CN111674838A - 一种基于空间位置信息捕捉的刮板输送机机身自动调直装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于空间位置信息捕捉的刮板输送机机身自动调直装置及方法，属于煤矿综采设备技术领域，装置包括刮板输送机中部槽、空间位置信息采集装置、数据传输装置和调直动作执行机构，本发明有效解决目前人工根据经验和肉眼观察进行刮板输送机机身调直而产生较大误差的问题，可直接测量刮板输送机机身直线度的相关数据，并根据此数据对刮板输送机机身进行调直，从而实现刮板输送机的设备自主感知、自主分析以及快速响应机身调直的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于空间位置信息捕捉的刮板输送机机身自动调直装置及方法，属于煤矿综采设备技术领域。
背景技术
煤矿综采是当下煤炭生产最重要的技术，随着以矿山数字化、信息化为前提和基础的智慧矿山概念的提出，在煤炭生产过程中实现设备自主感知、自动分析、快速处理变得尤为重要；刮板输送机既承担着煤炭、矸石等散料运输的功能，同时也是采煤机运行的轨道和液压支架的一个支点；因此，保证刮板输送机的直线度对于采煤机的正常运行执行采煤工作，保障煤壁以及液压支架的直线度，保证液压支架受力均匀发挥其最大作用，可以极大的减少因为支架不直而产生的侧护板损坏、支架倾斜后支撑力不够等原因而导致的倒架、塌顶等危险现象的发生，保证煤炭开采工作的正常进行；另一方面，刮板输送机不直会使刮板运输机运行时负荷增大，使刮板链受力不均从而造成断链等问题，继而影响煤炭生产的安全性及效率。
目前，国内煤矿一般采用人工根据经验进行刮板输送机调直或者根据液压支架调直后再利用液压支架的推移装置对刮板输送机进行调直，现有方法无法采集刮板输送机的直线度数据，无法直接根据刮板输送机的直线度对刮板输送机的机身进行调直，同时人工操作不仅工作量大，而且由于人为因素的影响，还会出现机身直线度误差较大、可靠性较低等问题。
中国专利CN105000328B公开了一种综采工作面刮板输送机机身自动调直装置及方法，该装置包括弹性杆和相对位姿测量装置，弹性杆设置在任意相邻两个液压支架之间，弹性杆与液压支架之间设有角度传感器，相对位姿测量装置包括弹性连接器，弹性连接器设置在任意相邻两个中部槽之间，弹性连接器设有具有温度补偿作用的应变传感器，角度传感器和应变传感器通过通讯线路与信号处理系统连接，信号处理系统通过数据传输模块实现与电液控制系统的通信，电液控制系统连接液压支架。
中国专利文件CN103114867B公开了一种综采工作面液压支架和刮板输送机自动调直方法及系统，所述方法包括以下步骤：在综采工作面连续推进的过程中，通过安装在各液压支架上的第一行程传感器来获取每两个液压支架之间的相对位置；获取每个液压支架与刮板输送机之间的相对位置；以指定液压支架为基准，根据所述每两个液压支架之间的相对位置来调直指定范围内的液压支架，直到所述第一行程传感器的读数全部为零；以所述指定液压支架与刮板输送机的相对位置为参照，根据所述每个液压支架与刮板输送机之间的相对位置来调直指定范围内的刮板输送机。
现有改进技术，如中国专利CN105000328B和中国专利文件CN103114867B均是采用传感器进行感应，然后进行刮板输送机的调直，单纯采用传感器进行信息感应容易受煤矿综采现场复杂环境影响，并且利用多传感器进行信息采集，在处理多个传感器采集的数据时，存在着数据拟合的问题，增大了数据处理的难度，多个传感器测量数据的误差会叠加，可能会影响刮板输送机中部槽调直后的直线度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种基于空间位置信息捕捉的刮板输送机机身自动调直装置，有效解决目前人工根据经验和肉眼观察进行刮板输送机机身调直而产生较大误差的问题，该装置可直接测量刮板输送机机身直线度的相关数据，并根据此数据对刮板输送机机身进行调直，从而实现刮板输送机的设备自主感知、自主分析以及快速响应机身调直的目的。
本发明还提供上述基于空间位置信息捕捉的刮板输送机机身自动调直装置的使用方法。
本发明的技术方案如下：
一种基于空间位置信息捕捉的刮板输送机机身自动调直装置，包括刮板输送机中部槽、空间位置信息采集装置、数据传输装置和调直动作执行机构，其中：
所述调直动作执行机构安装于刮板输送机中部槽一侧相同距离处；
所述空间位置信息采集装置包括特征位置标记物、视频采集装置和激光位移传感器，单个刮板输送机中部槽至少一边设置2个特征位置标记物，每3个刮板输送机中部槽安装一组视频采集装置，激光位移传感器设置于调直动作执行机构；
所述数据传输装置包括无线数据发送装置和无线数据接收装置，无线数据发送装置与视频采集装置和激光位移传感器连接，无线数据接收装置连接至工控机，工控机与调直动作执行机构连接。
优选的，特征位置标记物为球形发光物，便于视频采集装置捕捉发光点位置。
进一步优选的，特征位置标记物为LED灯珠。
优选的，特征位置标记物通过安装座安装于刮板输送机中部槽上的槽帮钢顶面距离两端1/4处。
进一步优选的，安装座包括铝片和薄钢板，铝片和薄钢板为横截面相同的圆形板，薄钢板中间设有圆形凹槽，圆形凹槽中间设有贯穿薄钢板的圆形通孔，铝片中间位置设有相同大小的圆形通孔，铝片的圆形通孔内焊接特征位置标记物，薄钢板的圆形凹槽内放置磁铁，薄钢板通过磁铁安装于槽帮钢上，通过磁铁安装方便调整安装位置。
优选的，调直动作执行机构为液压推移装置，液压推移装置通过连接头与刮板输送机中部槽上的推移耳相连接，所有激光位移传感器均安装于液压推移装置与刮板输送机槽帮钢中线同一水平面的同一位置处。
优选的，视频采集装置包括3个光学摄像头，其中2个光学摄像头安装于刮板输送机中部槽一侧，2个光学摄像头构成的直线与槽帮钢平行，1个光学摄像头安装于刮板输送机中部槽另一侧，3个光学摄像头围成等腰直角三角形，光学摄像头连接于无线数据发送装置。
优选的，单个刮板输送机中部槽两边各设置2个特征位置标记物，两边均设置特征位置标记物可以避免因为视频采集装置的安装角度问题而产生的采集不到特征位置标记物空间位置信息，从而无法调直的问题，可以增加信息采集的准确度，极大地保证中部槽调直动作的准确性和中部槽的直线度。
一种基于空间位置信息捕捉的刮板输送机机身自动调直装置，使用方法如下：
(1)利用特征位置标记物标记刮板输送机机身的特征位置，每一个特征位置标记物同时被两个光学摄像头捕捉到，可得到其准确的空间位置信息；
(2)激光位移传感器测量刮板输送机中部槽和激光位移传感器之间的距离参数，通过比较所有激光位移传感器采集的距离值，测量刮板输送机中部槽的直线度；
(3)光学摄像头和激光位移传感器测量到的数据通过无线数据发送装置和无线数据接收装置传送至工控机，在工控机中进行特征位置标记物空间位置信息以及激光位移传感器测量的距离参数的数据处理；
(4)工控机发送信号给液压推移装置上的推移控制器，电磁阀在推移控制器的控制下接通，液压推移装置进行运动完成调直，当光学摄像头和激光位移传感器采集的信息在工控机中显示位于同一条直线上，同时前后激光位移传感器测量的距离值相同时，工控机停止发送信号，推移控制器控制电磁阀断路，液压推移装置停止工作，此时前后两个刮板输送机中部槽在同一条直线上。
本发明的有益效果在于：
1、本发明有效解决目前人工根据经验和肉眼观察进行刮板输送机机身调直而产生较大误差的问题，可直接测量刮板输送机机身直线度的相关数据，并根据此数据对刮板输送机机身进行调直，从而实现刮板输送机的设备自主感知、自主分析以及快速响应机身调直的目的。
2、本发明设有三个光学摄像头，增加空间位置信息捕捉的准确性，防止因光学摄像头摆放的角度盲区而导致采集不到数据或者数据采集不准确。
3、本发明通过安装座进行特征位置标记物的安装，方便进行位置调整。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的调直动作执行机构控制方法流程图；
图3为本发明的工作流程图；
图4为本发明的特征位置标记物安装位置示意图；
图5为本发明的特征位置标记物信息采集工作示意图；
图6为本发明的视频采集装置的安装结构俯视图；
图7为本发明的特征位置标记物安装座示意图；
图8为本发明的薄钢板结构示意图；
其中：1、刮板输送机中部槽；2、铝片；3、薄钢板；4、LED灯珠；5、激光位移传感器；6、无线数据发送装置；7、液压推移装置；8、推移控制器；9、电磁阀；10、光学摄像头；11、圆形凹槽。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供一种基于空间位置信息捕捉的刮板输送机机身自动调直装置，包括刮板输送机中部槽1、空间位置信息采集装置、数据传输装置和调直动作执行机构，其中：
所述调直动作执行机构安装于刮板输送机中部槽一侧相同距离处，调直动作执行机构为液压推移装置7，液压推移装置7通过连接头与刮板输送机中部槽上的推移耳相连接，进而通过液压推移装置的来回运动进行刮板输送机的调直，所有激光位移传感器5均安装于液压推移装置7与刮板输送机槽帮钢中线同一水平面处，液压推移装置7为推移千斤顶；
所述空间位置信息采集装置包括特征位置标记物、视频采集装置和激光位移传感器5，单个刮板输送机中部槽1一边设置2个特征位置标记物，刮板输送机中部槽1一侧的两个特征位置标记物代表刮板输送机中部槽的一边，每3个刮板输送机中部槽1安装一组视频采集装置，激光位移传感器5安装于调直动作执行机构；
所述数据传输装置包括无线数据发送装置6和无线数据接收装置，无线数据发送装置6与视频采集装置和激光位移传感器5连接，无线数据接收装置连接至工控机，工控机与调直动作执行机构连接。
特征位置标记物为LED灯珠4，视频采集装置包括3个光学摄像头10，其中2个光学摄像头10安装于刮板输送机中部槽1一侧，2个光学摄像头10构成的直线与槽帮钢平行，1个光学摄像头10安装于刮板输送机中部槽1另一侧，3个光学摄像头10围成等腰直角三角形，如图6所示，光学摄像头10连接于无线数据发送装置，设有三个光学摄像头，增加空间位置信息捕捉的准确性，防止因光学摄像头摆放的角度盲区而导致采集不到数据或者数据采集不准确。
调直动作执行机构控制方法流程图如图2所示，光学摄像头10和激光位移传感器5采集到的的信息传送到工控机中的数据处理软件，在工控机中比较特征标记点是否在同一条直线上和激光位移传感器测量的距离参数是否相同，当标记点在同一直线上，距离参数也相同时，调直动作执行机构即推移机构停止工作。
激光位移传感器选用合熠LC-S100N型号，其具有尺寸小精度高等优点，光学摄像头选用Nokov Mars 1.3H，无线数据发送装置选用基于CC2540射频芯片的E104-2G4U04A无线数据发送装置，推移控制器为一个PLC，选用西门子S7-200；电磁阀选用WEH型电液换向阀，LED灯珠选用葳天Prolight3030系列，采用硅胶透镜设计，具有良好的防撞击的功能，且具有较高亮度，可较好的反映特征位置点的位置；无线数据接收装置选用天地KJF80-2A型矿用无线信号接收器。
一种基于空间位置信息捕捉的刮板输送机机身自动调直装置，使用方法如下：
(1)利用特征位置标记物标记刮板输送机机身的特征位置，每一个特征位置标记物同时被两个光学摄像头10捕捉到，可得到其准确的空间位置信息；
特征位置标记物信息采集工作示意图如图5所示，刮板输送机运行方向如图5中箭头方向所示，A、B、C是三个刮板输送机中部槽，当对刮板输送机中部槽A进行调直时，光学摄像头采集到特征位置标记物所在位置的信息，在工控机中自动比对刮板输送机中部槽A和刮板输送机中部槽B的两边是否在同一条直线上，当处于同一条直线上时，则控制电磁阀断路，完成调直工作；
(2)激光位移传感器5测量刮板输送机中部槽1和激光位移传感器5之间的距离参数，通过比较所有激光位移传感器采集的距离值，测量刮板输送机中部槽1的直线度；
(3)光学摄像头10和激光位移传感器5测量到的数据通过无线数据发送装置6和无线数据接收装置传送至工控机，在工控机的数据处理软件上进行特征位置标记物空间位置信息以及激光位移传感器5测量的距离参数的数据处理；
(4)工控机发送信号给液压推移装置7上的推移控制器8，电磁阀9在推移控制器8的控制下接通，激光位移传感器5测量数据大于工控机内设定的标准阈值时，液压推移装置7进行推动完成调直，激光位移传感器5测量数据小于工控机内设定的标准阈值时，液压推移装置7进行回拉完成调直，当光学摄像头10和激光位移传感器5采集的信息在工控机中显示位于同一条直线上，同时前后激光位移传感器5测量的距离值相同时，工控机停止发送信号，推移控制器8控制电磁阀9断路，液压推移装置7停止工作，此时前后两个刮板输送机中部槽1在同一条直线上，装置的整体工作流程图如图3所示。
实施例2：
一种基于空间位置信息捕捉的刮板输送机机身自动调直装置，结构如实施例1所述，不同之处在于，特征位置标记物通过安装座安装于刮板输送机中部槽上的槽帮钢顶面距离两端1/4处，如图4所示。
实施例3：
一种基于空间位置信息捕捉的刮板输送机机身自动调直装置，结构如实施例2所述，不同之处在于，安装座包括铝片2和薄钢板3，安装座结构如图7所示，铝片2和薄钢板3通过螺栓进行固定连接，铝片2和薄钢板3为横截面相同的圆形板，薄钢板3中间设有圆形凹槽11，圆形凹槽11中间设有贯穿薄钢板的圆形通孔，薄钢板3结构如图8所示，铝片2中间位置设有相同大小的圆形通孔，铝片2的圆形通孔内焊接特征位置标记物，薄钢板3的圆形凹槽内放置磁铁，薄钢板3通过磁铁安装于槽帮钢上，通过磁铁安装方便调整安装位置。
实施例4：
一种基于空间位置信息捕捉的刮板输送机机身自动调直装置，结构如实施例1所述，不同之处在于，单个刮板输送机中部槽1两边各设置2个特征位置标记物，两边均设置特征位置标记物可以避免因为视频采集装置的安装角度问题而产生的采集不到特征位置标记物空间位置信息，从而无法调直的问题，可以增加信息采集的准确度，极大地保证中部槽调直动作的准确性和中部槽的直线度。
Claims (9)
1.一种基于空间位置信息捕捉的刮板输送机机身自动调直装置，其特征在于，包括刮板输送机中部槽、空间位置信息采集装置、数据传输装置和调直动作执行机构，其中：
所述调直动作执行机构安装于刮板输送机中部槽一侧相同距离处；
所述空间位置信息采集装置包括特征位置标记物、视频采集装置和激光位移传感器，单个刮板输送机中部槽至少一边设置2个特征位置标记物，每3个刮板输送机中部槽安装一组视频采集装置，激光位移传感器设置于调直动作执行机构；
所述数据传输装置包括无线数据发送装置和无线数据接收装置，无线数据发送装置与视频采集装置和激光位移传感器连接，无线数据接收装置连接至工控机，工控机与调直动作执行机构连接。
2.如权利要求1所述的基于空间位置信息捕捉的刮板输送机机身自动调直装置，其特征在于，特征位置标记物为球形发光物。
3.如权利要求2所述的基于空间位置信息捕捉的刮板输送机机身自动调直装置，其特征在于，特征位置标记物为LED灯珠。
4.如权利要求1所述的基于空间位置信息捕捉的刮板输送机机身自动调直装置，其特征在于，特征位置标记物通过安装座安装于刮板输送机中部槽上的槽帮钢顶面距离两端1/4处。
5.如权利要求4所述的基于空间位置信息捕捉的刮板输送机机身自动调直装置，其特征在于，安装座包括铝片和薄钢板，铝片和薄钢板为横截面相同的圆形板，薄钢板中间设有圆形凹槽，圆形凹槽中间设有贯穿薄钢板的圆形通孔，铝片中间位置设有相同大小的圆形通孔，铝片的圆形通孔内焊接特征位置标记物，薄钢板的圆形凹槽内放置磁铁，薄钢板通过磁铁安装于槽帮钢上。
6.如权利要求1所述的基于空间位置信息捕捉的刮板输送机机身自动调直装置，其特征在于，调直动作执行机构为液压推移装置，液压推移装置通过连接头与刮板输送机中部槽上的推移耳相连接，所有激光位移传感器均安装于液压推移装置与刮板输送机槽帮钢中线同一水平面的同一位置处。
7.如权利要求6所述的基于空间位置信息捕捉的刮板输送机机身自动调直装置，其特征在于，视频采集装置包括3个光学摄像头，其中2个光学摄像头安装于刮板输送机中部槽一侧，2个光学摄像头构成的直线与槽帮钢平行，1个光学摄像头安装于刮板输送机中部槽另一侧，3个光学摄像头围成等腰直角三角形，光学摄像头连接于无线数据发送装置。
8.如权利要求1所述的基于空间位置信息捕捉的刮板输送机机身自动调直装置，其特征在于，单个刮板输送机中部槽两边各设置2个特征位置标记物。
9.一种如权利要求7所述的基于空间位置信息捕捉的刮板输送机机身自动调直装置，其特征在于，使用方法如下：
(1)利用特征位置标记物标记刮板输送机机身的特征位置，每一个特征位置标记物同时被两个光学摄像头捕捉到，可得到其准确的空间位置信息；
(2)激光位移传感器测量刮板输送机中部槽和激光位移传感器之间的距离参数，通过比较所有激光位移传感器采集的距离值，测量刮板输送机中部槽的直线度；
(3)光学摄像头和激光位移传感器测量到的数据通过无线数据发送装置和无线数据接收装置传送至工控机，在工控机中进行特征位置标记物空间位置信息以及激光位移传感器测量的距离参数的数据处理；
(4)工控机发送信号给液压推移装置上的推移控制器，电磁阀在推移控制器的控制下接通，液压推移装置进行运动完成调直，当光学摄像头和激光位移传感器采集的信息在工控机中显示位于同一条直线上，同时前后激光位移传感器测量的距离值相同时，工控机停止发送信号，推移控制器控制电磁阀断路，液压推移装置停止工作，此时前后两个刮板输送机中部槽在同一条直线上。
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