RU2681006C1 - Automatic control system of a cutting machine and control method based on machine vision and sensors interaction - Google Patents

Automatic control system of a cutting machine and control method based on machine vision and sensors interaction Download PDF

Info

Publication number
RU2681006C1
RU2681006C1 RU2018132819A RU2018132819A RU2681006C1 RU 2681006 C1 RU2681006 C1 RU 2681006C1 RU 2018132819 A RU2018132819 A RU 2018132819A RU 2018132819 A RU2018132819 A RU 2018132819A RU 2681006 C1 RU2681006 C1 RU 2681006C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
drill string
working
platform
automatic
drilling machine
Prior art date
Application number
RU2018132819A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сунъюн ЛЮ
Хуэйфу ЦЗИ
Хунсян ЦЗЯН
Гунбо Чжоу
Ган ШЭНЬ
Шуйлинь ВАН
Вэй Ли
Вэй ТАН
Original Assignee
Китайский Университет Горного Дела И Технологии
Сюйчжоу Чжижунь Майнинг Эквипмент Сайнз Энд Технолоджи Ко., Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to CN201611020422.0 priority Critical
Priority to CN201611020422.0A priority patent/CN106321098B/en
Application filed by Китайский Университет Горного Дела И Технологии, Сюйчжоу Чжижунь Майнинг Эквипмент Сайнз Энд Технолоджи Ко., Лтд. filed Critical Китайский Университет Горного Дела И Технологии
Priority to PCT/CN2017/109928 priority patent/WO2018090859A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2681006C1 publication Critical patent/RU2681006C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21CMINING OR QUARRYING
    • E21C35/00Miscellaneous items relating to machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam
    • E21C35/24Remote control specially adapted for machines for slitting or completely freeing the mineral
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/18Connecting or disconnecting drill bit and drilling pipe
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21CMINING OR QUARRYING
    • E21C27/00Machines which completely free the mineral from the seam
    • E21C27/20Mineral freed by means not involving slitting
    • E21C27/22Mineral freed by means not involving slitting by rotary drills with breaking-down means, e.g. wedge-shaped drills, i.e. the rotary axis of the tool carrier being substantially perpendicular to the working face, e.g. MARIETTA-type

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention discloses an automatic control system of a cutting machine and control method based on machine vision and sensor interaction, consisting of the main body of the cutting machine, automatic transport system of a drill string and automatic system for attaching the drill string. Automatic transport system of the drill string due to the movement of a feed hydraulic cylinder pushes the feed platform of the drill string, which is advanced in development, with the height of the expandable drill string on the feeding platform being adjusted by means of a hydraulic lifting cylinder, and the coaxiality of the expandable drill string with respect to the working one is ensured by the presence of a displacement sensor and limit switch. Automatic drill string attachment system adjusts the position and angle of a binocular camera on charge-coupled devices using a telescopic arm-robot, adjusts the periphery of the extensible drill string with the help of a rotary motor and ensures the attachment of the extensible drill string to the working one by means of visual positioning.EFFECT: present invention has a relatively high level of integration and high degree of automation, allows to automatically extend the drill string and conduct the process without an operator, and also increases the efficiency of coal mining by improving reliability and reducing operating costs.10 cl, 12 dwg

Description

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION

ОБЛАСТЬ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к системе управления подземной врубовой машины, применяющейся при разработке месторождений угля шахтным способом, в частности, к автоматической системе управления и способу управления врубовой машиной на основе машинного зрения и взаимодействия датчиков. The present invention relates to a control system for an underground cutting machine used in the development of coal deposits by a mine method, in particular, to an automatic control system and a method for controlling a cutting machine based on machine vision and sensor interaction.

СУЩЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИEXISTING BACKGROUND

По всей территории Китая в большом количестве встречаются тонкие и сверхтонкие угольные пласты. Однако в настоящее время уровень механизации разработки тонких и сверхтонких угольных пластов относительно невысок. Врубовая машина – это устройство, специально предназначенное для разработки тонких и сверхтонких угольных пластов, которое широко применяется благодаря таким преимуществам, как небольшая длина корпуса при значительной мощности. Однако, в настоящее время подъемные работы с бурильной колонной врубовых машин все еще ведутся с использованием однопутного подъемника, подсоединение выполняется в ручном режиме, а все настройки после наращивания осуществляются с использованием механизма на основе храповика и гидравлического цилиндра. Точность регулирования при этом невысока, опускание бурильной колонны занимает много времени, что приводит к снижению эффективности добычи. Также как в Китае, так и за рубежом ведется не так много исследований автоматического управления и регулирования врубовой машины бурового типа. По сравнению с такими устройствами, как современные подземные врубовые машины и горнопроходческие комбайны, врубовая машина бурового типа не обладает достаточным уровнем механизации. Технологический процесс добычи угля с помощью врубовой машины бурового типа не обеспечивает достаточный выход угля, отличается повышенным уровнем энергопотребления и недостаточной эффективностью использования материальных и человеческих ресурсов при разработке тонких и сверхтонких пластов. Thin and ultrathin coal seams are found in large numbers throughout China. However, at present, the level of mechanization of the development of thin and ultra-thin coal seams is relatively low. The cutting machine is a device specially designed for the development of thin and ultra-thin coal seams, which is widely used due to such advantages as a small body length with considerable power. However, at present, lifting work with a drill string of cutting machines is still using a single-track lift, the connection is manual, and all settings after building are carried out using a ratchet-based mechanism and a hydraulic cylinder. At the same time, the control accuracy is low, lowering the drill string takes a lot of time, which leads to a decrease in production efficiency. Also, both in China and abroad, not so much research is being done into the automatic control and regulation of the cutting type drilling machine. Compared to devices such as modern underground logging machines and mining combines, the logging drilling machine does not have a sufficient level of mechanization. The technological process of coal mining using a cutting machine of a drilling type does not provide a sufficient yield of coal, is characterized by an increased level of energy consumption and insufficient efficiency of the use of material and human resources in the development of thin and ultra-thin formations.

Таким образом, разработка автоматической системы управления врубовой машиной на основе машинного зрения и взаимодействия датчиков с относительно высоким уровнем интеграции, позволяющей обеспечить автоматическое наращивание бурильной колонны и вести технологический процесс без человеческого участия, является актуальной. Thus, the development of an automatic cutting machine control system based on machine vision and sensor interaction with a relatively high level of integration, which allows for automatic extension of the drill string and conduct the process without human involvement, is relevant.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Задачи изобретения: Для того, чтобы сгладить недостатки существующего уровня техники, настоящее изобретение предлагает автоматическую систему управления врубовой машиной на основе машинного зрения и взаимодействия датчиков с относительно высоким уровнем интеграции, позволяющую обеспечить автоматическое наращивание бурильной колонны и вести технологический процесс без человеческого участия, что приведет к увеличению надежности работы и сокращению эксплуатационных расходов. Objectives of the invention: In order to alleviate the disadvantages of the existing prior art, the present invention provides an automatic cutting machine control system based on machine vision and interaction of sensors with a relatively high level of integration, which allows for automatic extension of the drill string and conduct the process without human intervention, which will lead to to increase reliability and reduce operating costs.

Технические решения: Для достижения заявленных задач в настоящем изобретении применяются следующие технические решения:Technical solutions: To achieve the stated objectives in the present invention, the following technical solutions are applied:

Автоматическая система управления врубовой машины на основе машинного зрения и взаимодействия датчиков состоит из основного корпуса врубовой машины, автоматической транспортной системы бурильной колонны и автоматической системы присоединения бурильной колонны, при этом, The automatic control system of the cutting machine based on machine vision and the interaction of sensors consists of the main body of the cutting machine, an automatic transport system of the drill string and an automatic system for connecting the drill string,

основной корпус врубовой машины включает в себя раму буровой машины, боковой опорный механизм, подъемный механизм буровой машины, поворотную платформу бурильной колонны, платформу для продвижения бурильной колонны, рабочую бурильную колонну и опору рабочей бурильной колонны, при этом основной корпус врубовой машины способен перемещаться внутри своей выработки;the main body of the cutting machine includes the frame of the drilling machine, the side support mechanism, the lifting mechanism of the drilling machine, the rotary platform of the drill string, the platform for advancing the drill string, the working drill string and the support of the working drill string, while the main body of the cutting machine is able to move inside development;

рама буровой машины горизонтально расположена на подъемном механизме буровой машины, который предназначен для создания опоры для рамы буровой машины и регулировки ее высоты; боковой опорный механизм включает в себя две пары боковых опорных гидравлических цилиндров, при этом каждая пара боковых опорных гидравлических цилиндров имеет опорный элемент, включающий в себя два телескопических конца; два опорных элемента расположены горизонтально перед рамой буровой машины и за ней соответственно, обеспечивая тем самым поперечную опору и фиксацию рамы буровой машины; платформа для продвижения бурильной колонны расположена на раме буровой машины, а поворотная платформа бурильной колонны – на платформе для продвижения бурильной колонны; рабочая бурильная колонна горизонтально подсоединена к поворотной платформе бурильной колонны таким образом, что поворотная платформа вращает рабочую бурильную колонну, а платформа для продвижения приводит в движение поворотную платформу, в результате чего рабочая бурильная колонна делает поперечную зарубку в стене выработки; опора рабочей бурильной колонны расположена телескопически на раме буровой машины и предназначена для фиксации рабочей бурильной колонны при наращивании;the drilling machine frame is horizontally located on the lifting mechanism of the drilling machine, which is designed to create support for the drilling machine frame and adjust its height; the side support mechanism includes two pairs of side support hydraulic cylinders, each pair of side support hydraulic cylinders having a support member including two telescopic ends; two supporting elements are arranged horizontally in front of and behind the frame of the drilling machine, thereby providing lateral support and fixing the frame of the drilling machine; a platform for promoting the drill string is located on the frame of the drilling machine, and the rotary platform of the drill string is located on the platform for promoting the drill string; the working drill string is horizontally connected to the rotary platform of the drill string so that the rotary platform rotates the working drill string, and the advance platform drives the rotary platform, resulting in the working drill string making a transverse notch in the working wall; the support of the working drill string is located telescopically on the frame of the drilling machine and is designed to fix the working drill string when building;

автоматическая транспортная система бурильной колонны включает в себя подающий гидравлический цилиндр бурильной колонны, подающую платформу бурильной колонны, наращиваемую бурильную колонну, подъемный гидравлический цилиндр и цифровой сигнальный процессор (ЦСП); подающая платформа бурильной колонны расположена перед рамой буровой машины или за ней вдоль длины выработки, при этом подающая платформа соединена с подающим гидравлическим цилиндром, который приводит подающую платформу в движение, в результате чего она продвигается по выработке; наращиваемая бурильная колонна горизонтально поперечно расположена на подающей платформе бурильной колонны с помощью подъемного гидравлического цилиндра, а высота наращиваемой бурильной колонны регулируется подъемным гидравлическим цилиндром; на опоре рабочей бурильной колонны и подъемного гидравлического цилиндра установлены датчики перемещения, а на раме буровой машины установлен предельный выключатель; датчики перемещения и предельный выключатель соединены с ЦСП, а соосность наращиваемой бурильной колонны рабочей бурильной колонне обеспечивается за счет регулирования положения с помощью датчиков перемещения и предельного выключателя; an automatic drill string transport system includes a drill stem hydraulic cylinder, a drill stem platform, an expandable drill string, a lift hydraulic cylinder and a digital signal processor (DSP); the feed platform of the drill string is located in front of the frame of the drilling machine or behind it along the length of the excavation, while the feed platform is connected to the feed hydraulic cylinder, which drives the feed platform in motion, as a result of which it moves along the development; the drill string is horizontally transversely located on the feed platform of the drill string using a lifting hydraulic cylinder, and the height of the drill string is regulated by a lifting hydraulic cylinder; displacement sensors are installed on the support of the working drill string and the lifting hydraulic cylinder, and a limit switch is installed on the frame of the drilling machine; displacement sensors and a limit switch are connected to the DSP, and the alignment of the drill string to the working drill string is ensured by position control using displacement sensors and a limit switch;

автоматическая система присоединения бурильной колонны включает в себя телескопическую руку-робота и бинокулярную камеру на приборах с зарядовой связью (ПЗС), при этом телескопическая рука-робот расположена на поворотной платформе бурильной колонны, а бинокулярная камера ПЗС крепится к верхнему концу телескопической руки-робота; расположение по периферии наращиваемой бурильной колонны регулируется с помощью поворотного двигателя, а автоматическое присоединение наращиваемой бурильной колонны к рабочей обеспечивается за счет визуального позиционирования.the automatic drill string attachment system includes a telescopic arm-robot and a binocular camera on charge-coupled devices (CCD), while the telescopic arm-robot is located on the rotary platform of the drill string, and the binocular camera CCD is attached to the upper end of the telescopic arm-robot; the location on the periphery of the drill string is adjusted using a rotary engine, and the automatic attachment of the drill string to the worker is ensured by visual positioning.

Предпочтительно, основной корпус врубовой машины перемещается внутри выработки за счет использования гусеничного транспортного механизма, при этом в нижней части подъемного механизма буровой машины имеются полозья, а рама буровой машины опирается на гусеничные ленты транспортного механизма с помощью полозьев. Preferably, the main body of the cutting machine is moved inside the mine through the use of a caterpillar transport mechanism, while the lower part of the lifting mechanism of the drilling machine has skids, and the frame of the drilling machine is supported by caterpillars of the transport mechanism using skids.

Предпочтительно, на обоих концах левого и правого краев рамы буровой машины имеется инфракрасный датчик, а расстояние между врубовой машиной бурового типа и окружностью выработки определяется инфракрасным датчиком в режиме реального времени, что обеспечивает безопасность продвижения врубовой машины. Preferably, there is an infrared sensor at both ends of the left and right edges of the frame of the drilling machine, and the distance between the cutting machine of the drilling type and the working circumference is determined by the infrared sensor in real time, which ensures the safety of the cutting machine.

Предпочтительно, на поворотной платформе бурильной колонны имеется поворотный двигатель и подмоторный кронштейн, с помощью которого поворотный двигатель крепится к платформе для продвижения бурильной колонны. Preferably, on the rotary platform of the drill string there is a rotary engine and an engine mount with which the rotary engine is attached to the platform to advance the drill string.

Предпочтительно, количество поворотных двигателей соответствует количеству рабочих бурильных колонн, а количество телескопических рук-роботов соответствует количеству поворотных двигателей. Preferably, the number of rotary engines corresponds to the number of working drillstrings, and the number of telescopic robots corresponds to the number of rotary engines.

Предпочтительно, на соединительном конце рабочей бурильной колонны и на конце наращиваемой бурильной колонны, ближайшем к поворотному двигателю, имеется по первому соединительному устройству, а на выходном конце поворотного двигателя и на конце наращиваемой бурильной колонны, ближайшем к рабочей бурильной колонне, имеется по второму соединительному устройству, при этом первое и второе соединительные устройства имеют цилиндрическую форму, а их внешние торцевые поверхности оснащены трехкулачковым выпукло-вогнутым блоком; противоположные трехкулачковые выпукло-вогнутые блоки стыкуются друг с другом, а на цилиндрических поверхностях первого и второго соединительных устройств имеются по три позиционирующих цилиндра, распределенных через равные промежутки по окружности; центральная ось позиционирующего цилиндра первого соединительного устройства параллельна центральной оси выпуклого блока в составе трехкулачкового выпукло-вогнутого блока первого соединительного устройства, центральная ось позиционирующего цилиндра второго соединительного устройства параллельна центральной оси выпуклого блока в составе трехкулачкового выпукло-вогнутого блока второго соединительного устройства, а центральные оси позиционирующих цилиндров с обоих концов наращиваемой бурильной колонны параллельны друг другу. Соединительное устройство обеспечивает бесшовное соединение бурильной колонны для любого рабочего угла. Preferably, at the connecting end of the working drill string and at the end of the drillable drill string closest to the rotary engine, there is a first connecting device, and at the output end of the rotary engine and at the end of the drillable drill string closest to the working drill string there is a second connecting device while the first and second connecting devices have a cylindrical shape, and their outer end surfaces are equipped with a three-jaw convex-concave block; opposite three-jaw convex-concave blocks are joined to each other, and on the cylindrical surfaces of the first and second connecting devices there are three positioning cylinders distributed at regular intervals around the circumference; the central axis of the positioning cylinder of the first connecting device is parallel to the central axis of the convex block in the three-jaw convex-concave block of the first connecting device, the central axis of the positioning cylinder of the second connecting device is parallel to the central axis of the convex block in the three-jaw convex-concave block of the second connecting device, and the central axes of the positioning the cylinders at both ends of the drill string are parallel to each other. The connecting device provides a seamless connection of the drill string for any working angle.

Предпочтительно, телескопическая рука-робот установлена на подмоторном кронштейне, при этом телескопическая рука-робот включает в себя первый серводвигатель, второй серводвигатель, третий серводвигатель, четвертый серводвигатель, пятый серводвигатель и шестой серводвигатель; первый серводвигатель обеспечивает вращение телескопической руки-робота в горизонтальной плоскости, второй серводвигатель и третий серводвигатель поднимают и опускают телескопическую руку-робота, четвертый серводвигатель вращает телескопическую руку-робота по окружности, пятый серводвигатель выдвигает и отодвигает телескопическую руку-робота, а шестой серводвигатель вращает бинокулярную камеру ПЗС, которая крепится к телескопической руке-роботу. Preferably, the telescopic arm-robot is mounted on a motor arm, wherein the telescopic arm-robot includes a first servomotor, a second servomotor, a third servomotor, a fourth servomotor, a fifth servomotor and a sixth servomotor; the first servomotor rotates the telescopic arm of the robot in a horizontal plane, the second servomotor and the third servomotor raise and lower the telescopic arm of the robot, the fourth servomotor rotates the telescopic arm of the robot in a circle, the fifth servomotor extends and pushes the telescopic arm of the robot, and the sixth servomotor rotates the binocular a CCD camera that attaches to a telescopic robot arm.

Предпочтительно, бинокулярная камера ПЗС имеет функцию мигания, а благодаря периодическому миганию бинокулярная камера ПЗС не забивается пылью в процессе работы. Preferably, the CCD binocular camera has a blinking function, and due to periodic flashing, the CCD binocular camera does not become clogged with dust during operation.

Предпочтительно, автоматическая система присоединения бурильной колонны также включает в себя карту захвата изображений, промышленный персональный компьютер, исполнительный программируемый логический контроллер (ПЛК) и электрогидравлический пропорциональный клапан; данные, полученные картой захвата изображений с бинокулярной камеры ПЗС, передаются на промышленный персональный компьютер для обработки, промышленный персональный компьютер посылает на исполнительный контроллер ПЛК сигнал об открытии электрогидравлического пропорционального клапана, в результате чего выполняется вращение поворотного двигателя и, соответственно, стыковка между выходным концом поворотного двигателя и наращиваемой бурильной колонны. Preferably, the automatic drill string attachment system also includes an image capture card, an industrial personal computer, an executive programmable logic controller (PLC), and an electro-hydraulic proportional valve; the data obtained by the image capture card from the CCD binocular camera is transmitted to the industrial personal computer for processing, the industrial personal computer sends a signal to the PLC executive controller to open the electro-hydraulic proportional valve, as a result of which the rotary motor rotates and, accordingly, the docking between the output end of the rotary engine and stackable drill string.

Автоматический способ управления врубовой машиной на основе машинного зрения и взаимодействия датчиков, который включает в себя следующие этапы:An automatic way to control a cutting machine based on machine vision and sensor interaction, which includes the following steps:

этап А: приведение основного корпуса врубовой машины в исходное рабочее положение внутри выработки с помощью гусеничного транспортного механизма, получение данных о расстоянии между врубовой машиной и окружающей выработкой в процессе движения с помощью инфракрасного датчика, установленного на раме буровой машины, и регулировка направления и скорости перемещения основного корпуса врубовой машины в режиме реального времени для управления проходом врубовой машины по длине выработки;Stage A: bringing the main body of the cutting machine to its original working position inside the mine using a tracked transport mechanism, obtaining data on the distance between the cutting machine and the surrounding mine during movement using an infrared sensor mounted on the frame of the drilling machine, and adjusting the direction and speed of movement the main body of the cutting machine in real time to control the passage of the cutting machine along the length of the output;

этап B: по приведению основного корпуса врубовой машины в рабочее положение регулировка высоты рамы буровой машины под разработку угольных пластов различной толщины за счет подъемного механизма буровой машины; после подгонки рамы буровой машины под высоту забоя поперечная фиксация основного корпуса врубовой машины с помощью бокового опорного механизма для ведения дальнейшей добычи; вращение рабочей бурильной колонны с помощью поворотного двигателя, приведение в движение поворотной платформы и рабочей бурильной колонны с помощью платформы для продвижения бурильной колонны, выполнение поперечного реза в стенке выработки, выгрузка куска угля на конвейере;Stage B: to bring the main body of the cutting machine into working position, adjust the height of the frame of the drilling machine for the development of coal seams of various thicknesses due to the lifting mechanism of the drilling machine; after fitting the frame of the drilling machine to the height of the bottom, transverse fixation of the main body of the cutting machine using a lateral support mechanism for further production; the rotation of the working drill string using a rotary engine, the movement of the rotary platform and the working drill string using the platform to advance the drill string, making a transverse cut in the wall of the mine, unloading a piece of coal on the conveyor;

этап C: после полного погружения рабочей бурильной колонны в угольный пласт остановка поворотного двигателя, при этом опора рабочей бурильной колонны поддерживает рабочую бурильную колонну по восходящей траектории; отсоединение выходного конца поворотного двигателя от рабочей бурильной колонны, приведение в движение поворотной платформы рабочей бурильной колонны с помощью платформы для продвижения и наращивание бурильной колонны;step C: after the work drill string is completely submerged in the coal seam, the rotary engine stops, while the support of the work drill string supports the work drill string in an ascending path; disconnecting the output end of the rotary engine from the working drill string, driving the rotary platform of the working drill string using the platform for advancement and extension of the drill string;

этап D: опускание с помощью мостового крана наращиваемой бурильной колонны на подъемный гидравлический цилиндр и продвижение с помощью подающего гидравлического цилиндра подающей платформы с наращиваемой бурильной колонной на раму буровой машины; после того, как подающая платформа достигнет предельного выключателя, предельный выключатель посылает сигнал на ЦСП, который, в свою очередь, обрабатывает сигнал и подает команду на подающий гидравлический цилиндр об остановке подающей платформы у предельного выключателя, что обеспечивает точное позиционирование наращиваемой бурильной колонны в горизонтальном положении; регулировка высоты наращиваемой бурильной колонны с помощью подъемного гидравлического цилиндра, управление с ЦСП подающим гидравлическим цилиндром с учетом вертикальных позиционирующих координат рабочей бурильной колонны с датчиков перемещения на опоре рабочей бурильной колонны, регулировка высоты наращиваемой бурильной колонны с учетом данных, полученных от датчика перемещения, для точного позиционирования наращиваемой бурильной колонны в вертикальном направлении;Stage D: lowering a drill string by a bridge crane onto a hydraulic lifting cylinder and advancing a feed platform with a drill string to a drilling machine frame using a feed hydraulic cylinder; after the feed platform reaches the limit switch, the limit switch sends a signal to the DSP, which in turn processes the signal and commands the feed hydraulic cylinder to stop the feed platform at the limit switch, which ensures accurate positioning of the drill string in horizontal position ; adjustment of the height of the drill string using a lifting hydraulic cylinder, control of the feed hydraulic cylinder with the DSP taking into account the vertical positioning coordinates of the drill string from displacement sensors on the support of the drill string, adjustment of the height of the drill string using the data received from the displacement sensor, for accurate positioning the drill string in the vertical direction;

этап E: после соосного позиционирования наращиваемой бурильной колонны получение с помощью бинокулярной камеры ПЗС серии изображений первого соединительного устройства наращиваемой бурильной колонны, передача данных от карты захвата изображений на промышленный персональный компьютер для обработки, получение информации о расположении по периферии позиционирующего цилиндра на первом соединительном устройстве наращиваемой бурильной колонны, регулировка с помощью телескопической руки-робота положения и угола бинокулярной камеры ПЗС для помещения первого соединительного устройства наращиваемой бурильной колонны в центр изображения; по завершению настройки подача с промышленного персонального компьютера на исполнительный контроллер ПЛК сигнала об открытии электрогидравлического пропорционального клапана, который вращает поворотный двигатель, если положение по периферии позиционирующего цилиндра на поворотном двигателе согласно данным бинокулярной камеры ПЗС соответствует положению по периферии для позиционирующего цилиндра на первом соединительном устройстве наращиваемой бурильной колонны, остановка поворотного двигателя так, чтобы трехкулачковый выпукло-вогнутый блок первого соединительного устройства наращиваемой бурильной колонны совместился по окружности с трехкулачковым выпукло-вогнутым блоком второго соединительного устройства на выходном конце поворотного двигателя для точного позиционирования наращиваемой бурильной колонны по окружности; подача с помощью платформы для продвижения бурильной колонны узла наращиваемой бурильной колонны и выходного конца поворотного двигателя в сборе; Stage E: after coaxial positioning of the drill string, using a CCD binocular camera, receiving a series of images of the first connecting device of the drill stem, transferring data from the image capture card to an industrial personal computer for processing, obtaining information about the location on the periphery of the positioning cylinder on the first connecting device of the drill drill string, adjustment using a telescopic robot arm of the position and angle of the binocular chamber PZ for placing a first coupling device incremental drill string in the center of the image; upon completion of the setup, the signal from the industrial personal computer to the PLC executive controller is opened to open the electro-hydraulic proportional valve that rotates the rotary motor, if the position along the periphery of the positioning cylinder on the rotary motor according to the data of the CCD binocular camera corresponds to the peripheral position for the positioning cylinder on the first connecting device drill string, stop the rotary engine so that the three-jaw convex the o-concave block of the first connecting device of the incremental drill string is aligned around the circumference with a three-jaw convex-concave block of the second connecting device at the output end of the rotary engine to accurately position the incremental drill string in a circle; feeding, using the platform for advancing the drill string, an expandable drill string assembly and an output end of the rotary engine assembly;

этап F: по завершению стыковки наращиваемой бурильной колонны и выходного конца поворотного двигателя подача сигнала от промышленного персонального компьютера на исполнительный контроллер ПЛК для управления открыванием электрогидравлического пропорционального клапана так, чтобы вращать поворотный двигатель под углом, противоположным углу, под которым выполнялось действие на этапе E, в исходное положение, которым в данном случае является центральная ось позиционирующего цилиндра второго соединительного устройства наращиваемой бурильной колонны, параллельная центральной оси позиционирующего цилиндра рабочей бурильной колонны для точного позиционирования наращиваемой бурильной колонны по окружности относительно рабочей бурильной колонны; подача с помощью платформы для продвижения бурильной колонны наращиваемой бурильной колонны и завершение стыковки с рабочей бурильной колонной для выполнения следующего цикла бурения и добычи.step F: upon completion of the docking of the drill string and the output end of the rotary engine, the signal from the industrial personal computer is sent to the PLC executive controller to control the opening of the electro-hydraulic proportional valve so as to rotate the rotary engine at an angle opposite to the angle at which the action in step E was performed, to the starting position, which in this case is the central axis of the positioning cylinder of the second connecting device stackable drill Flax columns parallel to the central axis of the working cylinder drillstring positioning for accurate positioning incremental drill string circumferentially relative to the working of the drill string; feed using the platform for the advancement of the drill string of the drill string and completion of docking with the working drill string for the next cycle of drilling and production.

Полезный эффект: Настоящее изобретение предлагает автоматическую систему управления врубовой машиной и способ управления на основе машинного зрения и взаимодействия датчиков, обладающие по сравнению с предыдущим уровнем техники следующими преимуществами: 1. относительно высокая степень интеграции и автоматизации, безопасность и надежность работы, экономия трудозатрат; 2. применение машинного зрения и технологии взаимодействия датчиков с интеграцией процессов проходки, бурения и наращивания бурильной колонны, уменьшение времени, затрачиваемого на наращивание бурильных колонн, что позволяет значительно увеличить эффективность разработки тонких и сверхтонких угольных пластов и сократить эксплуатационные расходы. Advantageous effect: The present invention provides an automatic control system for a cutting machine and a control method based on machine vision and sensor interaction, which have the following advantages compared to the prior art: 1. relatively high degree of integration and automation, safety and reliability of operation, saving labor costs; 2. the use of machine vision and the technology of interaction of sensors with the integration of the processes of drilling, drilling and building up the drill string, reducing the time spent on building drill strings, which can significantly increase the efficiency of the development of thin and ultra-thin coal seams and reduce operating costs.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Фигура 1 – вид сверху основного корпуса врубовой машины согласно настоящему изобретению;Figure 1 is a top view of the main body of the cutting machine according to the present invention;

Фигура 2 – главный вид основного корпуса врубовой машины согласно настоящему изобретению;Figure 2 is a main view of the main body of the cutting machine according to the present invention;

Фигура 3 – вид слева основного корпуса врубовой машины согласно настоящему изобретению;Figure 3 is a left view of the main body of the cutting machine according to the present invention;

Фигура 4 – вид справа основного корпуса врубовой машины согласно настоящему изобретению;Figure 4 is a right side view of the main body of the cutting machine according to the present invention;

Фигура 5 – конструктивная схема наращиваемой бурильной колонны согласно настоящему изобретению;Figure 5 is a structural diagram of an expandable drill string according to the present invention;

Фигура 6 – конструктивная схема первого соединительного устройства согласно настоящему изобретению;Figure 6 is a structural diagram of a first connecting device according to the present invention;

Фигура 7 – конструктивная схема второго соединительного устройства согласно настоящему изобретению;Figure 7 is a structural diagram of a second connecting device according to the present invention;

Фигура 8 – конструктивная схема телескопической руки-робота согласно настоящему изобретению;Figure 8 is a structural diagram of a telescopic arm-robot according to the present invention;

Фигура 9 – конструктивная блок-схема автоматической транспортной системы бурильной колонны согласно настоящему изобретению;Figure 9 is a structural block diagram of an automatic drill string transport system according to the present invention;

Фигура 10 – блок-схема управляющей логики автоматической транспортной системы бурильной колонны согласно настоящему изобретению;Figure 10 is a block diagram of the control logic of an automatic drill string transport system according to the present invention;

Фигура 11 – конструктивная блок-схема автоматической системы присоединения бурильной колонны согласно настоящему изобретению;Figure 11 is a structural block diagram of an automatic drill string connection system according to the present invention;

Фигура 12 – блок-схема управляющей логики автоматической системы присоединения бурильной колонны согласно настоящему изобретению.Figure 12 is a block diagram of the control logic of an automatic drill string connection system according to the present invention.

На чертежах: 1.рама буровой машины, 2. поворотная платформа бурильной колонны, 3. платформа для продвижения бурильной колонны, 4. подъемный механизм буровой машины, 5. подающая платформа бурильной колонны, 6. рабочая бурильная колонна, 7. опора рабочей бурильной колонны, 8. боковой опорный гидравлический цилиндр, 9. подающий гидравлический цилиндр бурильной колонны, 10.предельный выключатель, 11.подъемный гидравлический цилиндр, 12.датчик перемещения, 13. наращиваемая бурильная колонна, 14.телескопическая рука-робот, 15. бинокулярная камера ПЗС, 16.инфракрасный датчик, 17. первое соединительное устройство, 18. второе соединительное устройство, 19. трехкулачковый выпукло-вогнутый блок, 20.позиционирующий цилиндр, 2-1.поворотный двигатель, 2-2.подмоторный кронштейн, 14-1.первый серводвигатель, 14-2. второй серводвигатель, 14-3. третий серводвигатель, 14-4. четвертый серводвигатель, 14-5. пятый серводвигатель, 14-6. шестой серводвигатель.In the drawings: 1. frame of the drilling machine, 2. rotary platform of the drill string, 3. platform for advancing the drill string, 4. lifting mechanism of the drilling machine, 5. feeding platform of the drill string, 6. working drill string, 7. support of the working drill string , 8. lateral supporting hydraulic cylinder, 9. feed hydraulic cylinder of the drill string, 10. limit switch, 11. lifting hydraulic cylinder, 12. displacement sensor, 13. stackable drill string, 14. telescopic arm-robot, 15. binocular CCD camera 16.inf red sensor, 17. first connecting device, 18. second connecting device, 19. three-jaw convex-concave block, 20. positioning cylinder, 2-1. rotary engine, 2-2. submotor bracket, 14-1. first servomotor, 14 -2. second servomotor, 14-3. third servomotor, 14-4. fourth servomotor, 14-5. fifth servo motor, 14-6. sixth servomotor.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Ниже приводится описание вариантов осуществления изобретения со ссылкой на чертежи.The following is a description of embodiments of the invention with reference to the drawings.

На Фигуре 1, Фигуре 2, Фигуре 3 и Фигуре 4 показана автоматическая система управления врубовой машины на основе машинного зрения и взаимодействия датчиков, состоящая из основного корпуса врубовой машины, транспортной системы автоматической бурильной колонны и системы присоединения автоматической бурильной колонны, при этом, Figure 1, Figure 2, Figure 3, and Figure 4 show an automatic cutting machine control system based on machine vision and sensor interaction, consisting of a cutting machine main body, an automatic drill string transport system, and an automatic drill string attachment system,

Основной корпус врубовой машины включает в себя раму буровой машины 1, подъемный механизм буровой машины 4, поворотную платформу бурильной колонны 2, платформу для продвижения бурильной колонны 3, рабочую бурильную колонну 6 и опору рабочей бурильной колонны 7, при этом основной корпус врубовой машины способен перемещаться внутри своей выработки.The main body of the cutting machine includes the frame of the drilling machine 1, the lifting mechanism of the drilling machine 4, the rotary platform of the drill string 2, the platform for advancing the drill string 3, the working drill string 6 and the support of the working drill string 7, while the main body of the cutting machine is able to move inside of its output.

Рама буровой машины 1 горизонтально расположена на подъемном механизме буровой машины 4, который предназначен для создания опоры для рамы буровой машины 1 и регулировки ее высоты; боковой опорный механизм включает в себя две пары боковых опорных гидравлических цилиндров 8, при этом каждая пара боковых опорных гидравлических цилиндров 8 имеет опорный элемент, включающий в себя два телескопических конца; два опорных элемента расположены горизонтально перед рамой буровой машины 1 и за ней соответственно, обеспечивая тем самым поперечную опору и фиксацию рамы буровой машины 1; платформа для продвижения бурильной колонны 3 расположена на раме буровой машины 1, а поворотная платформа бурильной колонны 2 – на платформе для продвижения бурильной колонны 3; рабочая бурильная колонна 6 горизонтально подсоединена к поворотной платформе бурильной колонны 2 таким образом, что поворотная платформа 2 вращает рабочую бурильную колонну 6, а платформа для продвижения 3 приводит в движение поворотную платформу 2, в результате чего рабочая бурильная колонна 6 делает поперечную зарубку в стене выработки; опора рабочей бурильной колонны 7 расположена телескопически на раме буровой машины 1 и предназначена для фиксации рабочей бурильной колонны 6 при наращивании.The frame of the drilling machine 1 is horizontally located on the lifting mechanism of the drilling machine 4, which is designed to create support for the frame of the drilling machine 1 and adjust its height; the side support mechanism includes two pairs of side support hydraulic cylinders 8, each pair of side support hydraulic cylinders 8 having a support element including two telescopic ends; two supporting elements are located horizontally in front of the frame of the drilling machine 1 and behind it, respectively, thereby providing transverse support and fixing the frame of the drilling machine 1; a platform for advancing the drill string 3 is located on the frame of the drilling machine 1, and a rotary platform of the drill string 2 is located on the platform for advancing the drill string 3; the working drill string 6 is horizontally connected to the rotary platform of the drill string 2 so that the rotary platform 2 rotates the working drill string 6, and the platform for advancement 3 drives the rotary platform 2, as a result of which the working drill string 6 makes a transverse notch in the working wall ; the support of the working drill string 7 is located telescopically on the frame of the drilling machine 1 and is designed to fix the working drill string 6 when building.

Автоматическая транспортная система бурильной колонны включает в себя подающий гидравлический цилиндр бурильной колонны 9, подающую платформу бурильной колонны 5, наращиваемую бурильную колонну 13, подъемный гидравлический цилиндр 11 и цифровой сигнальный процессор (ЦСП); подающая платформа бурильной колонны 5 расположена на дальней стороне рамы буровой машины 1 вдоль длины выработки, при этом подающая платформа 5 соединена с подающим гидравлическим цилиндром 9, который приводит подающую платформу 5 в движение, в результате чего она продвигается по выработке; наращиваемая бурильная колонна 13 горизонтально поперечно расположена на подающей платформе бурильной колонны 5 с помощью подъемного гидравлического цилиндра 11, а высота наращиваемой бурильной колонны 13 регулируется подъемным гидравлическим цилиндром 11; на опоре рабочей бурильной колонны 6 и подъемного гидравлического цилиндра 11 установлены датчики перемещения 12, а на раме буровой машины установлен предельный выключатель 10; и, как показано на Фигуре 9, датчики перемещения 12 и предельный выключатель 10 соединены с ЦСП, а соосность наращиваемой бурильной колонны 13 рабочей бурильной колонне 6 обеспечивается за счет регулирования положения с помощью датчиков перемещения 12 и предельного выключателя 10. An automatic drill string transport system includes a hydraulic drill string 9 feeding cylinder, a drill string 5 feeding platform, an expandable drill string 13, a hydraulic lifting cylinder 11, and a digital signal processor (DSP); the feed platform of the drill string 5 is located on the far side of the frame of the drilling machine 1 along the length of the excavation, while the feed platform 5 is connected to the feed hydraulic cylinder 9, which drives the feed platform 5, as a result of which it moves along the production; the drill string 13 is horizontally transversely positioned on the feed platform of the drill string 5 using a lifting hydraulic cylinder 11, and the height of the drill string 13 is regulated by a lifting hydraulic cylinder 11; displacement sensors 12 are installed on the support of the working drill string 6 and the lifting hydraulic cylinder 11, and a limit switch 10 is installed on the frame of the drilling machine; and, as shown in FIG. 9, the displacement sensors 12 and the limit switch 10 are connected to the DSP, and the alignment of the drill string 13 of the working drill string 6 is ensured by adjusting the position using the displacement sensors 12 and the limit switch 10.

Автоматическая система присоединения бурильной колонны включает в себя телескопическую руку-робота 14 и бинокулярную камеру на приборах с зарядовой связью (ПЗС) 15, при этом телескопическая рука-робот 14 расположена на поворотной платформе бурильной колонны 2, а бинокулярная камера ПЗС 15 крепится к верхнему концу телескопической руки-робота 14, при этом автоматическое присоединение наращиваемой бурильной колонны 13 к рабочей 6 обеспечивается за счет визуального позиционирования.The automatic drill string attachment system includes a telescopic arm-robot 14 and a binocular camera on charge-coupled devices (CCD) 15, while the telescopic arm-robot 14 is located on the rotary platform of the drill string 2, and the binocular camera CCD 15 is attached to the upper end telescopic arm-robot 14, while the automatic connection of the drill stem 13 to the working 6 is provided due to visual positioning.

В этом варианте осуществления изобретения основной корпус врубовой машины перемещается внутри выработки за счет использования гусеничного транспортного механизма, при этом в нижней части подъемного механизма буровой машины 4 имеются полозья, а рама буровой машины 1 опирается на гусеничные ленты транспортного механизма с помощью полозьев. На обоих концах левого и правого краев рамы буровой машины 1 имеется инфракрасный датчик 16. In this embodiment of the invention, the main body of the cutting machine is moved inside the mine through the use of a caterpillar transport mechanism, while the lower part of the lifting mechanism of the drilling machine 4 has skids, and the frame of the drilling machine 1 is supported on the caterpillar tracks of the transport mechanism using skids. At both ends of the left and right edges of the frame of the drilling machine 1 there is an infrared sensor 16.

В этом варианте осуществления изобретения на поворотной платформе бурильной колонны 2 имеется поворотный двигатель 2-1 и подмоторный кронштейн 2-2, с помощью которого поворотный двигатель 2-1 крепится к платформе для продвижения бурильной колонны 3. In this embodiment of the invention, the rotary platform of the drill string 2 has a rotary engine 2-1 and a motor bracket 2-2, with which the rotary engine 2-1 is attached to the platform to advance the drill string 3.

Как показано на Фигуре 5, Фигуре 6 и Фигуре 7, на соединительном конце рабочей бурильной колонны 6 и на конце наращиваемой бурильной колонны 13, ближайшем к поворотному двигателю 2-1, имеется по первому соединительному устройству 19, а на выходном конце поворотного двигателя 2-1 и на конце наращиваемой бурильной колонны 13, ближайшем к рабочей бурильной колонне 6, имеется по второму соединительному устройству 18, при этом первое 19 и второе соединительные устройства 18 имеют цилиндрическую форму, а их внешние торцевые поверхности оснащены трехкулачковым выпукло-вогнутым блоком 19; противоположные трехкулачковые выпукло-вогнутые блоки 19 стыкуются друг с другом, а на цилиндрических поверхностях первого 19 и второго соединительных устройств 18 имеются по три позиционирующих цилиндра 20, распределенных через равные промежутки по окружности; центральная ось позиционирующего цилиндра 20 первого соединительного устройства 19 параллельна центральной оси выпуклого блока в составе трехкулачкового выпукло-вогнутого блока 19 первого соединительного устройства 19, центральная ось позиционирующего цилиндра 20 второго соединительного устройства 18 параллельна центральной оси выпуклого блока в составе трехкулачкового выпукло-вогнутого блока 19 второго соединительного устройства 18, а центральные оси позиционирующих цилиндров 20 с обоих концов наращиваемой бурильной колонны 13 параллельны друг другу.As shown in Figure 5, Figure 6 and Figure 7, at the connecting end of the working drill string 6 and at the end of the drill string 13 closest to the rotary engine 2-1, there is a first connecting device 19, and at the output end of the rotary engine 2- 1 and at the end of the drill string 13 closest to the drill string 6, there is a second connecting device 18, the first 19 and second connecting devices 18 having a cylindrical shape, and their outer end surfaces are equipped with a three-jaw ove convex-concave block 19; opposite three-jaw convex-concave blocks 19 are joined to each other, and on the cylindrical surfaces of the first 19 and second connecting devices 18 there are three positioning cylinders 20 distributed at equal intervals around the circumference; the central axis of the positioning cylinder 20 of the first connecting device 19 is parallel to the central axis of the convex block in the three-jaw convex-concave block 19 of the first connecting device 19, the central axis of the positioning cylinder 20 of the second connecting device 18 is parallel to the central axis of the convex block in the three-jaw convex-concave block 19 of the second the connecting device 18, and the Central axis of the positioning cylinders 20 from both ends of the drill string 13 parallel us to each other.

Как показано на Фигуре 8, телескопическая рука-робот 14 установлена на подмоторном кронштейне 2-2, при этом телескопическая рука-робот 14 включает в себя первый серводвигатель 14-1, второй серводвигатель 14-2, третий серводвигатель 14-3, четвертый серводвигатель 14-4, пятый серводвигатель 14-5 и шестой серводвигатель 14-6; первый серводвигатель 14-1 обеспечивает вращение телескопической руки-робота 14 в горизонтальной плоскости, второй серводвигатель 14-2 и третий серводвигатель 14-3 поднимают и опускают телескопическую руку-робота 14, четвертый серводвигатель 14-4 вращает телескопическую руку-робота 14 по окружности, пятый серводвигатель 14-5 выдвигает и отодвигает телескопическую руку-робота 14, а шестой серводвигатель 14-6 вращает бинокулярную камеру ПЗС 15, которая крепится к телескопической руке-роботу 14.As shown in Figure 8, the telescopic arm-robot 14 is mounted on a motor arm 2-2, while the telescopic arm-robot 14 includes a first servomotor 14-1, a second servomotor 14-2, a third servomotor 14-3, and a fourth servomotor 14 -4, the fifth servo motor 14-5 and the sixth servo motor 14-6; the first servomotor 14-1 rotates the telescopic arm-robot 14 in a horizontal plane, the second servomotor 14-2 and the third servomotor 14-3 raise and lower the telescopic arm-robot 14, the fourth servomotor 14-4 rotates the telescopic arm-robot 14 in a circle, the fifth servomotor 14-5 extends and pushes the telescopic arm-robot 14, and the sixth servomotor 14-6 rotates the CCD binocular camera 15, which is attached to the telescopic arm-robot 14.

Как показано на Фигуре 11, автоматическая система присоединения бурильной колонны также включает в себя карту захвата изображений, промышленный персональный компьютер, исполнительный программируемый логический контроллер (ПЛК) и электрогидравлический пропорциональный клапан; данные, полученные картой захвата изображений с бинокулярной камеры ПЗС 15, передаются на промышленный персональный компьютер для обработки, промышленный персональный компьютер посылает на исполнительный контроллер ПЛК сигнал об открытии электрогидравлического пропорционального клапана, в результате чего выполняется вращение поворотного двигателя 2-1 и, соответственно, стыковка между выходным концом поворотного двигателя 2-1 и наращиваемой бурильной колонны 13.As shown in Figure 11, the automatic drill string attachment system also includes an image capture card, an industrial personal computer, an executive programmable logic controller (PLC), and an electro-hydraulic proportional valve; the data obtained by the image capture card from the CCD 15 binocular camera is transmitted to the industrial personal computer for processing, the industrial personal computer sends a signal to the PLC executive controller to open the electro-hydraulic proportional valve, as a result of which the rotary engine 2-1 is rotated and, accordingly, docked between the output end of the rotary engine 2-1 and the drill string 13.

Автоматический способ управления врубовой машиной на основе машинного зрения и взаимодействия датчиков, который включает в себя следующие этапы:An automatic way to control a cutting machine based on machine vision and sensor interaction, which includes the following steps:

Этап А: приведение основного корпуса врубовой машины в исходное рабочее положение внутри выработки с помощью гусеничного транспортного механизма, получение данных о расстоянии между врубовой машиной и окружающей выработкой в процессе движения с помощью инфракрасного датчика 16, установленного на раме буровой машины 1, и регулировка направления и скорости перемещения основного корпуса врубовой машины в режиме реального времени для управления проходом врубовой машины по длине выработки;Stage A: bringing the main body of the cutting machine to its original working position inside the mine using a tracked transport mechanism, obtaining data on the distance between the cutting machine and the surrounding mine during movement using an infrared sensor 16 mounted on the frame of the drilling machine 1, and adjusting the direction and real-time cutting speeds of the main body of the cutting machine for controlling the passage of the cutting machine along the length of the output;

этап B: по приведению основного корпуса врубовой машины в рабочее положение регулировка высоты рамы буровой машины 1 под разработку угольных пластов различной толщины за счет подъемного механизма буровой машины 4; после подгонки рамы буровой машины 1 под высоту забоя поперечная фиксация основного корпуса врубовой машины с помощью бокового опорного механизма для ведения дальнейшей добычи; вращение рабочей бурильной колонны 6 с помощью поворотного двигателя 2-1, приведение в движение поворотной платформы 2 и рабочей бурильной колонны 6 с помощью платформы для продвижения бурильной колонны 3, выполнение поперечного реза в стенке выработки, выгрузка куска угля на конвейере;Stage B: by bringing the main body of the cutting machine into working position, adjusting the height of the frame of the drilling machine 1 for the development of coal seams of various thicknesses due to the lifting mechanism of the drilling machine 4; after fitting the frame of the drilling machine 1 to the height of the bottom, transverse fixation of the main body of the cutting machine using a lateral support mechanism for further production; rotation of the working drill string 6 using a rotary engine 2-1, driving the rotary platform 2 and the working drill string 6 using a platform for advancing the drill string 3, making a transverse cut in the wall of the mine, unloading a piece of coal on the conveyor;

этап C: после полного погружения рабочей бурильной колонны 6 в угольный пласт остановка поворотного двигателя 2-1, при этом опора рабочей бурильной колонны 7 поддерживает рабочую бурильную колонну 6 по восходящей траектории; отсоединение выходного конца поворотного двигателя 2-1 от рабочей бурильной колонны 6, приведение в движение поворотной платформы рабочей бурильной колонны 2 с помощью платформы для продвижения 3 и наращивание бурильной колонны 6;step C: after the working drillstring 6 is completely submerged in the coal seam, the rotary engine 2-1 stops, while the support of the working drillstring 7 supports the working drillstring 6 along an ascending path; disconnecting the output end of the rotary engine 2-1 from the working drill string 6, driving the rotary platform of the working drill string 2 using the platform for advancement 3 and the extension of the drill string 6;

этап D: Автоматическая подача наращиваемой бурильной колонны 13 и соосное позиционирование наращиваемой бурильной колонны 13 относительно рабочей бурильной колонны 6. Stage D: Automatic feed of the drill string 13 and coaxial positioning of the drill string 13 relative to the drill string 6.

Как показано на Фигуре 10, опускание с помощью мостового крана наращиваемой бурильной колонны 13 на подъемный гидравлический цилиндр 11 и продвижение с помощью подающего гидравлического цилиндра 9 подающей платформы 5 с наращиваемой бурильной колонной 13 на раму буровой машины 1; после того, как подающая платформа 5 достигнет предельного выключателя 10, предельный выключатель 10 посылает сигнал на ЦСП, который, в свою очередь, обрабатывает сигнал и подает команду на подающий гидравлический цилиндр 9 об остановке подающей платформы 5 у предельного выключателя 10, что обеспечивает точное позиционирование наращиваемой бурильной колонны 13 в горизонтальном положении; регулировка высоты наращиваемой бурильной колонны 13 с помощью подъемного гидравлического цилиндра 11, управление с ЦСП подающим гидравлическим цилиндром 9 с учетом вертикальных позиционирующих координат рабочей бурильной колонны 6 с датчиков перемещения 12 на опоре рабочей бурильной колонны 7, регулировка высоты наращиваемой бурильной колонны 13 с учетом данных, полученных от датчика перемещения 12, для точного позиционирования наращиваемой бурильной колонны 13 в вертикальном направлении;As shown in FIG. 10, lowering an expandable drill string 13 with a bridge crane onto a hydraulic lift cylinder 11 and advance using a feed hydraulic cylinder 9 of a feed platform 5 with an expandable drill string 13 onto the frame of a drilling machine 1; after the feeding platform 5 reaches the limit switch 10, the limit switch 10 sends a signal to the DSP, which, in turn, processes the signal and commands the hydraulic cylinder 9 to stop the feeding platform 5 at the limit switch 10, which ensures accurate positioning stackable drill string 13 in a horizontal position; adjusting the height of the drill stem 13 using a lifting hydraulic cylinder 11, controlling the feed hydraulic cylinder 9 with a DSP taking into account the vertical positioning coordinates of the drill string 6 from the displacement sensors 12 on the support of the drill string 7, adjusting the height of the drill stem 13 taking into account the data, received from the displacement sensor 12, for accurate positioning of the drill string 13 in the vertical direction;

Этап E: Стыковка между наращиваемой бурильной колонной 13 и поворотным двигателем 2-1. Step E: Dock between drill string 13 and rotary engine 2-1.

Как показано на Фигуре 12, после соосного позиционирования наращиваемой бурильной колонны 13 получение с помощью бинокулярной камеры ПЗС 15 серии изображений первого соединительного устройства 19 наращиваемой бурильной колонны 13, передача данных от карты захвата изображений на промышленный персональный компьютер для обработки, получение информации о расположении по периферии позиционирующего цилиндра 20 на первом соединительном устройстве 19 наращиваемой бурильной колонны 13, регулировка с помощью телескопической руки-робота 14 положения и угла бинокулярной камеры ПЗС 15 для помещения первого соединительного устройства 19 наращиваемой бурильной колонны 13 в центр изображения; по завершению настройки подача с промышленного персонального компьютера на исполнительный контроллер ПЛК сигнала об открытии электрогидравлического пропорционального клапана, который вращает поворотный двигатель 2-1, если положение по периферии позиционирующего цилиндра 20 на поворотном двигателе 2-1 согласно данным бинокулярной камеры ПЗС 15 соответствует положению по периферии для позиционирующего цилиндра 20 на первом соединительном устройстве 19 наращиваемой бурильной колонны 13, остановка поворотного двигателя 2-1 так, чтобы трехкулачковый выпукло-вогнутый блок 19 первого соединительного устройства 17 наращиваемой бурильной колонны 13 совместился по окружности с трехкулачковым выпукло-вогнутым блоком 19 второго соединительного устройства 13 на выходном конце поворотного двигателя 2-1 для точного позиционирования наращиваемой бурильной колонны 13 по окружности; подача с помощью платформы для продвижения бурильной колонны 3 узла наращиваемой бурильной колонны 13 и выходного конца поворотного двигателя 2-1 в сборе; As shown in Figure 12, after the coaxial positioning of the drill string 13, receiving with a CCD binocular camera 15 a series of images of the first connecting device 19 of the drill string 13, transferring data from the image capture card to an industrial personal computer for processing, obtaining peripheral location information positioning cylinder 20 on the first connecting device 19 of the drill string 13, adjustable using a telescopic arm-robot 14 position and the angle of the CCD binocular camera 15 to place the first connecting device 19 of the drill string 13 in the center of the image; upon completion of the setup, the signal from the industrial personal computer to the PLC executive controller is opened to open the electro-hydraulic proportional valve that rotates the rotary engine 2-1 if the peripheral position of the positioning cylinder 20 on the rotary motor 2-1 according to the data of the CCD 15 corresponds to the peripheral position for the positioning cylinder 20 on the first connecting device 19 of the drill string 13, stop the rotary engine 2-1 so that the three the convex-concave block 19 of the first connecting device 17 of the stackable drill string 13 is circumferentially aligned with the three-jaw convex-concave block 19 of the second connecting device 13 at the output end of the rotary engine 2-1 to precisely position the drill string 13 in a circle; feeding by means of a platform for advancing the drill string 3 node expandable drill string 13 and the output end of the rotary engine 2-1 Assembly;

Этап F: Стыковка между наращиваемой бурильной колонной 13 и рабочей бурильной колонной 6. Stage F: Docking between drill string 13 and production drill string 6.

По завершению стыковки наращиваемой бурильной колонны 13 и выходного конца поворотного двигателя 2-1 подача сигнала от промышленного персонального компьютера на исполнительный контроллер ПЛК для управления открыванием электрогидравлического пропорционального клапана так, чтобы вращать поворотный двигатель 2-1 под углом, противоположным углу, под которым выполнялось действие на этапе E, в исходное положение, которым в данном случае является центральная ось позиционирующего цилиндра 20 второго соединительного устройства 18 наращиваемой бурильной колонны 13, параллельная центральной оси позиционирующего цилиндра 20 рабочей бурильной колонны 6 для точного позиционирования наращиваемой бурильной колонны 13 по окружности относительно рабочей бурильной колонны 6; подача с помощью платформы для продвижения бурильной колонны 6 наращиваемой бурильной колонны 13 и завершение стыковки с рабочей бурильной колонной 6 для выполнения следующего цикла бурения и добычи.Upon completion of the docking of the expandable drill string 13 and the output end of the rotary engine 2-1, the signal from the industrial personal computer is sent to the PLC executive controller to control the opening of the electro-hydraulic proportional valve so as to rotate the rotary engine 2-1 at an angle opposite to the angle at which the action was performed in step E, to the initial position, which in this case is the central axis of the positioning cylinder 20 of the second connecting device 18 of the stackable a drill string 13 parallel to the central axis of the positioning cylinder 20 of the drill string 6 for accurately positioning the drillable drill string 13 around the circumference relative to the drill string 6; feeding using the platform for advancing the drill string 6 of the expandable drill string 13 and completing docking with the working drill string 6 to perform the next drilling and production cycle.

В настоящем изобретении участок стыковки и примыкания трехкулачкового выпукло-вогнутого блока 19 обладает относительно большой площадью контактной поверхности и контактным расстоянием, а бурильная колонна отличается относительно небольшой длиной и высокой жесткостью, так, чтобы в процессе работы составные детали узла не разъединялись. Наличие соединительного устройства обеспечивает надлежащую плотность стыковки в процессе работы в зависимости от толкающей силы, развиваемой платформой для продвижения. In the present invention, the docking and abutting portion of the three-jaw convex-concave block 19 has a relatively large contact surface area and contact distance, and the drill string has a relatively short length and high rigidity so that the components of the assembly are not disconnected during operation. The presence of the connecting device ensures the proper density of the dock during operation, depending on the pushing force developed by the platform for promotion.

Вышеприведенное описание представляет собой предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что специалист в состоянии вносить усовершенствования и модификации, не отходя от принципа настоящего изобретения. Любые подобные изменения и модификации подпадают в область патентной защиты настоящего изобретения.The above description is a preferred embodiment of the present invention. It should be noted that the specialist is able to make improvements and modifications without departing from the principle of the present invention. Any such changes and modifications fall within the scope of patent protection of the present invention.

Claims (20)

1. Автоматическая система управления врубовой машины на основе машинного зрения и взаимодействия датчиков, характеризующаяся тем, что она состоит из основного корпуса врубовой машины, транспортной системы автоматической бурильной колонны и системы присоединения автоматической бурильной колонны, при этом1. The automatic control system of the cutting machine based on machine vision and the interaction of sensors, characterized in that it consists of the main body of the cutting machine, a transport system of an automatic drill string and a system for connecting an automatic drill string, основной корпус врубовой машины включает в себя раму буровой машины (1), подъемный механизм буровой машины (4), поворотную платформу бурильной колонны (2), платформу для продвижения бурильной колонны (3), рабочую бурильную колонну (6) и опору рабочей бурильной колонны (7), при этом основной корпус врубовой машины способен перемещаться внутри своей выработки;the main body of the cutting machine includes the frame of the drilling machine (1), the lifting mechanism of the drilling machine (4), the rotary platform of the drill string (2), the platform for advancing the drill string (3), the working drill string (6) and the support of the working drill string (7), while the main body of the cutting machine is able to move inside its output; рама буровой машины (1) горизонтально расположена на подъемном механизме буровой машины (4), который предназначен для создания опоры для рамы буровой машины (1) и регулировки ее высоты; боковой опорный механизм включает в себя две пары боковых опорных гидравлических цилиндров (8), при этом каждая пара боковых опорных гидравлических цилиндров (8) имеет опорный элемент, включающий в себя два телескопических конца; два опорных элемента расположены горизонтально перед рамой буровой машины (1) и за ней соответственно, обеспечивая тем самым поперечную опору и фиксацию рамы буровой машины (1); платформа для продвижения бурильной колонны (3) расположена на раме буровой машины (1), а поворотная платформа бурильной колонны (2) - на платформе для продвижения бурильной колонны (3); рабочая бурильная колонна (6) горизонтально подсоединена к поворотной платформе бурильной колонны (2) таким образом, что поворотная платформа (2) вращает рабочую бурильную колонну (6), а платформа для продвижения (3) приводит в движение поворотную платформу (2), в результате чего рабочая бурильная колонна (6) делает поперечную зарубку в стене выработки; опора рабочей бурильной колонны (7) расположена телескопически на раме буровой машины (1) и предназначена для фиксации рабочей бурильной колонны (6) при наращивании;the frame of the drilling machine (1) is horizontally located on the lifting mechanism of the drilling machine (4), which is designed to create support for the frame of the drilling machine (1) and adjust its height; the lateral support mechanism includes two pairs of lateral support hydraulic cylinders (8), wherein each pair of lateral support hydraulic cylinders (8) has a support element including two telescopic ends; two supporting elements are located horizontally in front of the frame of the drilling machine (1) and behind it, respectively, thereby providing transverse support and fixing the frame of the drilling machine (1); the platform for advancing the drill string (3) is located on the frame of the drilling machine (1), and the rotary platform of the drill string (2) is located on the platform for advancing the drill string (3); the working drill string (6) is horizontally connected to the rotary platform of the drill string (2) so that the rotary platform (2) rotates the working drill string (6), and the platform for advancement (3) drives the rotary platform (2), in as a result, the working drill string (6) makes a transverse notch in the working wall; the support of the working drill string (7) is located telescopically on the frame of the drilling machine (1) and is designed to fix the working drill string (6) when building; автоматическая транспортная система бурильной колонны включает в себя подающий гидравлический цилиндр бурильной колонны (9), подающую платформу бурильной колонны (5), наращиваемую бурильную колонну (13), подъемный гидравлический цилиндр (11) и цифровой сигнальный процессор (ЦСП); подающая платформа бурильной колонны (5) расположена перед рамой буровой машины (1) или за ней вдоль длины выработки, при этом подающая платформа (5) соединена с подающим гидравлическим цилиндром (9), который приводит подающую платформу (5) в движение, в результате чего она продвигается по выработке; наращиваемая бурильная колонна (13) горизонтально поперечно расположена на подающей платформе бурильной колонны (5) с помощью подъемного гидравлического цилиндра (11), а высота наращиваемой бурильной колонны (13) регулируется подъемным гидравлическим цилиндром (11); на опоре рабочей бурильной колонны (7) и подъемного гидравлического цилиндра (11) установлены датчики перемещения (12), а на раме буровой машины установлен предельный выключатель (10); датчики перемещения (12) и предельный выключатель (10) соединены с ЦСП, а соосность наращиваемой бурильной колонны (13) рабочей бурильной колонне (6) обеспечивается за счет регулирования положения с помощью датчиков перемещения (12) и предельного выключателя (10);an automatic drill string transport system includes a drill stem hydraulic cylinder (9), a drill stem feed platform (5), an expandable drill string (13), a lift hydraulic cylinder (11), and a digital signal processor (DSP); the feed platform of the drill string (5) is located in front of or behind the frame of the drilling machine (1) along the length of the working hole, while the feed platform (5) is connected to the feed hydraulic cylinder (9), which drives the feed platform (5), resulting in what it is moving forward on development; the drill string (13) is horizontally transversely located on the drill platform (5) with a lifting hydraulic cylinder (11), and the height of the drill string (13) is regulated by a lifting hydraulic cylinder (11); displacement sensors (12) are installed on the support of the working drill string (7) and the lifting hydraulic cylinder (11), and a limit switch (10) is installed on the frame of the drilling machine; displacement sensors (12) and the limit switch (10) are connected to the DSP, and the alignment of the expandable drill string (13) of the working drill string (6) is ensured by position control using displacement sensors (12) and the limit switch (10); автоматическая система присоединения бурильной колонны включает в себя телескопическую руку-робота (14) и бинокулярную камеру на приборах с зарядовой связью (ПЗС) (15), при этом телескопическая рука-робот (14) расположена на поворотной платформе бурильной колонны (2), а бинокулярная камера ПЗС (15) крепится к верхнему концу телескопической руки-робота (14); при этом автоматическое присоединение наращиваемой бурильной колонны (13) к рабочей (6) обеспечивается за счет визуального позиционирования.an automatic drill string attachment system includes a telescopic robot arm (14) and a binocular camera on charge-coupled devices (CCD) (15), while the telescopic robot arm (14) is located on the rotary platform of the drill string (2), and the CCD binocular camera (15) is attached to the upper end of the telescopic robotic arm (14); in this case, the automatic attachment of the drill string (13) to the working (6) is ensured by visual positioning. 2. Автоматическая система по п. 1, отличающаяся тем, что основной корпус врубовой машины перемещается внутри выработки за счет использования гусеничного транспортного механизма, при этом в нижней части подъемного механизма буровой машины (4) имеются полозья, а рама буровой машины (1) опирается на гусеничные ленты транспортного механизма с помощью полозьев.2. The automatic system according to claim 1, characterized in that the main body of the cutting machine moves inside the mine through the use of a caterpillar transport mechanism, while at the bottom of the lifting mechanism of the drilling machine (4) there are runners, and the frame of the drilling machine (1) is supported on caterpillar tracks of the transport mechanism using skids. 3. Автоматическая система по п. 1, отличающаяся тем, что на обоих концах левого и правого краев рамы буровой машины (1) имеется инфракрасный датчик (16).3. The automatic system according to claim 1, characterized in that at both ends of the left and right edges of the frame of the drilling machine (1) there is an infrared sensor (16). 4. Автоматическая система по п. 1, отличающаяся тем, что на поворотной платформе бурильной колонны (2) имеется поворотный двигатель (2-1) и подмоторный кронштейн (2-2), с помощью которого поворотный двигатель (2-1) крепится к платформе для продвижения бурильной колонны (3).4. The automatic system according to claim 1, characterized in that on the rotary platform of the drill string (2) there is a rotary engine (2-1) and a motor bracket (2-2), with which the rotary engine (2-1) is attached to platform for the advancement of the drill string (3). 5. Автоматическая система по п. 4, отличающаяся тем, что количество поворотных двигателей (2-1) соответствует количеству рабочих бурильных колонн (6), а количество телескопических рук-роботов (14) соответствует количеству поворотных двигателей (2-1).5. The automatic system according to claim 4, characterized in that the number of rotary engines (2-1) corresponds to the number of working drill strings (6), and the number of telescopic hand robots (14) corresponds to the number of rotary engines (2-1). 6. Автоматическая система по п. 4, отличающаяся тем, что на соединительном конце рабочей бурильной колонны (6) и на конце наращиваемой бурильной колонны (13), ближайшем к поворотному двигателю (2-1), имеется по первому соединительному устройству (17), а на выходном конце поворотного двигателя (2-1) и на конце наращиваемой бурильной колонны (13), ближайшем к рабочей бурильной колонне (6), имеется по второму соединительному устройству (18), при этом первое (17) и второе соединительные устройства (18) имеют цилиндрическую форму, а их внешние торцевые поверхности оснащены трехкулачковым выпукло-вогнутым блоком (19); противоположные трехкулачковые выпукло-вогнутые блоки (19) стыкуются друг с другом, а на цилиндрических поверхностях первого (17) и второго соединительных устройств (18) имеются по три позиционирующих цилиндра (20), распределенных через равные промежутки по окружности; центральная ось позиционирующего цилиндра (20) первого соединительного устройства (17) параллельна центральной оси выпуклого блока в составе трехкулачкового выпукло-вогнутого блока (19) первого соединительного устройства (17), центральная ось позиционирующего цилиндра (20) второго соединительного устройства (18) параллельна центральной оси выпуклого блока в составе трехкулачкового выпукло-вогнутого блока (19) второго соединительного устройства (18), а центральные оси позиционирующих цилиндров (20) с обоих концов наращиваемой бурильной колонны (13) параллельны друг другу.6. The automatic system according to claim 4, characterized in that at the connecting end of the working drill string (6) and at the end of the drill string (13) closest to the rotary engine (2-1), there is a first connecting device (17) and at the output end of the rotary engine (2-1) and at the end of the drill string (13) closest to the working drill string (6), there is a second connecting device (18), with the first (17) and second connecting devices (18) have a cylindrical shape, and their external end surfaces equipped with a three-jaw convexo-concave block (19); opposite three-jaw convex-concave blocks (19) are joined to each other, and on the cylindrical surfaces of the first (17) and second connecting devices (18) there are three positioning cylinders (20) distributed at equal intervals around the circumference; the central axis of the positioning cylinder (20) of the first connecting device (17) is parallel to the central axis of the convex block in the three-jaw convex-concave block (19) of the first connecting device (17), the central axis of the positioning cylinder (20) of the second connecting device (18) is parallel to the central the axis of the convex block in the three-jaw convex-concave block (19) of the second connecting device (18), and the central axis of the positioning cylinders (20) from both ends of the drill string (1) 3) parallel to each other. 7. Автоматическая система по п. 4, отличающаяся тем, что телескопическая рука-робот (14) установлена на подмоторном кронштейне (2-2), при этом телескопическая рука-робот (14) включает в себя первый серводвигатель (14-1), второй серводвигатель (14-2), третий серводвигатель (14-3), четвертый серводвигатель (14-4), пятый серводвигатель (14-5) и шестой серводвигатель (14-6); первый серводвигатель (14-1) обеспечивает вращение телескопической руки-робота (14) в горизонтальной плоскости, второй серводвигатель (14-2) и третий серводвигатель (14-3) поднимают и опускают телескопическую руку-робота (14), четвертый серводвигатель (14-4) вращает телескопическую руку-робота (14) по окружности, пятый серводвигатель (14-5) выдвигает и отодвигает телескопическую руку-робота (14), а шестой серводвигатель (14-6) вращает бинокулярную камеру ПЗС (15), которая крепится к телескопической руке-роботу (14).7. The automatic system according to claim 4, characterized in that the telescopic arm-robot (14) is mounted on an engine mount (2-2), while the telescopic arm-robot (14) includes a first servomotor (14-1), a second servomotor (14-2), a third servomotor (14-3), a fourth servomotor (14-4), a fifth servomotor (14-5) and a sixth servomotor (14-6); the first servomotor (14-1) rotates the telescopic arm (14) in a horizontal plane, the second servomotor (14-2) and the third servomotor (14-3) raise and lower the telescopic arm (14), the fourth servomotor (14) -4) rotates the telescopic arm of the robot (14) around the circumference, the fifth servomotor (14-5) extends and pushes the telescopic arm of the robot (14), and the sixth servomotor (14-6) rotates the CCD binocular camera (15), which is attached to the telescopic robot arm (14). 8. Автоматическая система по п. 1, отличающаяся тем, что бинокулярная камера ПЗС (15) имеет функцию мигания.8. The automatic system according to claim 1, characterized in that the CCD binocular camera (15) has a blinking function. 9. Автоматическая система по п. 4, отличающаяся тем, что автоматическая система присоединения бурильной колонны также включает в себя карту захвата изображений, промышленный персональный компьютер, исполнительный программируемый логический контроллер (ПЛК) и электрогидравлический пропорциональный клапан; данные, полученные картой захвата изображений с бинокулярной камеры ПЗС (15), передаются на промышленный персональный компьютер для обработки, промышленный персональный компьютер посылает на исполнительный контроллер ПЛК сигнал об открытии электрогидравлического пропорционального клапана, в результате чего выполняется вращение поворотного двигателя (2-1) и, соответственно, стыковка между выходным концом поворотного двигателя (2-1) и наращиваемой бурильной колонны (13).9. The automatic system of claim 4, wherein the automatic drill string attachment system also includes an image capture card, an industrial personal computer, an executive programmable logic controller (PLC) and an electro-hydraulic proportional valve; the data obtained by the image capture card from the CCD binocular camera (15) is transmitted to the industrial personal computer for processing, the industrial personal computer sends a signal to the PLC executive controller to open the electro-hydraulic proportional valve, as a result of which the rotary engine is rotated (2-1) and respectively, the docking between the output end of the rotary engine (2-1) and the drill string (13). 10. Автоматический способ управления врубовой машиной на основе машинного зрения и взаимодействия датчиков, который включает в себя следующие этапы:10. An automatic way to control a cutting machine based on machine vision and sensor interaction, which includes the following steps: этап А: приведение основного корпуса врубовой машины в исходное рабочее положение внутри выработки с помощью гусеничного транспортного механизма, получение данных о расстоянии между врубовой машиной и окружающей выработкой в процессе движения с помощью инфракрасного датчика (16), установленного на раме буровой машины (1), и регулировка направления и скорости перемещения основного корпуса врубовой машины в режиме реального времени для управления проходом врубовой машины по длине выработки;Stage A: bringing the main body of the cutting machine to its original working position inside the mine using a tracked transport mechanism, obtaining data on the distance between the cutting machine and the surrounding mine during movement using an infrared sensor (16) mounted on the frame of the drilling machine (1), and adjusting the direction and speed of movement of the main body of the cutting machine in real time to control the passage of the cutting machine along the length of the output; этап В: по приведению основного корпуса врубовой машины в рабочее положение регулировка высоты рамы буровой машины (1) под разработку угольных пластов различной толщины за счет подъемного механизма буровой машины (4); после подгонки рамы буровой машины (1) под высоту забоя поперечная фиксация основного корпуса врубовой машины с помощью бокового опорного механизма для ведения дальнейшей добычи; вращение рабочей бурильной колонны (6) с помощью поворотного двигателя (2-1), приведение в движение поворотной платформы (2) и рабочей бурильной колонны (6) с помощью платформы для продвижения бурильной колонны (3), выполнение поперечного реза в стенке выработки, выгрузка куска угля на конвейере;stage B: to bring the main body of the cutting machine into working position, adjust the height of the frame of the drilling machine (1) for the development of coal seams of various thicknesses due to the lifting mechanism of the drilling machine (4); after fitting the frame of the drilling machine (1) to the height of the bottom, transverse fixation of the main body of the cutting machine using a lateral support mechanism for further production; rotation of the working drill string (6) using a rotary engine (2-1), driving the rotary platform (2) and the working drill string (6) using the platform to advance the drill string (3), performing a transverse cut in the working wall, unloading a piece of coal on the conveyor; этап С: после полного погружения рабочей бурильной колонны (6) в угольный пласт остановка поворотного двигателя (2-1), при этом опора рабочей бурильной колонны (7) поддерживает рабочую бурильную колонну (6) по восходящей траектории; отсоединение выходного конца поворотного двигателя (2-1) от рабочей бурильной колонны (6), приведение в движение поворотной платформы рабочей бурильной колонны (2) с помощью платформы для продвижения (3) и наращивание бурильной колонны (6);step C: after the work drill string (6) is completely submerged in the coal seam, the rotary engine stops (2-1), while the support of the work drill string (7) supports the work drill string (6) along an ascending path; disconnecting the output end of the rotary engine (2-1) from the working drill string (6), driving the rotary platform of the working drill string (2) using the platform for advancement (3) and building the drill string (6); этап D: опускание с помощью мостового крана наращиваемой бурильной колонны (13) на подъемный гидравлический цилиндр (11) и продвижение с помощью подающего гидравлического цилиндра (9) подающей платформы (5) с наращиваемой бурильной колонной (13) на раму буровой машины (1); после того как подающая платформа (5) достигнет предельного выключателя (10), предельный выключатель (10) посылает сигнал на ЦСП, который, в свою очередь, обрабатывает сигнал и подает команду на подающий гидравлический цилиндр (9) об остановке подающей платформы (5) у предельного выключателя (10), что обеспечивает точное позиционирование наращиваемой бурильной колонны (13) в горизонтальном положении; регулировка высоты наращиваемой бурильной колонны (13) с помощью подъемного гидравлического цилиндра (11), управление с ЦСП подающим гидравлическим цилиндром (9) с учетом вертикальных позиционирующих координат рабочей бурильной колонны (6) с датчиков перемещения (12) на опоре рабочей бурильной колонны (7), регулировка высоты наращиваемой бурильной колонны (13) с учетом данных, полученных от датчика перемещения (12), для точного позиционирования наращиваемой бурильной колонны (13) в вертикальном направлении;Stage D: lowering the expandable drill string (13) with a bridge crane onto the hydraulic lift cylinder (11) and advance the feed platform (5) with the expandable drill cylinder (9) with the expandable drill string (13) onto the frame of the drilling machine (1) ; after the feed platform (5) reaches the limit switch (10), the limit switch (10) sends a signal to the DSP, which, in turn, processes the signal and commands the feed hydraulic cylinder (9) to stop the feed platform (5) at the limit switch (10), which ensures accurate positioning of the drill string (13) in a horizontal position; adjustment of the height of the drill string (13) using a lifting hydraulic cylinder (11), control with a DSP feed hydraulic cylinder (9) taking into account the vertical positioning coordinates of the working drill string (6) from displacement sensors (12) on the support of the working drill string (7) ), adjusting the height of the drill string (13), taking into account the data received from the displacement sensor (12), for accurate positioning of the drill string (13) in the vertical direction; этап Е: после соосного позиционирования наращиваемой бурильной колонны (13) получение с помощью бинокулярной камеры ПЗС (15) серии изображений первого соединительного устройства (17) наращиваемой бурильной колонны (13), передача данных от карты захвата изображений на промышленный персональный компьютер для обработки, получение информации о расположении по периферии позиционирующего цилиндра (20) на первом соединительном устройстве (17) наращиваемой бурильной колонны (13), регулировка с помощью телескопической руки-робота (14) положения и угла бинокулярной камеры ПЗС (15) для помещения первого соединительного устройства (17) наращиваемой бурильной колонны (13) в центр изображения; по завершении настройки подача с промышленного персонального компьютера на исполнительный контроллер ПЛК сигнала об открытии электрогидравлического пропорционального клапана, который вращает поворотный двигатель (2-1), если положение по периферии позиционирующего цилиндра (20) на поворотном двигателе (2-1) согласно данным бинокулярной камеры ПЗС (15) соответствует положению по периферии для позиционирующего цилиндра (20) на первом соединительном устройстве (17) наращиваемой бурильной колонны (13), остановка поворотного двигателя (2-1) так, чтобы трехкулачковый выпукло-вогнутый блок (19) первого соединительного устройства (17) наращиваемой бурильной колонны (13) совместился по окружности с трехкулачковым выпукло-вогнутым блоком (19) второго соединительного устройства (18) на выходном конце поворотного двигателя (2-1) для точного позиционирования наращиваемой бурильной колонны (13) по окружности; подача с помощью платформы для продвижения бурильной колонны (5) узла наращиваемой бурильной колонны (13) и выходного конца поворотного двигателя (2-1) в сборе;Stage E: after coaxial positioning of the drill string (13), obtaining with a CCD binocular camera (15) a series of images of the first connecting device (17) of the drill stem (13), transferring data from the image capture card to an industrial personal computer for processing, obtaining information about the location on the periphery of the positioning cylinder (20) on the first connecting device (17) of the drill string (13) to be adjusted, adjustment with the help of a telescopic robot arm (14) of the position and angle of the bi a CCD camera (15) for placing the first connecting device (17) of the drill string (13) in the center of the image; upon completion of the setup, a signal is sent from the industrial personal computer to the PLC executive controller to open the electro-hydraulic proportional valve that rotates the rotary motor (2-1) if the position on the periphery of the positioning cylinder (20) on the rotary motor (2-1) is according to the data of the binocular camera The CCD (15) corresponds to the peripheral position for the positioning cylinder (20) on the first connecting device (17) of the drill string (13), stop the rotary engine (2-1) so that the three-jaw convex-concave block (19) of the first connecting device (17) of the drill string (13) was aligned in a circle with the three-jaw convex-concave block (19) of the second connecting device (18) at the output end of the rotary engine (2-1) for accurate positioning the drill string (13) around the circumference; feeding, using the platform for advancing the drill string (5), an assembly of the drill stem (13) and the output end of the rotary engine (2-1) assembly; этап F: по завершении стыковки наращиваемой бурильной колонны (13) и выходного конца поворотного двигателя (2-1) подача сигнала от промышленного персонального компьютера на исполнительный контроллер ПЛК для управления открыванием электрогидравлического пропорционального клапана так, чтобы вращать поворотный двигатель (2-1) под углом, противоположным углу, под которым выполнялось действие на этапе Е, в исходное положение, которым в данном случае является центральная ось позиционирующего цилиндра (20) второго соединительного устройства (18) наращиваемой бурильной колонны (13), параллельная центральной оси позиционирующего цилиндра (20) рабочей бурильной колонны (6) для точного позиционирования наращиваемой бурильной колонны (13) по окружности относительно рабочей бурильной колонны (6); подача с помощью платформы для продвижения бурильной колонны (5) наращиваемой бурильной колонны (13) и завершение стыковки с рабочей бурильной колонной (6) для выполнения следующего цикла бурения и добычи.step F: upon completion of docking of the drill string (13) and the output end of the rotary engine (2-1), the signal from the industrial personal computer is sent to the PLC executive controller to control the opening of the electro-hydraulic proportional valve so as to rotate the rotary engine (2-1) under the angle opposite the angle at which the action was performed in step E, to the initial position, which in this case is the central axis of the positioning cylinder (20) of the second connecting device (18) on a drill string (13) parallel to the central axis of the positioning cylinder (20) of the drill string (6) for accurately positioning the drill string (13) around the circumference relative to the drill string (6); feeding with the platform for advancing the drill string (5) an expandable drill string (13) and completing docking with the working drill string (6) to carry out the next drilling and production cycle.
RU2018132819A 2016-11-18 2017-11-08 Automatic control system of a cutting machine and control method based on machine vision and sensors interaction RU2681006C1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611020422.0 2016-11-18
CN201611020422.0A CN106321098B (en) 2016-11-18 2016-11-18 A kind of coal-winning machine automatic operating system and method based on machine vision and Multi-sensor Fusion
PCT/CN2017/109928 WO2018090859A1 (en) 2016-11-18 2017-11-08 System and method, based on machine vision and multi-sensor fusion, for automatic operation of coal mining machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2681006C1 true RU2681006C1 (en) 2019-03-01

Family

ID=57816691

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018132819A RU2681006C1 (en) 2016-11-18 2017-11-08 Automatic control system of a cutting machine and control method based on machine vision and sensors interaction

Country Status (5)

Country Link
CN (1) CN106321098B (en)
AU (1) AU2017359769B2 (en)
DE (1) DE112017000534B4 (en)
RU (1) RU2681006C1 (en)
WO (1) WO2018090859A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106321098B (en) * 2016-11-18 2018-03-16 中国矿业大学 A kind of coal-winning machine automatic operating system and method based on machine vision and Multi-sensor Fusion
CN110738917A (en) * 2017-09-20 2020-01-31 李敏 Teaching device for industrial robots
CN113753504A (en) * 2021-09-28 2021-12-07 中国矿业大学 Spiral coal conveying device

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000065193A1 (en) * 1999-04-28 2000-11-02 Boart Longyear Pty. Ltd. Drill rod handling device
EP1359257B1 (en) * 2002-05-02 2005-07-06 BAUER Maschinen GmbH Drill and method for drilling the soil
RU2378485C2 (en) * 2007-02-22 2010-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "Кубаньгазпром" Mechanism for fixing and aligning when coupling and uncoupling drill pipes for horizontal drilling installation
RU2471066C2 (en) * 2007-07-30 2012-12-27 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Method to use sensor of drilling tool end position
CN103470255A (en) * 2013-09-23 2013-12-25 中国矿业大学 Five-bit spiral-drill coal mining device convenient for switching drilling rods
CN104100213A (en) * 2014-07-16 2014-10-15 任花鹏 Automatic drill pipe connecting and mounting device for drilling machine
CN105178853A (en) * 2015-09-11 2015-12-23 中国矿业大学 Tracked walking self-rotating bidirectional drilling coal mining machine and application method thereof

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3918536A (en) * 1973-09-20 1975-11-11 Salem Tool Co Auger section handling apparatus
US4323280A (en) * 1976-11-30 1982-04-06 Coalex, Inc. Remote controlled high wall coal mining system
US5695016A (en) * 1995-09-26 1997-12-09 Brydet Development Corp. Auger telescoping hoist assembly and holding fork mechanism
CN101705820B (en) * 2009-10-26 2012-01-04 济南隆恒矿山机械有限公司 Coal drilling machine
CN202645558U (en) * 2012-05-07 2013-01-02 江苏中机矿山设备有限公司 Crawler-type single-head drilling rig coal cutter
CN203066963U (en) * 2013-01-24 2013-07-17 中国矿业大学 Open-air drilling coal cutter
CN203130083U (en) * 2013-03-22 2013-08-14 湘煤立达矿山装备股份有限公司 Single-head hydraulic drilling rig type coal mining machine
CN104747070B (en) * 2015-02-10 2017-01-04 中国矿业大学 A kind of many drill bits switchgear bored on formula coal-winning machine and method
CN105649533B (en) * 2016-02-15 2017-12-19 中国矿业大学 A kind of drill bit full-hydraulic drill type coal mining machine of pillar extraction liftable three and drilling method
CN106321098B (en) * 2016-11-18 2018-03-16 中国矿业大学 A kind of coal-winning machine automatic operating system and method based on machine vision and Multi-sensor Fusion
CN106703691B (en) * 2017-02-24 2019-01-08 辽宁瀚石机械制造有限公司 A kind of engineering driller of automatic loading and unloading drilling rod

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000065193A1 (en) * 1999-04-28 2000-11-02 Boart Longyear Pty. Ltd. Drill rod handling device
EP1359257B1 (en) * 2002-05-02 2005-07-06 BAUER Maschinen GmbH Drill and method for drilling the soil
RU2378485C2 (en) * 2007-02-22 2010-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "Кубаньгазпром" Mechanism for fixing and aligning when coupling and uncoupling drill pipes for horizontal drilling installation
RU2471066C2 (en) * 2007-07-30 2012-12-27 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Method to use sensor of drilling tool end position
CN103470255A (en) * 2013-09-23 2013-12-25 中国矿业大学 Five-bit spiral-drill coal mining device convenient for switching drilling rods
CN104100213A (en) * 2014-07-16 2014-10-15 任花鹏 Automatic drill pipe connecting and mounting device for drilling machine
CN105178853A (en) * 2015-09-11 2015-12-23 中国矿业大学 Tracked walking self-rotating bidirectional drilling coal mining machine and application method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018090859A1 (en) 2018-05-24
DE112017000534T5 (en) 2018-10-18
DE112017000534B4 (en) 2021-02-04
CN106321098B (en) 2018-03-16
AU2017359769B2 (en) 2019-11-21
AU2017359769A1 (en) 2018-08-23
CN106321098A (en) 2017-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2681006C1 (en) Automatic control system of a cutting machine and control method based on machine vision and sensors interaction
CN103790367B (en) A kind of full-automatic erection equipment of external wall stone material
CN203834904U (en) Full-automatic installing equipment for building external wall stones
CN105298387A (en) Drill jumbo
CN204060670U (en) Underground gas extraction drilling machine
WO2021077693A1 (en) Detection, tunneling, supporting, anchoring and transporting integrated machine system for underground rapid tunneling, and method for using same
CN109848956A (en) A kind of open type TBM steel arch-shelf automatic assembling apparatus for work and its method
CN104278981A (en) Underground gas extraction drilling machine
CN205914913U (en) Intelligence welding machines people
CN104131792A (en) Hydraulic drilling rig automatic drill pipe lifting and releasing control system, hydraulic drilling rig automatic drill pipe lifting and releasing conveying device and hydraulic drilling rig automatic drill pipe lifting and releasing control method
CN204163619U (en) A kind of drill carriage motion control system
CN210115911U (en) Automatic operation device that assembles of open-type TBM steel bow member
CN105239992A (en) Drilling method
CN104889997A (en) Solid brewing yeast turning precisely-positioned mechanical hand control system and method
CN106586837A (en) Automatic drill rod catching and releasing system and method for joint crane
CN105735623A (en) Intelligent tracking plastering device and plastering method thereof
CN111005735B (en) Parallel type flexible arm TBM cutter tunneling control method
CN104607836B (en) A kind of boats and ships floor stringers vertical oscillation automatic welding device
CN204053477U (en) Large-scale steel structure robot automatic charging welding grinding and polishing detection system
CN110593916B (en) Arch adjusting device and arch adjusting method
CN102031970A (en) Automatic cutting excavating machine
RU2698015C1 (en) Holonomic welding tractor
CN203316946U (en) Automatic regulating device for welding gun
Wada Automatic segment erection system for shield tunnels
CN107377917A (en) Steel-making continuous casting machine people's diced system