[發(fā)明專利]一種具備位姿檢測(cè)與控制功能的液壓支架及其工作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610519515.1
• 申請(qǐng)日: 2016-07-02
• 公開（公告）號(hào): CN105909294B
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾慶良;孟昭勝;萬麗榮;孔帥;王成龍;楊揚(yáng);逯振國;劉鵬;姜考
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號(hào): E21D23/12
• 分類號(hào): E21D23/12;E21D23/16;E21D15/44;G01C1/00
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司37219
• 代理人: 顏洪嶺

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具備位姿檢測(cè)與控制功能的液壓支架及其工作方法，屬于液壓支架技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在綜采工作面為了防止煤層頂板冒落，保證工作人員的安全和生產(chǎn)的正常進(jìn)行，必須對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)，液壓支架是煤礦綜采工作面必備的支護(hù)設(shè)備。我國許多煤礦都建立了綜采自動(dòng)化生產(chǎn)面，并配備了綜采裝備遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。對(duì)液壓支架進(jìn)行實(shí)時(shí)可靠、形象直觀的遠(yuǎn)程監(jiān)控，不但可以及時(shí)掌握液壓支架的準(zhǔn)確運(yùn)行狀態(tài)，還可以預(yù)測(cè)液壓支架支護(hù)質(zhì)量，而且可以根據(jù)檢查結(jié)果調(diào)整支架的運(yùn)行參數(shù)，提高工作面支護(hù)穩(wěn)定性。

液壓支架典型的工作循環(huán)包括升柱、支撐、降柱三個(gè)階段，在支架升柱階段，我們希望液壓支架能自動(dòng)快速水平的上升，從而迅速接觸頂板進(jìn)入支撐階段，減小支架移架期間的沉降；支撐階段，我們希望液壓支架能自動(dòng)適應(yīng)、貼合工作面傾斜頂板，從而保證支架與頂板接觸良好，增強(qiáng)支架對(duì)頂板的控制力，防止支架出現(xiàn)低頭、高射炮等支護(hù)失穩(wěn)現(xiàn)象；降柱階段我們希望支架可以快速水平的降柱，從而實(shí)現(xiàn)快速推溜、拉架，加快支架的跟機(jī)速度。目前針對(duì)液壓支架的位姿檢測(cè)與調(diào)整，國內(nèi)眾多學(xué)者展開了不同的研究。

例如，中國專利文獻(xiàn)CN103899338A公開了一種基于空間坐標(biāo)變換的液壓支架工作姿態(tài)確定方法，該方法通過實(shí)時(shí)測(cè)量支架構(gòu)件變化的傾角值，從而獲得四連桿液壓支架的工作姿態(tài)，并實(shí)時(shí)測(cè)量液壓支架的底座、連桿和頂梁相對(duì)于參數(shù)坐標(biāo)系的傾斜角度，利用上述三個(gè)角度值以及支架本身的幾何尺寸，采用建立參考坐標(biāo)系和相對(duì)坐標(biāo)系的方法計(jì)算出支架當(dāng)前各構(gòu)件的位置、角度，以及驅(qū)動(dòng)油缸的長度。

公開號(hào)為CN103968856A的中國專利公開了一種液壓支架位姿的實(shí)時(shí)檢測(cè)方法。該方法使用三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀實(shí)時(shí)測(cè)量支架頂梁的位置、傾角的變化量，通過積分的方式獲得液壓支架任意時(shí)刻的位姿。

中國專利文獻(xiàn)為CN103899344B的中國專利公開了一種液壓支架頂梁自適應(yīng)調(diào)平方法，該方法通過傳感器檢測(cè)頂梁傾角利用盲動(dòng)試探方式對(duì)支架頂梁狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，該專利從支架初撐階段開始控制，具有一定的局限性，且該方案采用的盲動(dòng)試探法不僅試探比較過程耗費(fèi)大量的時(shí)間，且極易出現(xiàn)支架在調(diào)整過程中步距不合適而造成支架持續(xù)振蕩位姿，降低了支架支護(hù)工作的穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)精度較差。

雖然目前的液壓支架有的具備位姿檢測(cè)功能，但是這些檢測(cè)功能僅僅解決了如何獲取液壓支架位姿數(shù)據(jù)，且檢測(cè)數(shù)據(jù)較多，受環(huán)境因素影響較大，檢測(cè)精度較差；在控制功能上，現(xiàn)有的支架位姿控制功能往往采用盲動(dòng)試探方法對(duì)支架的位姿進(jìn)行控制，控制過程繁瑣且精度低，支架位姿調(diào)整時(shí)易于出現(xiàn)振蕩，無法快速、精準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)液壓支架在升柱、支撐、降柱階段的位姿調(diào)節(jié)，因此，有必要設(shè)計(jì)一種具備對(duì)液壓支架位姿進(jìn)行智能檢測(cè)與控制功能的新型液壓支架。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種具備位姿檢測(cè)與控制功能的液壓支架。

本發(fā)明還提供上述一種具備位姿檢測(cè)與控制功能的液壓支架的工作方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種具備位姿檢測(cè)與控制功能的液壓支架，所述液壓支架包括底座、立柱、后連桿、掩護(hù)梁、平衡千斤頂和頂梁，其特征在于，還包括控制器、數(shù)據(jù)采集裝置、第一加速度傳感器、第二加速度傳感器、行程傳感器、激光測(cè)距儀、第一電磁比例閥和第二電磁比例閥；所述第一加速度傳感器設(shè)置在底座上，第二加速度傳感器設(shè)置在后連桿上，行程傳感器設(shè)置在平衡千斤頂內(nèi)部，激光測(cè)距儀設(shè)置在立柱上，第一電磁比例閥設(shè)置在平衡千斤頂液壓控制回路上，第二電磁比例閥設(shè)置在立柱液壓控制回路上，所述第一加速度傳感器、第二加速度傳感器、行程傳感器、激光測(cè)距儀均與數(shù)據(jù)采集裝置連接，數(shù)據(jù)采集裝置與控制器連接，控制器還連接第一電磁比例閥和第二電磁比例閥。

優(yōu)選的，所述液壓支架還包括輸入裝置，輸入裝置與控制器連接，所述輸入裝置選用顯示器和鍵盤，或選用觸摸屏顯示/輸入模塊。

優(yōu)選的，所述控制器選用MSP430F5438A單片機(jī)。

優(yōu)選的，所述第一加速度傳感器、第二加速度傳感器均選用飛思卡爾MMA7361LC加速度傳感器。

優(yōu)選的，所述行程傳感器選用米朗MIRAN MTL3-2000mm油缸內(nèi)置磁致伸縮位移傳感器。

優(yōu)選的，所述激光測(cè)距儀選用康力華KLH-01T-20hz激光測(cè)距儀。

優(yōu)選的，所述觸摸屏顯示/輸入模塊選用迪文DMT80480T070_06WT+觸摸屏。

優(yōu)選的，所述第一電磁比例閥選用型號(hào)為4WRZe32W9-520-7X/6EG24N9ETK4F1/M的三位四通比例換向閥。