RU2711418C1 - Способ определения абсолютного положения угледобывающей машины - Google Patents
Способ определения абсолютного положения угледобывающей машины Download PDFInfo
- Publication number
- RU2711418C1 RU2711418C1 RU2019113922A RU2019113922A RU2711418C1 RU 2711418 C1 RU2711418 C1 RU 2711418C1 RU 2019113922 A RU2019113922 A RU 2019113922A RU 2019113922 A RU2019113922 A RU 2019113922A RU 2711418 C1 RU2711418 C1 RU 2711418C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- board controller
- combine
- emitter
- coordinate system
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000005065 mining Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000003245 coal Substances 0.000 title abstract description 7
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 17
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 12
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000003307 slaughter Methods 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
- G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
- G01C21/16—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C35/00—Details of, or accessories for, machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam, not provided for in groups E21C25/00 - E21C33/00, E21C37/00 or E21C39/00
- E21C35/06—Equipment for positioning the whole machine in relation to its sub-structure
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C35/00—Details of, or accessories for, machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam, not provided for in groups E21C25/00 - E21C33/00, E21C37/00 or E21C39/00
- E21C35/24—Remote control specially adapted for machines for slitting or completely freeing the mineral
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
- G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
- G01C21/16—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
- G01C21/165—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation combined with non-inertial navigation instruments
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
- G01C15/002—Active optical surveying means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Guiding Agricultural Machines (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу и устройству для определения абсолютного положения угледобывающей машины (комбайна в забое) в составе трехкомпонентного горнодобывающего комплекса, состоящего из комбайна, скрепера и гидравлической крепи. Способ, реализующий устройство для определения абсолютного положения угледобывающей машины, состоит из этапов, характеризующих определение счисленной точки с помощью бесплатформенного инерциального навигационного модуля, определение положения лазерной точки с помощью лазерного излучателя и интеллектуального модуля тахеометра, затем выполняется асинхронное сведение двух результатов определения с использованием алгоритма оптимальной оценки для получения точного абсолютного положения комбайна. В настоящем изобретении для асинхронного сведения двух типов навигационных данных применяется алгоритм оптимальной оценки, в частности, фильтр Калмана, что позволяет получить более точные данные об абсолютном положении комбайна. Технический результат - повышение точности, надежности, автоматизации работы комбайна. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
ОБЛАСТЬ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее изобретение относится к области определения абсолютного положения выемочного комбайна, в частности, к способу определения абсолютного положения шнекового комбайна, а в общем смысле - к области автоматизации горнодобывающего оборудования.
СУЩЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] В Китае огромные масштабы добычи и потребления угля. Основным инструментом добычи угля является выемочный комбайн. Работы в забое обычно ведутся вручную и характеризуются высокой трудоемкостью, низкой эффективностью, крайне неблагоприятными и опасными условиями труда. Следовательно, актуальность представляет автоматизация горнодобывающего оборудования. Первостепенная задача в рамках автоматизации работы забоя - решение проблемы определения положения горнодобывающего оборудования. Однако сложные условия на многих шахтах исключают применение большинства распространенных способов позиционирования с соблюдением требования по точности, при этом позиционирование на некоторых участках, например, непосредственно под шахтой и вовсе не представляется возможным. В настоящее время наиболее часто применяются способ подсчета передач, инфракрасное излучение, инерциальная навигация и т.д. Однако многие из этих способов предполагают определение только относительного положения и не предназначены для определения абсолютного положения комбайна в системе координат шахты. Точность таких способов сравнительно низкая и они не могут применяться для автоматизации работы забоя.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Техническая задача
[0003] Задачей настоящего изобретения является сгладить недостатки существующего уровня техники и предложить способ определения абсолютного положения комбайна для получения шестистепенных параметров позиционирования комбайна в абсолютной системе координат шахты. Этот способ эффективен при работе в режиме реального времени и может применяться для обустройства автоматизированного забоя.
Техническое решение
[0004] Для решения поставленной задачи в настоящем изобретении применяется следующее техническое решение:
[0005] Предлагается способ определения абсолютного положения комбайна в составе трехкомпонентного горнодобывающего комплекса, состоящего из комбайна, скрепера и гидравлической крепи; способ состоит из определения счисленной точки с помощью бесплатформенного инерциального навигационного модуля, определения положения лазерной точки с помощью лазерного излучателя и интеллектуального модуля тахеометра, затем выполняется асинхронное сведение двух результатов определения с использованием алгоритма оптимальной оценки, например, фильтра Калмана, для получения точного абсолютного положения комбайна.
[0006] В частности, лазерный излучатель состоит из корпуса, шагового двигателя, механизма шагающего движения, кривошипно-коромыслового механизма, серводвигателя, излучателя и бортового контроллера I, при этом шаговой двигатель представлен в огнестойком исполнении, излучатель представляет собой безопасный, огнестойкий излучатель; шаговый двигатель, механизм шагающего движения и кривошипно-коромысловый механизм смонтированы на корпусе, кривошипно-коромысловый механизм приводится в движение шаговым двигателем, а в его верхней части установлены серводвигатель и излучатель; серводвигатель вращает излучатель, который осуществляет сканирование в диапазоне ±45°, бортовой контроллер I после обработки для придания огнестойкости крепится на корпусе и отвечает за управление шаговым двигателем и определение трехмерных координат излучателя в системе координат лазерного излучателя, а также нормализованного вектора лазерного пучка от излучателя.
[0007] В частности, устройство для приема лазерных лучей состоит из трех лазерных приемников и бортового контроллера II, при этом три лазерных приемника закреплены на корпусе комбайна не в линию; все три лазерных приемника способны принимать пучки лазерных лучей, испускаемые излучателем; бортовой контроллер II после обработки для придания огнестойкости крепится на корпусе и связан как с лазерными приемниками, так и бортовым контроллером I; исходя из данных о сигнале, полученном каждым лазерным приемником, трехмерных координатах излучателя в системе координат излучательного устройства и нормализованном векторе пучка лазерных лучей, испускаемого излучателем, выполняется расчет координат каждого лазерного приемника в системе координат излучательного устройства, что позволяет определить шестиступенные параметры позиционирования комбайна в системе координат лазерного излучателя.
[0008] В частности, тахеометр и лазерный излучатель устанавливаются в одном и том же подземном проходе; бортовой контроллер III после обработки для придания огнестойкости крепится на тахеометре и связан как с тахеометром, так и с бортовым контроллером I; призма позиционирования установлена в нужной точке на лазерном излучателе, при этом определение параметров позиционирования лазерного излучателя в абсолютной системе координат шахты осуществляется с использованием тахеометра с учетом параметров позиционирования комбайна в системе координат излучателя; по параметрам позиционирования лазерного излучателя в абсолютной системе координат шахты определяются параметры позиционирования комбайна в абсолютной системе координат шахты, и этот результат считается итоговым результатом лазерного позиционирования.
[0009] В частности, бесплатформенный инерциальный навигационный модуль крепится на комбайне после обработки для придания огнестойкости, при этом бортовой контроллер II связан с бесплатформенным инерциальным навигационным модулем, по навигационным данным бесплатформенного инерциального навигационного модуля бортовой контроллер II вычисляет параметры позиционирования комбайна в абсолютной системе координат шахты, и этот результат считается итоговым результатом инерциального позиционирования.
[0010] В частности, бортовой контроллер I, бортовой контроллер II и бортовой контроллер III связаны друг с другом с помощью ультраширокополосной беспроводной связи, а для бортового контроллера I и бортового контроллера II выполняется часовая синхронизация.
[0011] В частности, в способе в качестве осевого направления используется направление движения комбайна по скреперу, а в качестве радиального направления - направление движения скольжения гидравлической крепи, при этом сам способ включает в себя следующие этапы:
[0012] (a) после запуска системы в исходном состоянии лазерный излучатель перемещают так, чтобы он располагался на одной линии с выработкой, а затем крепят так, чтобы пучок лучей от излучателя сканировал комбайн; бесплатформенный инерциальный навигационный модуль на комбайне запускают в режиме реального времени и определяют с помощью бортового контроллера II параметры позиционирования комбайна в абсолютной системе координат шахты;
[0013] (b) после прекращения работы лазерного излучателя бортовой контроллер I посылает сигнал на бортовой контроллер III, затем бортовой контроллер III приводит в действие тахеометр, после чего параметры позиционирования лазерного излучателя в абсолютной системе координат шахты, полученные с помощью тахеометра, отправляются на бортовой контроллер I;
[0014] (c) бортовой контроллер I запускает шаговый двигатель и серводвигатель так, чтобы излучатель испускал пучки лазерных лучей под разным углом как минимум в трех разных положениях, при этом в режиме реального времени ведется вычисление нормализованного вектора пучка лучей в системе координат излучателя, а также координат лазерного излучателя в системе координат излучателя; при каждом получении сигнала три лазерных приемника с помощью бортового контроллера II отправляют соответствующий идентификационный номер приемника и время приема на бортовой контроллер I; с помощью бортового контроллера I по параметрам позиционирования лазерного излучателя в абсолютной системе координат шахты определяются параметры позиционирования комбайна в абсолютной системе координат шахты, и этот результат считается итоговым результатом лазерного позиционирования;
[0015] (d) бортовой контроллер II обрабатывает данные и сводит результаты инерциального позиционирования и лазерного позиционирования для получения точного абсолютного положения комбайна; данные об абсолютном положении отправляются на интерфейс «человек-машина» для удаленного контроля, а также на контроллер горнодобывающего оборудования для автоматического управления комбайном;
[0016] (e) повтор этапов (c)-(d) вплоть до завершения комбайном цикла осевой выемки;
[0017] (f) комбайн радиально подает материал на скрепер, бортовой контроллер II посылает сигнал на бортовой контроллер I, чтобы лазерный излучатель продвинулся вперед на среднее расстояние скольжения, затем лазерный излучатель закрепляется на месте;
[0018] (g) повтор этапов (b)-(f) для определения параметров позиционирования в режиме реального времени в процессе работы комбайна.
Полезный эффект
[0019] По сравнению с существующим уровнем техники, способ определения абсолютного положения комбайна согласно настоящему изобретению позволяет получить абсолютный шестистепенный параметр позиционирования комбайна при помощи сочетания технологий инерциальной навигации и лазерного сканирования. Преимущества бесплатформенной инерциальной навигации заключаются в простоте расчетов, способности применения в режиме реального времени и привязке к внешнему ориентиру. Однако у бесплатформенной инерциальной навигации имеется накопление погрешности. При этом способ лазерного позиционирования требует привязки к внешнему ориентиру и малоэффективен в режиме реального времени, но не обладает накоплением погрешности. При сочетании внутреннего и внешнего позиционирования используются преимущества обеих технологий, а сам способ подходит для применения в сложных условиях забоя. Все модули системы представлены в надежном исполнении и связаны между собой посредством ультраширокополосной беспроводной связи. Преимущества настоящего изобретения заключаются в высокой точности определения, применимости для работы в режиме реального времени, надежности и экономичности.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0020] Фигура 1 - схематическое представление фронта очистного забоя при использовании способа определения абсолютного положения комбайна согласно настоящему изобретению;
[0021] Фигура 2 - схематическое представление лазерного излучателя согласно настоящему изобретению;
[0022] Фигура 3 - блок-схема системы согласно настоящему изобретению.
[0023] На чертежах: 1, комбайн, 2, скрепер, 3, гидравлическая крепь, 4, лазерный излучатель, 4-1, механизм шагового движения, 4-2, кривошипно-коромысловый механизм, 4-3, серводвигатель, 4-4, лазерный излучатель, 4-5, шаговый двигатель, 5, тахеометр, 6, угольная шахта.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0024] Далее приводится предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения.
[0025] Способ определения абсолютного положения комбайна показан на Фигуре 1 и Фигуре 2. Способ заключается в определении положения комбайна 1 в забое в составе трехкомпонентного горнодобывающего комплекса, состоящего из комбайна 1, скрепера 2 и гидравлической крепи 3. Способ состоит из определения счисленной точки с помощью бесплатформенного инерциального навигационного модуля, определения положения лазерной точки с помощью лазерного излучателя 4 и интеллектуального модуля тахеометра 5, затем выполняется асинхронное сведение двух результатов определения с использованием алгоритма оптимальной оценки, для получения точного абсолютного положения комбайна 1.
[0026] Лазерный излучатель 4 состоит из корпуса, шагового двигателя 4-5, механизма шагающего движения 4-1, кривошипно-коромыслового механизма 4-2, серводвигателя 4-3, излучателя 4-4 и бортового контроллера I, при этом шаговой двигатель представлен в огнестойком исполнении, излучатель 4-4 представляет собой безопасный, огнестойкий излучатель; шаговый двигатель 4-5, механизм шагающего движения 4-1 и кривошипно-коромысловый механизм 4-2 смонтированы на корпусе, кривошипно-коромысловый механизм 4-2 приводится в движение шаговым двигателем 4-5, а в его верхней части установлены серводвигатель 4-3 и излучатель 4-4; серводвигатель 4-3 вращает излучатель 4-4, который осуществляет сканирование в диапазоне ±45°, бортовой контроллер I после обработки для придания огнестойкости крепится на корпусе и отвечает за управление шаговым двигателем 4-5 и серводвигателем 4-3 и определение трехмерных координат излучателя 4-4 в системе координат лазерного излучателя, а также нормализованного вектора лазерного пучка от излучателя 4-4.
[0027] Устройство для приема лазерных лучей состоит из трех лазерных приемников и бортового контроллера II, при этом три лазерных приемника закреплены на корпусе комбайна 1 не в линию; все три лазерных приемника способны принимать пучки лазерных лучей, испускаемые излучателем 4-4; бортовой контроллер II после обработки для придания огнестойкости крепится на корпусе комбайна 1 и связан как с лазерными приемниками, так и бортовым контроллером I; исходя из данных о сигнале, полученном каждым лазерным приемником, трехмерных координатах излучателя 4-4 в системе координат излучательного устройства и нормализованном векторе пучка лазерных лучей, испускаемого излучателем 4-4, выполняется расчет координат каждого лазерного приемника в системе координат излучательного устройства, что позволяет определить шестиступенные параметры позиционирования комбайна 1 в системе координат лазерного излучателя.
[0028] Тахеометр 5 и лазерный излучатель 4 устанавливаются в одном и том же подземном проходе; бортовой контроллер III после обработки для придания огнестойкости крепится на тахеометре 5 и связан как с тахеометром 5, так и с бортовым контроллером I; призма позиционирования установлена в нужной точке на лазерном излучателе 4, при этом определение параметров позиционирования лазерного излучателя 4 в абсолютной системе координат шахты осуществляется с использованием тахеометра с учетом параметров позиционирования комбайна 1 в системе координат излучателя; по параметрам позиционирования лазерного излучателя 4 в абсолютной системе координат шахты определяются параметры позиционирования комбайна 1 в абсолютной системе координат шахты, и этот результат считается итоговым результатом лазерного позиционирования.
[0029] В частности, бесплатформенный инерциальный навигационный модуль крепится на комбайне 1 после обработки для придания огнестойкости, при этом бортовой контроллер II связан с бесплатформенным инерциальным навигационным модулем, по навигационным данным бесплатформенного инерциального навигационного модуля бортовой контроллер II вычисляет параметры позиционирования комбайна 1 в абсолютной системе координат шахты, и этот результат считается итоговым результатом инерциального позиционирования.
[0030] Бортовой контроллер I, бортовой контроллер II и бортовой контроллер III связаны друг с другом с помощью ультраширокополосной беспроводной связи, а для бортового контроллера I и бортового контроллера II выполняется часовая синхронизация.
[0031] В способе в качестве осевого направления используется направление движения комбайна 1 по скреперу 2, а в качестве радиального направления - направление движения скольжения гидравлической крепи 3, при этом сам способ включает в себя следующие этапы:
[0032] (a) после запуска системы в исходном состоянии лазерный излучатель 4 перемещают так, чтобы он располагался на одной линии с выработкой, а затем крепят так, чтобы пучок лучей от излучателя 4-4 сканировал комбайн 1; бесплатформенный инерциальный навигационный модуль на комбайне 1 запускают в режиме реального времени и определяют с помощью бортового контроллера II параметры позиционирования комбайна 1 в абсолютной системе координат шахты;
[0033] (b) после прекращения работы лазерного излучателя 4 бортовой контроллер I посылает сигнал на бортовой контроллер III, затем бортовой контроллер III приводит в действие тахеометр 5, после чего параметры позиционирования лазерного излучателя в абсолютной системе координат шахты, полученные с помощью тахеометра 5, отправляются на бортовой контроллер I;
[0034] (c) бортовой контроллер I запускает шаговый двигатель 4-5 и серводвигатель 4-3 так, чтобы излучатель 4-4 испускал пучки лазерных лучей под разным углом как минимум в трех разных положениях, при этом в режиме реального времени ведется вычисление нормализованного вектора пучка лучей в системе координат излучателя, а также координат лазерного излучателя 4-4 в системе координат излучателя; при каждом получении сигнала три лазерных приемника с помощью бортового контроллера II отправляют соответствующий идентификационный номер приемника и время приема на бортовой контроллер I; с помощью бортового контроллера I по параметрам позиционирования лазерного излучателя 4-4 в абсолютной системе координат шахты определяются параметры позиционирования комбайна 1 в абсолютной системе координат шахты, и этот результат считается итоговым результатом лазерного позиционирования;
[0035] (d) бортовой контроллер II обрабатывает данные и сводит результаты инерциального позиционирования и лазерного позиционирования для получения точного абсолютного положения комбайна 1; данные об абсолютном положении отправляются на интерфейс «человек-машина» для удаленного контроля, а также на контроллер горнодобывающего оборудования для автоматического управления комбайном 1;
[0036] (e) повтор этапов (c)-(d) вплоть до завершения комбайном 1 цикла осевой выемки;
[0037] (f) комбайн 1 радиально подает материал на скрепер 2, бортовой контроллер II посылает сигнал на бортовой контроллер I, чтобы лазерный излучатель 4 продвинулся вперед на среднее расстояние скольжения, затем лазерный излучатель 4 закрепляется на месте;
[0038] (g) повтор этапов (b)-(f) для определения параметров позиционирования в режиме реального времени в процессе работы комбайна 1.
[0039] Выше приводится предпочтительный вариант осуществления изобретения. В варианты осуществления настоящего изобретения специалисты могут вносить различные изменения и улучшения, а любые представленные здесь описания не могут считаться ограничивающими смысл настоящего изобретения.
Claims (12)
1. Устройство определения абсолютного положения комбайна (1) в забое в составе трехкомпонентного горнодобывающего комплекса, состоящего из комбайна (1), на который крепится бесплатформенный инерциальный навигационный модуль, скрепера (2), гидравлической крепи (3), лазерного излучателя (4), интеллектуального модуля тахеометра (5) и устройства для приема лазерных лучей, при этом лазерный излучатель (4) состоит из корпуса, шагового двигателя (4-5), механизма шагающего движения (4-1), кривошипно-коромыслового механизма (4-2), серводвигателя (4-3), излучателя (4-4) и бортового контроллера I, при этом шаговой двигатель представлен в огнестойком исполнении, излучатель (4-4) представляет собой безопасный, огнестойкий излучатель; шаговый двигатель (4-5), механизм шагающего движения (4-1) и кривошипно-коромысловый механизм (4-2) смонтированы на корпусе, кривошипно-коромысловый механизм (4-2) приводится в движение шаговым двигателем (4-5), а в его верхней части установлены серводвигатель (4-3) и излучатель (4-4); серводвигатель (4-3) вращает излучатель (4-4), который осуществляет сканирование в диапазоне ±45°, бортовой контроллер I после обработки для придания огнестойкости крепится на корпусе и отвечает за управление шаговым двигателем (4-5) и серводвигателем (4-3) и определение трехмерных координат излучателя (4-4) в системе координат лазерного излучателя, а также нормализованного вектора лазерного пучка от излучателя (4-4), устройство для приема лазерных лучей, состоящее из трех лазерных приемников и бортового контроллера II, при этом три лазерных приемника закреплены на корпусе комбайна (1) не в линию; все три лазерных приемника способны принимать пучки лазерных лучей, испускаемые излучателем (4-4); бортовой контроллер II после обработки для придания огнестойкости крепится на корпусе комбайна (1) и связан как с лазерными приемниками, так и бортовым контроллером I; исходя из данных о сигнале, полученном каждым лазерным приемником, трехмерных координатах излучателя (4-4) в системе координат излучательного устройства и нормализованном векторе пучка лазерных лучей, испускаемого излучателем (4-4), выполняется расчет координат каждого лазерного приемника в системе координат излучательного устройства, что позволяет определить шестиступенные параметры позиционирования комбайна (1) в системе координат лазерного излучателя.
2. Устройство определения абсолютного положения комбайна п. 1, отличающееся тем, что тахеометр (5) и лазерный излучатель (4) устанавливаются в одном и том же подземном проходе; бортовой контроллер III после обработки для придания огнестойкости крепится на тахеометре (5) и связан как с тахеометром (5), так и с бортовым контроллером I; призма позиционирования установлена в точке на лазерном излучателе (4), при этом тахеометр, с учетом параметров позиционирования комбайна (1) в системе координат, определяет параметры позиционирования лазерного излучателя (4) в абсолютной системе координат шахты, по которым определяют параметры позиционирования комбайна (1) в абсолютной системе координат шахты, и этот результат считается итоговым результатом лазерного позиционирования.
3. Устройство определения абсолютного положения комбайна п. 1, отличающееся тем, что бесплатформенный инерциальный навигационный модуль крепится на комбайне (1) после обработки для придания огнестойкости, при этом бортовой контроллер II связан с бесплатформенным инерциальным навигационным модулем, по навигационным данным бесплатформенного инерциального навигационного модуля бортовой контроллер II вычисляет параметры позиционирования комбайна (1) в абсолютной системе координат шахты, и этот результат считается итоговым результатом инерциального позиционирования.
4. Устройство определения абсолютного положения комбайна согласно п. 2, отличающееся тем, что бортовой контроллер I, бортовой контроллер II и бортовой контроллер III связаны друг с другом с помощью ультраширокополосной беспроводной связи, а для бортового контроллера I и бортового контроллера II выполняется часовая синхронизация.
5. Способ определения абсолютного положения комбайна по п. 1, отличающийся тем, что в качестве осевого направления используется направление движения комбайна (1) по скреперу (2), а в качестве радиального направления - направление движения скольжения гидравлической крепи (3), при этом способ включает в себя следующие этапы:
(a) после запуска системы в исходном состоянии лазерный излучатель (4) перемещают так, чтобы он располагался на одной линии с выработкой, а затем крепят так, чтобы пучок лучей от излучателя (4-4) сканировал комбайн (1); бесплатформенный инерциальный навигационный модуль на комбайне (1) запускают в режиме реального времени и определяют с помощью бортового контроллера II параметры позиционирования комбайна (1) в абсолютной системе координат шахты;
(b) после прекращения работы лазерного излучателя (4) бортовой контроллер I посылает сигнал на бортовой контроллер III, затем бортовой контроллер III приводит в действие тахеометр (5), после чего параметры позиционирования лазерного излучателя в абсолютной системе координат шахты, полученные с помощью тахеометра (5), отправляются на бортовой контроллер I;
(c) бортовой контроллер I запускает шаговый двигатель (4-5) и серводвигатель (4-3) так, чтобы излучатель (4-4) испускал пучки лазерных лучей под разным углом как минимум в трех разных положениях, при этом в режиме реального времени ведется вычисление нормализованного вектора пучка лучей в системе координат излучателя, а также координат лазерного излучателя (4-4) в системе координат излучателя; при каждом получении сигнала три лазерных приемника с помощью бортового контроллера II отправляют соответствующий идентификационный номер приемника и время приема на бортовой контроллер I; с помощью бортового контроллера I по параметрам позиционирования лазерного излучателя (4-4) в абсолютной системе координат шахты определяются параметры позиционирования комбайна (1) в абсолютной системе координат шахты, и этот результат считается итоговым результатом лазерного позиционирования;
(d) бортовой контроллер II обрабатывает данные и сводит результаты инерциального позиционирования и лазерного позиционирования для получения точного абсолютного положения комбайна (1); данные об абсолютном положении отправляются на интерфейс «человек-машина» для удаленного контроля, а также на контроллер горнодобывающего оборудования для автоматического управления комбайном (1);
(e) повтор этапов (c)-(d) вплоть до завершения комбайном (1) цикла осевой выемки;
(f) комбайн (1) радиально подает материал на скрепер (2), бортовой контроллер II посылает сигнал на бортовой контроллер I, чтобы лазерный излучатель (4) продвинулся вперед на среднее расстояние скольжения, затем лазерный излучатель (4) закрепляется на месте;
(g) повтор этапов (b)-(f) для определения параметров позиционирования в режиме реального времени в процессе работы комбайна (1).
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710396723.1A CN107238385B (zh) | 2017-05-31 | 2017-05-31 | 一种采煤机绝对位姿检测系统及方法 |
| CN201710396723.1 | 2017-05-31 | ||
| PCT/CN2018/096457 WO2018219361A1 (zh) | 2017-05-31 | 2018-07-20 | 一种采煤机绝对位姿检测方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2711418C1 true RU2711418C1 (ru) | 2020-01-17 |
Family
ID=59984747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019113922A RU2711418C1 (ru) | 2017-05-31 | 2018-07-20 | Способ определения абсолютного положения угледобывающей машины |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107238385B (ru) |
| AU (1) | AU2018278618B2 (ru) |
| GB (1) | GB2572698B (ru) |
| RU (1) | RU2711418C1 (ru) |
| WO (2) | WO2018219062A1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112814676A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-18 | 重庆大学 | 基于综采工作面煤层三维模型构建的割煤轨迹动态修正方法 |
| RU2783644C1 (ru) * | 2021-01-12 | 2022-11-15 | Бейжинг ЛонгРуан Текнолоджис Инк. | Роботизированное устройство для измерения комплексно-механизированного очистного забоя и автоматическая измерительная система |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107238385B (zh) * | 2017-05-31 | 2019-07-12 | 中国矿业大学 | 一种采煤机绝对位姿检测系统及方法 |
| CN108036784A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-05-15 | 云保（佛山）智控科技有限公司 | 一种室内定位方法、导航方法及系统 |
| CN108981685B (zh) * | 2018-08-03 | 2022-04-01 | 山西焦煤集团岚县正利煤业有限公司 | 一种综采工作面采煤机定位装置及其定位方法 |
| CN109469484B (zh) * | 2018-11-05 | 2020-01-31 | 郑州煤机液压电控有限公司 | 基于上位机规划的自动化采煤方法 |
| CN109931958B (zh) * | 2019-03-27 | 2020-12-08 | 中国矿业大学 | 一种基于uwb采煤机工作面端头校准装置及方法 |
| CN109903383B (zh) * | 2019-04-11 | 2020-11-10 | 中国矿业大学 | 一种采煤机在工作面煤层三维模型中精确定位方法 |
| CN110045387B (zh) * | 2019-04-23 | 2023-05-16 | 中国矿业大学 | 一种支撑掩护式液压支架姿态智能监测系统及其测量方法 |
| CN113065572B (zh) * | 2019-12-31 | 2023-09-08 | 北京凌宇智控科技有限公司 | 多传感器融合的数据处理方法、定位装置及虚拟现实设备 |
| CN111412911A (zh) * | 2020-04-07 | 2020-07-14 | 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 | 一种煤矿井下连续采煤机器人多传感器组合导航系统 |
| CN111427062B (zh) * | 2020-04-23 | 2022-11-29 | 南京大学 | 一种基于激光雷达的液压支架对齐方法 |
| CN112378399B (zh) * | 2020-07-16 | 2023-02-28 | 西安科技大学 | 基于捷联惯导和数字全站仪的煤矿巷道掘进机器人精确定位定向方法 |
| CN111997679B (zh) * | 2020-09-09 | 2022-08-30 | 重庆工程职业技术学院 | 一种综采工作面端头推移状态监测装置 |
| CN112229394B (zh) * | 2020-10-14 | 2024-04-16 | 中国矿业大学 | 基于红外运动捕捉的煤矿井下移动设备定位定姿系统 |
| CN114662259B (zh) * | 2020-12-07 | 2024-06-18 | 北斗天地股份有限公司 | 一种基于高精度惯导的采煤机三维定位方法及系统 |
| CN113323698B (zh) * | 2021-05-31 | 2023-11-03 | 国能神东煤炭集团有限责任公司 | 综采工作面推进距离计算方法、存储介质及电子设备 |
| CN113534227B (zh) * | 2021-07-26 | 2022-07-01 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种适用于复杂非合作场景的多传感器融合绝对定位方法 |
| CN114485616B (zh) * | 2022-01-05 | 2023-10-17 | 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 | 基于全站仪的矿井下自动定位方法及系统 |
| CN114485614B (zh) * | 2022-01-05 | 2023-10-13 | 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 | 基于双全站仪的采掘设备的导航定位系统及方法 |
| CN115371597B (zh) * | 2022-09-13 | 2023-08-04 | 山东科技大学 | 一种工作面液压支架底座位置精度校核方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7159672B2 (en) * | 1997-04-16 | 2007-01-09 | Merlin Technology, Inc. | Mapping tool for tracking and/or guiding an underground boring tool |
| CN101201631A (zh) * | 2006-11-08 | 2008-06-18 | 卡特彼勒群伯控制技术有限公司 | 用于辅助惯性导航系统的系统和方法 |
| US20110213529A1 (en) * | 2010-02-26 | 2011-09-01 | Caterpillar Inc. | System and method for determing a position on an implement relative to a reference position on a machine |
| US20140324291A1 (en) * | 2003-03-20 | 2014-10-30 | Agjunction Llc | Gnss and optical guidance and machine control |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE9704397L (sv) * | 1997-11-28 | 1998-11-16 | Spectra Precision Ab | Anordning och förfarande för att bestämma läget för en bearbetande del |
| US6052181A (en) * | 1998-07-01 | 2000-04-18 | Trimble Navigation Limited | Multiple simultaneous laser-reference control system for construction equipment |
| US8345926B2 (en) * | 2008-08-22 | 2013-01-01 | Caterpillar Trimble Control Technologies Llc | Three dimensional scanning arrangement including dynamic updating |
| CN102570287B (zh) * | 2010-12-17 | 2013-10-02 | 中国矿业大学(北京) | 一种扇形激光束发射装置 |
| CN103410512B (zh) * | 2013-08-15 | 2015-08-05 | 中国矿业大学 | 融合地质环境信息的采煤机绝对定位装置与方法 |
| CN104296733B (zh) * | 2014-09-15 | 2017-01-25 | 三一重型装备有限公司 | 掘进机激光定位装置及掘进机 |
| CN104295297B (zh) * | 2014-09-16 | 2016-08-24 | 三一重型装备有限公司 | 一种掘进机截割头定位系统及方法和掘进机 |
| CN104748679A (zh) * | 2015-03-19 | 2015-07-01 | 中国矿业大学(北京) | 一种基于旋转扇面激光测角的空间点三维坐标测量方法 |
| CN104729501A (zh) * | 2015-03-19 | 2015-06-24 | 中国矿业大学(北京) | 基于旋转扇面激光的悬臂式掘进机位姿测量方法 |
| CN104729538B (zh) * | 2015-04-03 | 2017-05-10 | 中国矿业大学 | 基于激光扫描的采煤机定位定姿系统的校准方法及装置 |
| CN105352504B (zh) * | 2015-12-01 | 2018-03-06 | 中国矿业大学 | 一种惯性导航与激光扫描融合的采煤机定位装置及方法 |
| CN105737825B (zh) * | 2016-02-19 | 2018-06-01 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种掘进机截割头位置测量系统 |
| CN107014379B (zh) * | 2017-05-25 | 2019-09-20 | 中国矿业大学 | 一种掘进机绝对空间位姿检测装置与方法 |
| CN107238385B (zh) * | 2017-05-31 | 2019-07-12 | 中国矿业大学 | 一种采煤机绝对位姿检测系统及方法 |
-
2017
- 2017-05-31 CN CN201710396723.1A patent/CN107238385B/zh active Active
-
2018
- 2018-04-19 WO PCT/CN2018/083775 patent/WO2018219062A1/zh active Application Filing
- 2018-07-20 AU AU2018278618A patent/AU2018278618B2/en not_active Ceased
- 2018-07-20 WO PCT/CN2018/096457 patent/WO2018219361A1/zh active Application Filing
- 2018-07-20 RU RU2019113922A patent/RU2711418C1/ru active
- 2018-07-20 GB GB1905663.9A patent/GB2572698B/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7159672B2 (en) * | 1997-04-16 | 2007-01-09 | Merlin Technology, Inc. | Mapping tool for tracking and/or guiding an underground boring tool |
| US20140324291A1 (en) * | 2003-03-20 | 2014-10-30 | Agjunction Llc | Gnss and optical guidance and machine control |
| CN101201631A (zh) * | 2006-11-08 | 2008-06-18 | 卡特彼勒群伯控制技术有限公司 | 用于辅助惯性导航系统的系统和方法 |
| US20110213529A1 (en) * | 2010-02-26 | 2011-09-01 | Caterpillar Inc. | System and method for determing a position on an implement relative to a reference position on a machine |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112814676A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-18 | 重庆大学 | 基于综采工作面煤层三维模型构建的割煤轨迹动态修正方法 |
| RU2783644C1 (ru) * | 2021-01-12 | 2022-11-15 | Бейжинг ЛонгРуан Текнолоджис Инк. | Роботизированное устройство для измерения комплексно-механизированного очистного забоя и автоматическая измерительная система |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2572698B (en) | 2020-02-26 |
| WO2018219062A1 (zh) | 2018-12-06 |
| CN107238385A (zh) | 2017-10-10 |
| AU2018278618A1 (en) | 2019-05-16 |
| CN107238385B (zh) | 2019-07-12 |
| GB201905663D0 (en) | 2019-06-05 |
| AU2018278618B2 (en) | 2020-07-23 |
| WO2018219361A1 (zh) | 2018-12-06 |
| GB2572698A (en) | 2019-10-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2711418C1 (ru) | Способ определения абсолютного положения угледобывающей машины | |
| CN109268026B (zh) | 一种顶管机操作系统及操作方法 | |
| CN112878981B (zh) | 一种凿岩台车的控制系统及控制方法 | |
| CN103760517B (zh) | 地下扫描卫星高精度跟踪定位方法及装置 | |
| JP2017503100A (ja) | 採掘坑車両及び採掘坑作業タスクの開始方法 | |
| CN113982690B (zh) | 基于锚护作业的控制方法及装置、系统、掘锚护一体机 | |
| RU2756634C2 (ru) | Способы и системы управления направлением проходки горной машины | |
| CN104729538A (zh) | 基于激光扫描的采煤机定位定姿系统的校准方法及装置 | |
| US20140267772A1 (en) | Robotic total station with image-based target re-acquisition | |
| CN112780275A (zh) | 掘进机工作系统及方法 | |
| CN108195364A (zh) | 用于锚杆钻机的作业定位系统 | |
| CN106646498B (zh) | 一种掘进机横向偏移测量方法 | |
| CN102818557B (zh) | 位姿自动测量装置和工程机械 | |
| CN103231277B (zh) | 加速螺纹切削循环加工的cnc车床机械感测与控制系统 | |
| CN204479086U (zh) | 基于激光扫描的采煤机定位定姿系统的校准装置 | |
| AU2019405686A1 (en) | Method and device for determining the position of a mining and/or construction machine | |
| CN106154256B (zh) | 基于雷达探测的采掘工作面进尺自动实时定位系统 | |
| CN112923920B (zh) | 故障标记、导航方法、装置、电子设备及存储介质 | |
| CN104526705A (zh) | 一种用于大型工件清理的多点定位自动行走机器人 | |
| CN115163107A (zh) | 截割臂控制方法、装置、掘进机及掘进机控制系统 | |
| CN207923134U (zh) | 用于锚杆钻机的作业定位系统 | |
| AU2012100392B4 (en) | Arrangement for access control in operating area of mining machine | |
| CN209115116U (zh) | 一种顶管机操作系统 | |
| CN208993938U (zh) | 一种机场无人机防范处理系统 | |
| CN206114889U (zh) | 一种室内超声波定位装置 |