基于姿态检测的防咬架控制方法
技术领域
本发明涉及煤矿井下综采工作面液压支架控制方法,尤其是涉及基于姿态检测的防咬架控制方法。
背景技术
煤矿井下地质条件复杂多变,综采工作面倾角大。传统的液压支架与刮板输送机在使用过程中,端头及排头液压支架由于受到沿倾斜方向的倾向力较大,造成综采工作面刮板输送机经常无法平稳运行从而出现上下颠簸现象,导致综采工作面相邻液压支架之间易出现挤架、咬架、歪架甚至倒架等现象,致使液压支架工况差,工人劳动强度大,危险系数增高,从而给高产高效优质安全的煤矿生产造成威胁。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于姿态检测的防咬架控制方法。
为实现上述目的,本发明采取下述技术方案:
本发明所述基于姿态检测的防咬架控制方法,包括下述步骤:
步骤1,在综采工作面各液压支架的底座、连杆和顶梁上分别设置倾角传感器,各所述倾角传感器信号输出端分别与设置在各自液压支架上的支架控制器信号输入端连接;各所述支架控制器用于采集本液压支架的姿态信息,并与左右两侧相邻液压支架的支架控制器以及综采工作面服务器交互通信;所述姿态信息包括所述底座、连杆和顶梁的X轴角度和Y轴角度;
步骤2,设定综采工作面任意一台液压支架的支架控制器编号为A,即控制器A;位于所述控制器A左侧液压支架的支架控制器编号为B,即控制器B;位于控制器A右侧液压支架的支架控制器编号为C,即控制器C;
控制器A数据点定义:底座倾角的X轴数据为AX1,Y轴数据为AY1;连杆倾角的X轴数据为AX2,Y轴数据为AY2;顶梁倾角的X轴数据为AX3,Y轴数据定义为AY3;
所述控制器B数据点定义:底座倾角的X轴数据为BX1,Y轴数据为BY1;连杆倾角的X轴数据为BX2,Y轴数据为BY2;顶梁倾角的X轴数据为BX3,Y轴数据定义为BY3;
所述控制器C数据点定义:底座倾角的X轴数据为CX1,Y轴数据为CY1;连杆倾角的X轴数据为CX2,Y轴数据为CY2;顶梁倾角的X轴数据为CX3,Y轴数据定义为CY3;
步骤3,控制器A通过CAN通讯方式获取控制器B和控制器C的姿态信息,当控制器A左侧或右侧无控制器(无液压支架)时,标记左侧或右侧数据无效;
步骤4,任意一台液压支架的控制器A通过获取本液压支架的姿态信息,结合支架模型参数计算得到底座与连杆的夹角Aα、顶梁与掩护梁的夹角Aβ、支架高度AH;所述支架模型参数包括:底座长度、掩护梁长度、顶梁长度、立柱的安装位置;
步骤5,任意一台液压支架的控制器A通过获取左右相邻液压支架的姿态信息,结合左右相邻液压支架的支架模型参数,计算得到左侧相邻液压支架的底座与连杆夹角Bα、顶梁与掩护梁夹角Bβ、支架高度BH,以及计算得到右侧相邻液压支架的底座与连杆夹角Cα、顶梁与掩护梁夹角Cβ、支架高度CH;
步骤6,任意一台液压支架的控制器A以本液压支架的姿态信息作为依据,计算左右相邻两侧液压支架相对于本液压支架的相对偏移信息,步骤如下:
步骤6.1,设定:控制器B相对于控制器A在底座倾角Y轴方向的相对偏差角度为LX1,控制器B相对于控制器A在底座倾角X轴方向的相对偏差角度为LY1,控制器B相对于控制器A在顶梁倾角Y轴方向的相对偏差角度为LX3,控制器B相对于控制器A在顶梁倾角X轴方向的相对偏差角度为LY3,控制器B相对于控制器A支架高度的偏差值为LH;
设定:控制器C相对于控制器A在底座倾角Y轴方向的相对偏差角度为RX1,控制器C相对于控制器A在底座倾角X轴方向的相对偏差角度为RY1,控制器C相对于控制器A在顶梁倾角Y轴方向的相对偏差角度为RX3,控制器C相对于控制器A在顶梁倾角X轴方向的相对偏差角度为RY3;控制器C相对于控制器A支架高度的高度偏差值为RH;
步骤6.2,任意一台液压支架的控制器A通过检测所述LH的数值,当超过设定的高度偏差值PH值或者所述RH的数值超过设定的高度偏差值PH时,即预测该液压支架与左侧或者右侧液压支架有发生咬架风险,此时根据所述LY1或者RY1的数值结合支架模型参数,计算左右两侧液压支架相对该液压支架支架的倾斜程度,当判定即将碰撞时发出预警;
步骤6.3,任意一台液压支架的控制器A通过检测所述Aα与Bα之间的差值及Aα与Cα之间的差值,获得该液压支架的连杆与左右台液压支架连杆的相对位置;
步骤6.4,任意一台液压支架的控制器A通过检测所述Aβ与Bβ之间的差值及Aβ与Cβ之间的差值,获得该液压支架的顶梁与左右台液压支架顶梁的相对位置,结合液压支架的支架高度AH和LX1或者RX1,判定该液压支架的连杆、顶梁与左右台液压支架连杆、顶梁之间的相对位置关系;
步骤6.5,任意一台液压支架的控制器A通过检测所述LX1与RX1,判定左右相邻液压支架相对本液压支架是处于前倾或后退姿态,结合本支架高度AH与LX3和RX3数据,判定当前本液压支架与左右相邻液压支架是否处于咬架状态;当发生咬架时,控制器A停止本液压支架的各种动作控制指令,并发出预警提示,否则,重复执行步骤2,重新开始下一次的检测与判定。
设置在各所述液压支架底座、连杆和顶梁上的所述倾角传感器,用于测量各自安装位置处的X轴和Y轴角度数据,并通过CAN通讯发送给本液压支架的支架控制器;各倾角传感器的X轴和Y轴角度为绝对地磁场角度。
本发明优点在于实现动态监测综采工作面液压支架的当前姿态,同时,综采工作面液压支架在执行控制动作时,能够准确预测液压支架的动作状态,达到防止液压支架动作过程中的咬架现象。
附图说明
图1是本发明所述方法的流程图。
图2是本发明所述顶梁倾角传感器3.1、连杆倾角传感器2.1和底座倾角传感器1.1的安装方位示意图。
图3是本发明所述液压支架的姿态夹角示意图;图中:α为w底座1与连杆2的夹角,β为顶梁3与掩护梁4的夹角,H为支架高度。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述实施例。
如图1-3所示,本发明所述的基于姿态检测的防咬架控制方法,包括下述步骤:
步骤1,在综采工作面各液压支架的底座1、连杆2和顶梁3上分别设置倾角传感器1.1、2.1、3.1,各倾角传感器1.1、2.1、3.1信号输出端分别与设置在各自液压支架上的支架控制器信号输入端连接;各支架控制器用于采集本液压支架的姿态信息,并与左右两侧相邻液压支架的支架控制器以及综采工作面服务器交互通信;液压支架的姿态信息包括底座1、连杆2和顶梁3的X轴角度和Y轴角度,各倾角传感器1.1、2.1、3.1的X轴和Y轴角度均为绝对地磁场角度;
步骤2,设定综采工作面任意一台液压支架的支架控制器编号为A,即控制器A;位于控制器A左侧液压支架的支架控制器编号为B,即控制器B;位于控制器A右侧液压支架的支架控制器编号为C,即控制器C;
控制器A数据点定义:底座1的倾角X轴数据为AX1,Y轴数据为AY1;连杆2的倾角X轴数据为AX2,Y轴数据为AY2;顶梁3的倾角X轴数据为AX3,Y轴数据定义为AY3;
控制器B数据点定义:底座1的倾角X轴数据为BX1,Y轴数据为BY1;连杆2的倾角X轴数据为BX2,Y轴数据为BY2;顶梁3的倾角X轴数据为BX3,Y轴数据定义为BY3;
控制器C数据点定义:底座1的倾角X轴数据为CX1,Y轴数据为CY1;连杆2倾的角X轴数据为CX2,Y轴数据为CY2;顶梁3的倾角X轴数据为CX3,Y轴数据定义为CY3;
步骤3,控制器A通过CAN通讯方式获取控制器B和控制器C的姿态信息,当控制器A左侧或右侧无控制器(即无液压支架)时,标记左侧或右侧姿态信息数据无效;
步骤4,任意一台液压支架的控制器A通过获取本液压支架的姿态信息,结合支架模型参数计算得到底座1与连杆2的夹角Aα、顶梁3与掩护梁4的夹角Aβ、支架高度AH;支架模型参数包括:底座1长度、掩护梁4长度、顶梁3长度、立柱5的安装位置;
步骤5,任意一台液压支架的控制器A通过获取左右相邻液压支架的姿态信息,结合左右相邻液压支架的支架模型参数,计算得到左侧相邻液压支架的底座与连杆夹角Bα、顶梁与掩护梁夹角Bβ、支架高度BH,以及计算得到右侧相邻液压支架的底座与连杆夹角Cα、顶梁与掩护梁夹角Cβ、支架高度CH;
步骤6,任意一台液压支架的控制器A以本液压支架的姿态信息作为依据,计算左右相邻两侧液压支架相对于本液压支架的相对偏移信息,步骤如下:
步骤6.1,设定:控制器B相对于控制器A在底座倾角Y轴方向的相对偏差角度为LX1,控制器B相对于控制器A在底座倾角X轴方向的相对偏差角度为LY1,控制器B相对于控制器A在顶梁倾角Y轴方向的相对偏差角度为LX3,控制器B相对于控制器A在顶梁倾角X轴方向的相对偏差角度为LY3,控制器B相对于控制器A支架高度的偏差值为LH;
设定:控制器C相对于控制器A在底座倾角Y轴方向的相对偏差角度为RX1,控制器C相对于控制器A在底座倾角X轴方向的相对偏差角度为RY1,控制器C相对于控制器A在顶梁倾角Y轴方向的相对偏差角度为RX3,控制器C相对于控制器A在顶梁倾角X轴方向的相对偏差角度为RY3;控制器C相对于控制器A支架高度的高度偏差值为RH;
步骤6.2,任意一台液压支架的控制器A通过检测所述LH的数值,当超过设定的高度偏差值PH值或者所述RH的数值超过设定的高度偏差值PH时,即预测该液压支架与左侧或者右侧液压支架有发生咬架风险,此时根据所述LY1或者RY1的数值结合支架模型参数,计算左右两侧液压支架相对该液压支架支架的倾斜程度,当判定即将碰撞时,控制器A向综采工作面服务器发出预警;
步骤6.3,任意一台液压支架的控制器A通过检测所述Aα与Bα之间的差值及Aα与Cα之间的差值,获得该液压支架的连杆与左右台液压支架连杆的相对位置;
步骤6.4,任意一台液压支架的控制器A通过检测所述Aβ与Bβ之间的差值及Aβ与Cβ之间的差值,获得该液压支架的顶梁与左右台液压支架顶梁的相对位置,结合液压支架的支架高度AH和LX1或者RX1,判定该液压支架的连杆、顶梁与左右台液压支架连杆、顶梁之间的相对位置关系;
步骤6.5,任意一台液压支架的控制器A通过检测所述LX1与RX1,判定左右相邻液压支架相对本液压支架是处于前倾或后退姿态,结合本支架高度AH与LX3和RX3数据,判定当前本液压支架与左右相邻液压支架是否处于咬架状态;当发生咬架时,控制器A停止本液压支架的各种动作控制指令,并向综采工作面服务器发出预警提示,否则,重复执行步骤2,重新开始下一次的检测与判定。