CN112033399A - 一种采煤机多信号融合的定位方法 - Google Patents

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孙晋潞
李亚超
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Abstract

本发明提供一种采煤机多信号融合的定位方法，包括以下步骤：S1：红外发射器发射红外信号，每个液压支架上的信号接收器中的红外接收模块开始接收红外信号，读取支架号[i,i+k]，并传输至上位机；S2：读取与采煤机牵引电机同轴的光电编码器的脉冲数，并传输至上位机，计算采煤机正对的支架号nc(t)；S3：惯性导航模块获取采煤机的位移信息，传输至上位机；上位机执行惯性导航算法，进一步获取采煤机正对的支架号ni c(t)；S4：上位机显示各步骤获取的支架号，并判断nc(t)和ni c(t)是否在[i,i+k]范围内来获取最终定位结果。本发明通过三种独立的定位方式提出了一种融合定位方法，能够获得更高的定位可靠性和准确性。

Description

一种采煤机多信号融合的定位方法
技术领域
本发明涉及采煤机定位技术领域，具体涉及采煤机多信号融合的定位方法。
背景技术
要实现综采工作面设备的自动化控制，液压支架与采煤机的联动控制是必须解决的关键技术，而实现液压支架跟机自动化技术的核心就是采煤机的精确定位。目前关于基于多传感信息融合的采煤机-液压支架定位方法基本采用编码器定位技术和RFID定位技术。
中国矿业大学周信提出了一种基于红外传感器和轴编码器两种定位方式的融合定位方法，此方法设定了一个支架平均间距动态调节因子，通过计算得出的采煤机行走距离产生的误差的阈值来实时更新该因子的值，这种方法提高了单一定位策略定位的准确性和可靠性，通过工业性实验验证该方法取得了较好的效果，但是该方法由于受到当时传感信息源的限制，未能解决由于底板曲线造成的定位误差问题，该方法仍然没有考虑底板曲线形状所带来的定位误差，不能解决采煤机端头截割时的定位问题。
因此，本发明提出了一种采煤机多信号融合的定位方法。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种采煤机多信号融合的定位方法。本申请通过三种独立的定位方式提出了一种融合定位方法，能够获得更高的定位可靠性和准确性。
为实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案。
一种采煤机多信号融合的定位方法，包括以下步骤：
S1：采煤机机身上的红外发射器发射红外信号，每个液压支架上的信号接收器中的红外接收模块开始接收红外信号，读取接收到红外信号的若干个所述液压支架的支架号[i,i+k]，并传输至上位机，其中，i为起始支架号，k为从起始支架起至第k个支架的支架号；
S2：射频发射器读取与所述采煤机牵引电机同轴的光电编码器的脉冲数，并传输至所述上位机；所述上位机通过计算所述采煤机当前行走距离S(t)，并根据行走距离同支架号之间的关系，计算所述采煤机正对的支架号nc(t)；
S3：所述采煤机的惯性导航模块获取所述采煤机的位移信息，传输至所述上位机；所述上位机执行惯性导航算法，进一步获取所述采煤机正对的支架号ni c(t)；
S4：所述上位机显示各步骤获取的支架号，并获取最终定位结果：
判断nc(t)和ni c(t)是否在[i,i+k]范围内；
若均不在[i,i+k]范围内，则定位结果取红外信号的结果Nf＝i+k/2；
若ni c(t)在[i,i+k]范围内，则定位结果取Nf＝ni c(t)；
若ni c(t)不在[i,i+k]范围内，nc(t)在[i,i+k]范围内，则定位结果取Nf＝nc(t)。
优选地，所述射频发射器设置在所述采煤机机架上，所述射频发射器接收所述惯性导航模块的位移信息以及所述编码器的脉冲数，并发出射频信号，所述液压支架上的信号接收器的射频接收模块接收射频信号，并传输至所述上位机。
优选地，所述惯性导航模块的位移信息以及所述编码器的脉冲数通过采煤机电控箱传输至所述上位机。
优选地，所述采煤机的当前行走距离为：
Figure BDA0002671941370000021
其中，I为编码器输出轴与行走轮齿轮的传动比；N为编码器旋转一周的脉冲数目；n为到某一时刻所雷击的脉冲数；R为行走轮的分度圆半径。
优选地，所述采煤机行走距离与支架号nc之间的关系：
Figure BDA0002671941370000031
其中，w为工作面液压支架的宽度；Δw为相邻液压支架之间的平均距离；nc取整。
本发明有益效果：
本发明提出了一种采煤机多信号融合的定位方法，在结合红外传感器和编码器对采煤机进行定位以外，还增加了基于工作面惯性坐标系的采煤机惯性导航定位手段，这三种独立的定位方式提出了一种融合定位方法，能够获得更高的定位可靠性和准确性，减小底板曲线带来的定位误差。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1是本发明实施例的采煤机多信号融合的定位方法的流程图；
图2是本发明实施例的采煤机多信号融合的定位方法的采煤机定位系统结构图。
图中：1、红外发射器；2、射频发射器；3、编码器；4、惯性导航模块；5、信号接收器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
一种采煤机多信号融合的定位方法，方法流程图如图1所示，包括以下步骤：
S1：采煤机机身上的红外发射器1发射红外信号，每个液压支架上的信号接收器5中的红外接收模块开始接收红外信号，读取接收到红外信号的若干个液压支架的支架号[i,i+k]，并传输至上位机，其中，i为起始支架号，k为从起始支架起至第k个支架的支架号；
如图2所示的采煤机定位系统结构图，将红外发射器1设置在采煤机机身上，向外发射红外信号，通过各个液压支架上的信号接收器5中的红外接收模块进行红外信号接收，根据红外信号接收情况，获取最小支架号和最大支架号，即获得采煤机初次定位的范围：支架号[i,i+k]，并传输至上位机；
S2：读取与采煤机牵引电机同轴的光电编码器3的脉冲数，并传输至上位机；上位机通过计算采煤机当前行走距离S(t)，并根据行走距离同支架号之间的关系，计算采煤机正对的支架号nc(t)；
光电编码器3与采煤机的牵引电机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经过检测装置检测输出脉冲信号的个数，这样就能测算出当前牵引电机的转数，进而确定行走齿轮的转数，转数乘以齿轮的周长就得到了采煤机的行走距离；采煤机的当前行走距离为：
Figure BDA0002671941370000041
其中，I为编码器3输出轴与行走轮齿轮的传动比；N为编码器3旋转一周的脉冲数目；n为到某一时刻所雷击的脉冲数；R为行走轮的分度圆半径；
再结合液压支架的宽度以及支架在工作面上的分布情况就可以进行采煤机和液压支架的相对定位，采煤机行走距离与支架号nc之间的关系：
Figure BDA0002671941370000042
其中，w为工作面液压支架的宽度；Δw为相邻液压支架之间的平均距离；nc取整。
S3：采煤机的惯性导航模块4获取采煤机的位移信息，传输至上位机；上位机执行惯性导航算法，进一步获取采煤机正对的支架号ni c(t)；在采煤机上设置高精度陀螺仪，能够规避底板曲线带来的精度误差；如图2所示的采煤机定位系统结构图，其中，将陀螺仪设置在机架上；
S4：上位机显示各步骤获取的支架号，并判断以获取最终定位结果：
判断nc(t)和ni c(t)是否在[i,i+k]范围内；
若均不在[i,i+k]范围内，则定位结果取红外信号的结果Nf＝i+k/2；
若ni c(t)在[i,i+k]范围内，则定位结果取Nf＝ni c(t)；
若ni c(t)不在[i,i+k]范围内，nc(t)在[i,i+k]范围内，则定位结果取Nf＝nc(t)。
本实施例中，步骤S2和S3中的信号传输的信号传输方式采用射频信号传输：
采煤机机架设置有射频发射器2，射频发射器2接收惯性导航模块4的位移信息以及编码器3的脉冲数，并发出射频信号，液压支架上的信号接收器5的射频接收模块接收射频信号，并传输至上位机。
另一个较佳的实施例，步骤S2和S3中的信号传输的信号传输方式通过采煤机电控箱直接传输至上位机：
惯性导航模块4的位移信息以及所述编码器3的脉冲数通过采煤机电控箱传输至上位机。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种采煤机多信号融合的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：采煤机机身上的红外发射器发射红外信号，每个液压支架上的信号接收器中的红外接收模块开始接收红外信号，读取接收到红外信号的若干个所述液压支架的支架号[i,i+k]，并传输至上位机，其中，i为起始支架号，k为从起始支架起至第k个支架的支架号；
S2：射频发射器读取与所述采煤机牵引电机同轴的光电编码器的脉冲数，并传输至所述上位机；所述上位机计算所述采煤机当前行走距离S(t)，并根据行走距离同支架号之间的关系，计算所述采煤机正对的支架号nc(t)；其中，t为当前所述采煤机运行的时间；
S3：所述采煤机的惯性导航模块获取所述采煤机的位移信息，传输至所述上位机；所述上位机执行惯性导航算法，进一步获取所述采煤机正对的支架号ni c(t)；
S4：所述上位机显示各步骤获取的支架号，并获取最终定位结果：
判断nc(t)和ni c(t)是否在[i,i+k]范围内；
若均不在[i,i+k]范围内，则定位结果取红外信号的结果Nf＝i+k/2；
若ni c(t)在[i,i+k]范围内，则定位结果取Nf＝ni c(t)；
若ni c(t)不在[i,i+k]范围内，nc(t)在[i,i+k]范围内，则定位结果取Nf＝nc(t)。
2.根据权利要求1所述的采煤机多信号融合的定位方法，其特征在于，所述射频发射器设置在采煤机机架上，所述射频发射器接收所述惯性导航模块的位移信息以及所述编码器的脉冲数，并发出射频信号，所述液压支架上的信号接收器的射频接收模块接收射频信号，并传输至所述上位机。
3.根据权利要求1所述的采煤机多信号融合的定位方法，其特征在于，所述惯性导航模块的位移信息以及所述编码器的脉冲数通过采煤机电控箱传输至所述上位机。
4.根据权利要求1所述的采煤机多信号融合的定位方法，其特征在于，所述采煤机的当前行走距离为：
Figure FDA0002671941360000021
其中，I为编码器输出轴与行走轮齿轮的传动比；N为编码器旋转一周的脉冲数目；n为到某一时刻所雷击的脉冲数；R为行走轮的分度圆半径。
5.根据权利要求4所述的采煤机多信号融合的定位方法，其特征在于，所述采煤机行走距离与支架号nc之间的关系：
Figure FDA0002671941360000022
其中，w为工作面液压支架的宽度；Δw为相邻液压支架之间的平均距离；nc取整。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113008311A (zh) * 2021-04-09 2021-06-22 郑州煤机液压电控有限公司 煤矿综采工作面推进度检测系统及检测方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104990549A (zh) * 2015-06-15 2015-10-21 中国矿业大学 一种采煤机-液压支架相对定位的方法及装置
CN107976192A (zh) * 2017-11-16 2018-05-01 太原理工大学 一种综采工作面采运装备的姿态求解与预测方法
CN109931958A (zh) * 2019-03-27 2019-06-25 中国矿业大学 一种基于uwb采煤机工作面端头校准装置及方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104990549A (zh) * 2015-06-15 2015-10-21 中国矿业大学 一种采煤机-液压支架相对定位的方法及装置
CN107976192A (zh) * 2017-11-16 2018-05-01 太原理工大学 一种综采工作面采运装备的姿态求解与预测方法
CN109931958A (zh) * 2019-03-27 2019-06-25 中国矿业大学 一种基于uwb采煤机工作面端头校准装置及方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113008311A (zh) * 2021-04-09 2021-06-22 郑州煤机液压电控有限公司 煤矿综采工作面推进度检测系统及检测方法

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