DE8802569U1

DE8802569U1 - Sender für Ortungsmessungen

Info

Publication number: DE8802569U1
Application number: DE8802569U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1988-02-26
Filing date: 1988-02-26
Publication date: 1989-06-22

Description

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( ,1 Siemens Aktiengesellschaft

Sender for Ortungsmessungen
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Sender für Ortungsraessuitgen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Sender dieser Art werden insbesondere zur Wegverfolgung von

Gewinnungsmaschinen im Bergbau eingesetzt. Bei der Gewinnung von z.B. Kohle im Bergbau unter Tage ist fur deren Automatisierung die fortwährende und ausreichend genaue Standortbestimmung der Gewinnungsmaschine (z.B. Schrämmaschine, Hobel) am Abbauort

) (Streb) wesentliche Voraussetzung.

Die DE-AS 27 42 367 beschreibt eine Vorrichtung, bei der der jeweilige Standort mittels eines am Getriebe der Zugeinrichtung der Gewinnungsmaschine angebrachten wegabhängigen Impulsgebers und einet» Impulszählers bestimmt wird.

Beim Gegenstand der DE-OS 35 11 504 wird der Standort der Gewinnungsmaschine im Streb bereits mit Hilfe eines an der Gewinnungsmaschine angeordneten Hochfrequenzsenders bestimmt, der beim Passieren von Hochfrequenzempfängern an den Abbaugestellen entlang der Strecke Schaltkontakte auslast.

Eine ähnliche Vorrichtung, die mit polarisierten elektromagnetischen wellen im Mikrowellenbereich arbeitet, ergibt sich z.B. aus der DE-OS 33 37 724. Durch Drehung der Schwingungsebene zwischen Senden und Empfang (Sender und Empfänger sind beide am jeweiligen Abbaugestell angeordnet) mittels eines entsprechend geformten Wellenleiters, der an der Gewinnungsmaschine montiert ist, ergibt sich eine durch Störstrahlung weniger beeinflußbare Ortsbestimmung.

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U Durch die europäische Patentanmeldung 0 105 867 ist daneben auch noch eine Einrichtung zur Erfassung der Position des Schrämkopfes einer Vortriebs- oder Gewinnungsmaschine vorbekannt, bei der eine Wärmebildkamera die vom erhitzten Schramkopf abgegebene Infrarotstrahlung erfaßt.

Einrichtungen zur Ortsbestimmung von Gewinnungsmaschinen im Bergbau, die auf der Basis von z.B. Infrarotstrahlung arbeiten, \\ sind auch noch aus der DE-OS 30 44 108 der Fa. Dowty Mining Equipment Ltd. sowie aus dem Prospekt "Dowty Mining Electronic Control, Machine Initiation by the Infra-Red System" derselben Firma vorbekannt. Hier umfaßt die Gewinnungsmaschine einen Infrarotsender (gemäß der DE-OS kann es sich jedoch txjch um

) andere Strahlung, z.B. Ultraschallstrahlung, handeln). Die dem

Infrarotsender zugeordneten Infrarotempfänger sind an den

Abbaugestellen angeordnet. Gemäß der DE-OS verhindert diese Infrarot-Sende-Empfangseinrichtung insbesondere, daß vorruckende Abbaugestelle mit der Gewinnungsmaschine kollidieren. Zu diesem Zweck wird also ständig der Abstand zwischen den Abbaugestellen und der Gewinnungsmaschine gemessen und über eine Sperreinrichtung ein Stoppsignal fur die Gewinnungsmaschine abgegeben, wenn sie sich einem Abbaugestell nähert, das z.B. unbeabsichtigt (z.B. auch aufgrund eines Steuerfehlers) zu weit vorgerückt ist.

\ Schließlich sind auch durch die europäische Patentanmeldung 0 150 289 sowie den Aufsatz "Positionieranlage Im rauhon Betrieb" von F. Bruns, Sonderdruck aus "electro-technik", Vogel-Verlag Würzburg, Heft 9/80, Seiten 1 bis 4, Anordnungen zur Positionierung von Förderfahrzeugen, wie z.B. Kokereimaschinen, Brückenkräner. oder Laufkränen, auf der Basis von infrarotstrahlung vorbekannt.

Sämtliche der bekannten Vorrichtungen zur Ortsbestimmung sind aber noch nicht optimal, insbesondere was die wegvsrfolgung von Gewinnungsmaschinen im Bergbau betrifft.

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&zgr; i Aufgab« der Erfindung iat et, einen Sender der einginge

ten Art aufzubauen, der optimale Ortsbestimmung gewährleistet.

Die Aufgabe wird erfindungogemiß duroh dia kennzeichnenden Merkmale dea Anspruchs &igr; gelöst.

Für die kontinuierliche Standorterfassung muß der Sender, der z.B. an der Gewinnungsmaschine plaziert ist, wenigstens zwei Empfänger, die z.B. an den Abbaugestellen angeordnet sind, anstrehlen. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Strahlung im Bereich der äußeren Umrandung der Strahlungskeule längere Wege zu den Strahlungsempfängern zurückzulegen het, als die Strahlung in der Mitte, d.h. also in Hauptabstrahlrichtung. '\ Aufgrund dieses Sachverhaltes ist der Sender also an der äußeren

IS Umrandung der Strahlungskeule weniger empfindlich als im Mittenbereich. Hierdurch sinkt die Ortungsgenauigkeit. Die Erfindung beseitigt diesen Nachteil. Aufgrund der abgeknickten sendeseitlgen Flächen und deren Bestückung mit einer unterschiedlichen Zahl von Sendeelementen lassen sich Intensitätsschwankungen aufgrund von Laufwegunterschieden besser ausgleichen. Diejenigen sendeseitigen Flächen, die im wesentlichen parallel zu den Abbaugestellen verlaufen, werden dazu lediglich mit einer geringeren Zahl von Sendeelementen bestückt als die dazu abgeknickten Flächen. Damit ergibt sich für den kleineren Laufweg in der Mitte eine geringere Abstrahlintensität, während sie fur die /' längeren Laufwege von den Seitenflächen aus aufgrund der entsprechend höheren Zahl von Sendeelementen größer ist. Insgesamt gleicht sich also im gesamten Abstrahlbereich die bei den an den jeweiligen Abbaugestellen angeordneten (also sowohl bei den näher als euch bei den weiter entfernt liegenden) Empfängern auftretende Strahlung in der Intensität aus. Es ergibt sich also eine gleiehmäöigere Bestrahlung, «sensen das Meßergebnis verbessert wird. Aufgrund der Anordnung weiterer Sendeelemente an abgeknickten Flächen werden von jeweiligen Ort der Gewinnungsmaschine weiter abliegende Empfinget zudem direkt angestrahlt. Die sich aus sämtlichen Sendeeleeenten aller

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( 1 zueinander winkelig angeordneten FläfihttH 2uaaffiffi6naetzend6 Sendekeule der Strahlung hat ovale Form. 01· Anordnung dft Wandlerelemente entlang dan verschiedenen Flüchen in horizontaler Riahtung bestimmt dabei dia Breite das Kaule. Die Zahl df> Sendeeiemente in vertikaler Anordnung in der jeweiligen Pittehe beatimmt die Höhe der Sendekeule. Die Höhe kann dabei so eingestellt werden, daß Boden- oder Deckenreflexionen nach Möglichkeit vermieden werden. Dadurch wird auch der Einfluß von das MeßergebniiB gegebenenfalls verfälschenden Strahlungsreflexionen an Boden und Decke im Streb optimal verringert. Tritt dennoch Reflexionsstrahlung auf, die die Standorterfassung erschwert, so kainn deren Einfluß im Rahmen der Erfindung auch noch wie folgt weitgehend beseitigt werden: Aufgrund der geknickten

⁽ Frontstruktur des Kopfteiles mit den unter unterschiedlichen Winkeln angeordneten Sendeelementen ist es möglich, Strahlung in unterschiedlicher Kodierung in unterschiedlichen Richtungen abzustrahlen. Z.B. kann die seitliche Abstrahlung in den Randbereichen der Konfiguration alternierend mit(z.B. auch komplementären) Pulsmustern gepulst werden. Xm Mittenbereich der Konfiguration kann hingegen die Strahlung ganz abgeschaltet sein. Tritt nun Reflexionsstrahlung auf (z.B. insbesondere Ober die Breite des Strebs), so überlappen sich Kodemuster innerhalb der Codes umso mehr, je weiter entfernt vom jeweiligen Standort des Strahlungssenders (d.h. also vom Standort der Gewinnungsmaschine) sie empfangen wird. Empfinger, die dem Standort des Strahlungs-

/ &igr; senders unmittelbar gegenüberliegen (insbesondere die dem Standort zu linker und rechter Hand am nächsten liegenden beiden Empfänger) empfangen hingegen jedes Kodemuster unuberläppt. Die Standorte dieser Empfänger bestimmen also den Standort der Gewinnungsmaschine.

Weitete Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sieh aus uet nachfolgenden Besehreibung eines Ausföhrungsbeispiels anhand de? Zeichnung und in Verbindung mit den Unteranspruehen.

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CIG 1 den Sender in perspektivischer Darstellung, FIQ 2 ein« Draufsicht auf den Sender der FIQ i mit gestrichelt angedeuteter Strahlungscharaktarietik und

FlQ 3 eine Seitenaneieftt des Senders der FlQ 1 ebenfalls mit angedeuteter Strahlungseharekteristlk.

In der FIG 1 umfaßt der Sender 1 ein Kopfteil 2, das sendeseitig eine Mittenfläche 3 und zwei unter stumpfem Winkel oc nach hinten abgeknickte Außenflächen 4 und 5 umfaßt.

Jede der Außenflächen4 und 5 ist mit insgesamt drei Sendelemen-( ) ten 6, 7, 8 bzw. 9, 10, 11 bestückt, die in vertikalter Reihe angeordnet sind. Die Mittenfläche 3 umfaßt lediglich zwei Sendeelemente 12, 13, zwischen denen noch ein Strahlungsempfänger 14 sitzt. Die beiden Sendeelemente 12, 13 und der Strahlungsempfänger 14 sind wieder in vertikaler Reihe angeordnet.

in bevorzugter Ausbildung des Ausführungsbeispieles sind die Sendeelemente 6 bis 13 Infrarotdioden. Die ausgesendete Strahlung ist also Infrarotstrahlung. Infrarotstrahlung eignet sich insbesondere für den Einsatz im Bergbau, weil sie auch relativ dichte Staubwolken zu durchdringen vermag. Andere Strahlungsarten sind jetiuch ebenfalls möglich. Z.B. können die Sendeele-( ) mente auch als Ultraschallsender oder elektromagnetische Mikrowellensender ausgebildet sein. Der Strahlungsempfänger 14 ist entsprechend ein Infrarotempfänger.

Die FIG 2 zeigt in der Draufsicht die gestrichelt dargestellte Abstrahlcharakteristik. Die Hauptstrahlabrichtungen der jeweiliger» Sendeeleemnte sind sit 1$ bis 1? angedeutet. Die Seitenbegrenzungen des von den Sendeelementen des unterschiedlichen Flächen 3, 4, 5 erzeugten Infrarotstrahlung sind mit 18 bis 23 bezeichnet. Damit ergibt sieh also in horizontaler Richtung

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eine Bsaite einet Sendikeule mit einem horizontilan Öffnungewinkel p» von z.B. 120*.

Der öffnunsäwink*l tf füx die strahlung itt in dar FXQ I enge« deutet. Es liegt bei 2«&thgr;. 60'_t Die Vertikalbegrenzurigen das Aoetrahlehasaktesiatiken das einzelnen Sendaelemante sind in des FlG 3 mit 24 bis 29 angedeutet.

Wie eingangs schon erwähnt, strahlen die Sendeelemente 6 bis bzw. 9 bis 11 der Seitenflächen 4 bzw. 5 wegen der größeren Anzahl der Sendeelemente Infrarotstrahlung mit einer gegenüber der vor den Sendeeiementen 12 und 13 aus der Mittenfiäche 3 stammenden Infrarotstrahlung höheren Intensität ab. Laufweg-) unterschiede zu den (hier nicht dargestellten) Infrarotempfängern werden dadurch intensitätsmäßig ausgeglichen. Die Ortungsmessung wird genauer.

Bei Einsatz im Bergbau wird der Sender 1 z.B. auf der Gewinnungsmaschine montiert. Die Strahlungsempfänger befinden sich am jeweiligen Abbaugestell. Aufgrund der speziellen geometrischen Ausbildung des Kopfteiles 2 und der entsprechenden Wahl der Zahl der Sendeelemente am Kopfteil 2, die zu den in den FIG 2 und 3 angegebenen Winkeln einer im wesentlichen ovalen Strahlungskeule fuhrt, ergibt sich eine äußerst exakte und von

Reflexionslicht wenig beeinflußte Möglichkeit zur Wegverfolgung

\ der Gewinnungsmaschine.

Der in der FIG 1 dargestellte Strahlungsempfänger 14 ermöglicht eine Datenübertragung von den Strahlungsempfängern beigeordneten Sendern an den Abbaugestellen zur Gewinnungsmaschine. Diese Sender sind mit einer zentralen Recheneinheit verbunden, die z.B. auett Stoppsignale fur die Gewinnungsmaschine im Notfall (sogenanntes Notaus) erzeugt, solche Signale können also als Abschaltsignale direkt von Sendern an den Abbaugestellen zu üb, Gewinnungsmaschine übermittelt werden. 10 Schutzansprüche 3 FIG

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Claims

« « If·« 88 6 31169 OE Schutzansprüche

1. Sender fur Ortungsmessungen, insbesondere zur Wegverfolgung von Gewinnungsmaschinen im Bergbau, mit einem Kopfteil, an dem sendeseitig ein Sendestrahler angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Kopfteil (2) sendeseitig wenigstens zwei winkelig zueinander angeordnete Flächen (3 4) und der Sendestrahler eine Mehrzahl von Sendeelementen (6 13) umfaßt, die in unterschiedlicher Zahl an den winkelig zueinander angeordneten Flachen (3 - 4) angeordnet sind.

2. Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfteil (2) sendeseitig wenigstens

y eine Kittenfläche (3) und zwei dazu unter stumpfen Winkel (cc) nach innen abgeknickte Außenflächen (4, 5) umfaßt und daß die Zahl der Sendeelemente (6-8 bzw. 9-11) an den Außenflächen (4 bzw. 5) größer ist als die Zahl der Sendeelemente (12, 13) an der Mittenfläche (3).

3. Sender nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Anordnung der Sendeelemente (6-8 bzw. 9-11 bzw. 12, 13) an zueinander abgewinkelten Flächen (4, 5 bzw. 3) in der Weise, daß sich in der horizontalen Strahlrichtung ein Öffnungswinkel ( ß) der Strahlungskeule der Strahlung aller Sendeelemente im Bereich von z.B. 120* ergibt.

4. Sender nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß eine solche Zahl von Sendeelementen (6-8 bzw. 9-11 bzw. 12, 13) in der Jeweiligen Fliehe (4,5 bzw. 3) in vertikaler Reihe angeordnet 1st, daß sich ein Öffnungswinkel (&ggr;) der Strahlung aller Strahlungselemente in vertikaler Richtung Im Bereich von z.B. 60* ergibt.

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5. Sender nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einer der flächen (3) neben den Sendeelementen (12, 13) wenigstens auch noch ein Strahlungsempfänger (14) angeordnet ist.

6. Sender nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsempfänger (14) an der Mittenfläche (3) angeordnet ist.

7. Sender nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß am Kopfteil (2) an den beiden Außenflächen (4, 5) jeweils drei Sendeelemente (6-8 biw. 9-11) und an der Mittenfläche (3) zwei Sendeelemente (12, 13)

) in vertikaler Reihe angeordnet sind.

8. Sender nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Strahlungsempfänger (14) etwa in der Mitte zwischen den beiden in vertikaler Reihe angeordneten Sendeelementen (12, 13) angeordnet ist.

9&ldquor; Sender nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Sendeelemente (6 - 13) Infrarotstrahler sind.

10. Sender nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch s gekennzeichnet, daß der Strahlungsempfänger (14) ein Infrarotempfänger ist.

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