装载的方法，其特征在于：
当重复步骤二至七的动作超过三次仍未装满时，直接报警，需要上报请求操作人员介入处理。
3.根据权利要求1或2所述的用于井下铲运机自动装载的方法，其特征在于：
铲斗（4）每次向上转动的角度β为1~5°。
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