CN111426315A - 一种采煤机定位装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采煤机定位装置及方法。该定位装置包括：绝对式编码器、红外线发射机、多个红外线接收机和控制器；绝对式编码器固定于采煤机内部，绝对式编码器与采煤机的牵引部连接；绝对式编码器用于计算采煤机的行进圈数；红外线发射机固定于采煤机机身外表面，多个红外线接收机分别固定于采煤机对应的液压支架上，红外线接收机与液压支架一一对应；红外线接收机用于接收红外线发射机发射的红外信号；绝对式编码器的输出端和红外线接收机的输出端均与控制器连接；控制器用于根据绝对式编码器输出的采煤机行进圈数和接收到红外信号的红外线接收机对应的液压支架的位置确定采煤机的位置。本发明可以提高采煤机定位精度，降低成本。

Description

一种采煤机定位装置及方法

技术领域

本发明涉及采煤机定位领域，特别是涉及一种采煤机定位装置及方法。

背景技术

采煤机在工作的时候和液压支架联动，液压支架收护帮板，采煤机割煤，在采煤过程中需要实时对采煤机进行定位，进而控制液压支架及时收护帮板，若护帮板收回不及时，采煤机会割到护帮板，导致事故发生。

现有技术中对于采煤机的定位，包括以下几种方式：

(1)以支架为参考基准的定位技术。通过在支架上安装红外传感器、无线传感网络，采煤机信号发射装置发出的信号经支架接收装置接收，根据接收信号的支架编号和支架对应位置坐标进行定位。这种定位技术的定位精度主要与信号接收装置的布置密度有关，而且，由于此定位法基于已知的支架坐标信息，在实际的生产过程中，工作面支架移架频繁，位置不能实时获取，所以无法实现实时与精确定位。支架的无线红外发射及接收受地质起伏变化影响较大，且最大精度为1架，难以满足未来自动化要求。

(2)轨道里程定位技术。通过采煤机行走齿轮传感器监测采煤机在刮板上的运行距离，采煤机的行走距离按照齿轨轮与齿轨啮合的圆周计算。该方法只能确定采煤机沿刮板输送机的运动距离和方向，无法确定采煤机在工作面方向与推进方向上的位移，造成定位不精确，同时存在齿轮计数误差累加的不足。因此，该定位技术仅能大体判断采煤机的位置，无法满足采煤机定位的精度和实时性要求。

(3)惯导自主定位技术。将捷联式惯性导航系统应用于井下采煤机的自主定位技术，其原理是将捷联惯导直接固联在采煤机机身，捷联式惯性系统中的陀螺仪和加速度计直接感受采煤机在惯性空间的转动角速度和线性加速度，经过积分运算得到采煤机机身的运动速度、航向、姿态和位置等信息。这种定位方法解决了捷联惯导系统以线加速度积分测量采煤机速度造成的积分累积误差问题，但在航向角度上仍然存在积分累积误差。最重要的是成本高，价格贵。

发明内容

本发明的目的是提供一种采煤机定位装置及方法，以提高采煤机定位精度，降低成本。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种采煤机定位装置，包括：绝对式编码器、红外线发射机、多个红外线接收机和控制器；

所述绝对式编码器固定于采煤机内部，所述绝对式编码器与所述采煤机的牵引部连接；所述绝对式编码器用于计算所述采煤机的行进圈数；

所述红外线发射机固定于所述采煤机机身外表面，多个所述红外线接收机分别固定于所述采煤机对应的液压支架上，所述红外线接收机与所述液压支架一一对应；所述红外线接收机用于接收所述红外线发射机发射的红外信号；

所述绝对式编码器的输出端和所述红外线接收机的输出端均与所述控制器连接；所述控制器用于根据所述绝对式编码器输出的采煤机行进圈数和接收到红外信号的红外线接收机对应的液压支架的位置确定所述采煤机的位置。

可选的，当所述控制器收到所述红外线接收机输出的数据时，触发所述绝对式编码器复位。

可选的，所述绝对式编码器通过弹性连接轴与所述采煤机的牵引部连接。

可选的，当所述采煤机牵引部的电机转动时，所述绝对式编码器的联轴器同步转动。

可选的，所述绝对式编码器还用于判断所述采煤机的行进方向。

可选的，所述控制器还用于根据所述采煤机的位置确定所述采煤机的运动轨迹。

本发明还提供一种采煤机定位方法，所述采煤机定位方法应用于前述的采煤机定位装置，所述采煤机定位方法包括：

获取当前红外线接收机输出的数据；

根据输出数据的红外线接收机的编号确定对应液压支架的位置；

将所述液压支架的位置确定为采煤机当前的位置；

对绝对式编码器复位；

实时获取所述绝对式编码器计算的采煤机的行进圈数，并根据所述行进圈数对所述采煤机进行定位；

判断是否接收到下一个红外线接收机输出的数据；

当接收到下一个红外线接收机输出的数据时，返回根据输出数据的红外线接收机的编号确定对应液压支架的位置的步骤。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明采用绝对式编码器和液压支架的互补定位方式提高采煤机定位的精确度，适用于井下开采环境。而且支架和采煤机双工通讯，优势互补，成本大幅度降低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明采煤机定位装置的结构示意图；

图2为本发明采煤机定位装置的定位示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明采煤机定位装置的结构示意图，图1为采煤机定位装置的俯视方向示意图，如图1所示，本发明的采煤机定位装置包括：绝对式编码器1、红外线发射机2、多个红外线接收机3和控制器(图中未标示)。

所述绝对式编码器1固定于采煤机4内部，所述绝对式编码器1通过自身的弹性连接轴与所述采煤机4的牵引部连接。对于双滚筒采煤机来说，采煤机4具有左右两个牵引部，绝对式编码器1的联轴器跟着采煤机4的电机一起转动，可以记录采煤机4行进的圈数。当采煤机4启动时，绝对式编码器1根据电机转动的方向可自动判断当前采煤机4的行进方向，同时绝对式编码器1通过实时计算采煤机4的行走圈数，对采煤机的位置进行准确的定位。

所述红外线发射机2固定于所述采煤机4的机身外表面，多个所述红外线接收机3分别固定于所述采煤机4对应的液压支架上，所述红外线接收机3与所述液压支架一一对应。对于一个采煤工作面，液压支架包括多个，用于保护采煤机4，同时保护人员通道，采煤过程中采煤机4在液压支架前方运行。

所述红外线接收机3用于接收所述红外线发射机2发射的红外信号，当某一个红外线接收机3收到红外信号时，说明当前采煤机4位于此红外线接收机3的位置，即红外线接收机3所处的液压支架的位置。因此，通过收到红外信号的红外线接收机3对应的液压支架的位置可以对采煤机的位置进行定位；

所述控制器位于所述采煤机内部，所述绝对式编码器1的输出端和所述红外线接收机3的输出端均与所述控制器连接。所述控制器用于根据所述绝对式编码器2输出的采煤机行进圈数和接收到红外信号的红外线接收机3对应的液压支架的位置确定所述采煤机4的位置。本发明中红外线接收机3收到红外信号时，可以直接获取自身的编号，由于红外线接收机3与液压支架一一对应，因此获取红外线接收机3自身编号的同时可以得到液压支架的编号，进而将液压支架的编号发送至控制器便可确定采煤机当前的位置。液压支架的编号可以通过液压支架发送给控制器。

本发明通过绝对式编码器1和红外线接收机3配合对采煤机4进行定位。当控制器接收到红外线接收机3的输出信号时，对绝对式编码器1进行复位清零，绝对式编码器1开始计数，直到控制器接收到下一个红外线接收机3的输出信号时，绝对式编码器1再次复位清零。绝对式编码器1用于在相邻两个红外线接收机的输出信号之间的时间段内对采煤机4进行精准定位，防止在此时间段内出现意外。

图2为本发明采煤机定位装置的定位示意图，以图2为例对采煤机4的定位过程进一步进行说明。图2中A部分为当采煤机经过支架1时，支架1上的红外线接收机接收到红外信号，此时采用红外线定位。定位成功时，绝对式编码器复位清零，绝对式编码器定位启动，并开始实时计算采煤机的行进圈数。图2中B部分为当采煤机位于支架1和支架2之间时，红外线接收机有可能无法接收成功，红外线定位失败，则依据绝对式编码器对采煤机进行定位。图2中C部分为一直使用绝对式编码器对采煤机进行定位，直到下一个红外线接收机接收到红外信号定位成功时(例如支架3为支架1后下一个定位成功的支架)，绝对式编码器再次复位清零，重新计算采煤机的行进圈数。这样，绝对式编码器作为红外定位的补充，填补红外定位不确定的间隔，保证了采煤机自始至终可以准确定位。

本发明中红外定位一直运行，在红外定位的盲区时间段，编码器能短时间的准确定位，防止事故发生。本发明采用“红外+编码器”集成的技术实现采煤机的定位，红外定位确定采煤机位置时，编码器归零，重新计算，在下一个红外定位出现之前，编码器可以准确定位采煤机，控制整个割煤工作。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种采煤机定位装置，其特征在于，包括：绝对式编码器、红外线发射机、多个红外线接收机和控制器；

所述绝对式编码器固定于采煤机内部，所述绝对式编码器与所述采煤机的牵引部连接；所述绝对式编码器用于计算所述采煤机的行进圈数；

所述红外线发射机固定于所述采煤机机身外表面，多个所述红外线接收机分别固定于所述采煤机对应的液压支架上，所述红外线接收机与所述液压支架一一对应；所述红外线接收机用于接收所述红外线发射机发射的红外信号；

所述绝对式编码器的输出端和所述红外线接收机的输出端均与所述控制器连接；所述控制器用于根据所述绝对式编码器输出的采煤机行进圈数和接收到红外信号的红外线接收机对应的液压支架的位置确定所述采煤机的位置。

2.根据权利要求1所述的采煤机定位装置，其特征在于，当所述控制器收到所述红外线接收机输出的数据时，触发所述绝对式编码器复位。

3.根据权利要求1所述的采煤机定位装置，其特征在于，所述绝对式编码器通过弹性连接轴与所述采煤机的牵引部连接。

4.根据权利要求3所述的采煤机定位装置，其特征在于，当所述采煤机牵引部的电机转动时，所述绝对式编码器的联轴器同步转动。

5.根据权利要求1所述的采煤机定位装置，其特征在于，所述绝对式编码器还用于判断所述采煤机的行进方向。

6.根据权利要求1所述的采煤机定位装置，其特征在于，所述控制器还用于根据所述采煤机的位置确定所述采煤机的运动轨迹。

7.一种采煤机定位方法，其特征在于，所述采煤机定位方法应用于权利要求1-6任一项所述的采煤机定位装置，所述采煤机定位方法包括：

获取当前红外线接收机输出的数据；

根据输出数据的红外线接收机的编号确定对应液压支架的位置；

将所述液压支架的位置确定为采煤机当前的位置；

对绝对式编码器复位；

实时获取所述绝对式编码器计算的采煤机的行进圈数，并根据所述行进圈数对所述采煤机进行定位；

判断是否接收到下一个红外线接收机输出的数据；

当接收到下一个红外线接收机输出的数据时，返回根据输出数据的红外线接收机的编号确定对应液压支架的位置的步骤。

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