[發明專利]刮板輸送機三維空間運行姿態位置的實時監測方法

有效

• 申請號: 201810918754.3
• 申請日: 2018-08-13
• 公開（公告）號: CN109018851B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 王學文;喬春光;謝嘉成;李祥;楊兆建
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B65G19/18
• 分類號: B65G19/18;B65G19/28;B65G43/00;G01C1/00;G01B21/00
• 代理公司: 太原倍智知識產權代理事務所(普通合伙) 14111
• 代理人: 戎文華

一種刮板輸送機三維空間運行姿態位置的實時監測方法，所述實時監測方法是在煤礦井下綜采工作面底板不平整的復雜工況條件下，利用形態計算方法準確檢測出刮板輸送機各節中部槽的俯仰角和航向角，通過計算得到的采煤機在刮板輸送機上運行時的采煤機機身俯仰角、航向角和采煤機位置信息，利用建立的三維形態計算數學模型，在解算系統中得到刮板輸送機在綜采水平工作面和豎直工作面實際形態，從而在監測系統中顯示出刮板輸送機三維空間實際運行姿態位置，本方法可實時監測刮板輸送機在豎直工作面和水平工作面的動態起伏變化，不需要安裝大量傳感器，可使刮板輸送機不會因彎曲角度過大而損壞，保證其正常工作，為采煤機下滾筒的調高和液壓支架的推移提供信息，保證了綜采工作面刮板輸送機運行的可靠性。

技術領域

本發明涉及一種刮板輸送機三維空間形態的檢測方法，具體而言是一種刮板輸送機在綜采水平工作面和豎直工作面的形態檢測方法，適用于綜采工作面底板不平整的復雜工況條件。

背景技術

隨著“工業4.0”和“中國制造2025”的不斷深入推進，煤炭開采不斷向智能化和無人化的方向發展，想要實現這一目標就必須使綜采工作面三機包括采煤機、刮板輸送機、液壓支架能夠協同工作，提高綜采工作的自動化水平，其中實現對綜采裝備運行姿態和位置的實時監測是非常關鍵的環節，實時掌握綜采工作面裝備的運行狀態從而實現遠程控制，直接關系著整個綜采工作面能否持續的安全高效開采。

采煤機是綜采工作面的核心設備，其位置和姿態信息決定了刮板輸送機與液壓支架的工作狀態。刮板輸送機作為煤礦生產的關鍵設備，完成運煤的工作，同時為采煤機提供運行軌道，并在液壓支架的推動下隨綜采工作面的推進整體前移。采煤機緊靠煤層，其機身騎在刮板輸送機的溜槽上，在牽引機構的帶動下，沿刮板輸送機的溜槽往復移動，進行割煤操作。刮板輸送機的實時姿態位置信息是連接復雜工況底板與采煤機位姿之間的樞紐環節，因此對其工作姿態位置的準確監測非常重要。

已有的用來對刮板輸送機運行姿態位置進行監測的方法是在刮板輸送機每節中部槽上都安裝傾角傳感器，由于綜采工作面布置的刮板輸送機很長，這種方法需要安裝大量的傳感器，而綜采工作面對傳感器性能要求很高，使用大量煤礦專用傳感器，不但成本很高，信息的快速采集、傳輸也存在困難，在煤礦井下的實際應用中存在很多問題；而在采煤機機身布置傳感器，利用采煤機的位置和姿態信息檢測刮板輸送機三維空間形態不需要在刮板輸送機上布置大量傳感器。

已公開的利用采煤機的定位定姿對刮板輸送機姿態位置進行檢測的方法，在豎直工作面和水平工作面直接用測得采煤機的機身俯仰角和航向角來表示刮板輸送機中部槽的俯仰角和航向角；由于采煤機前后兩滑靴之間機身比較長，機身之間一般對應四到六節中部槽的距離，采煤機機身航向角是兩滑靴連線在水平工作面的角度，采煤機機身俯仰角是兩滑靴連線在豎直工作面的角度；刮板輸送機是很多中部槽通過銷連接組成，其在水平工作面和豎直工作面都可以彎曲，當采煤機前后兩滑靴之間中部槽在豎直工作面和水平工作面彎曲角度大時，采煤機機身俯仰角和航向角與采煤機滑靴所在刮板輸送機中部槽豎直工作面的俯仰角和水平工作面的航向角并不一致，因此這種方法在綜采工作面底板不平整的復雜工況條件下存在檢測不準確的問題。

公開號為CN04104058215 A公開了名稱為“一種綜采工作面采運裝備的姿態求解與預測方法”，通過采煤機俯仰角得到采煤機在刮板輸送機上的位置，根據采煤機本循環的截割頂底板曲線，對下一個循環的刮板輸送機的形狀和排布狀態進行預測，對采煤機與刮板輸送機的運行工況進行細致和準確的動態監測；但只考慮了豎直工作面姿態求解與預測，未考慮水平工作面的情況。

公開號為CN104058215A公開了一種名稱為“基于采煤機絕對運動軌跡的刮板輸送機動態校直方法”，利用對采煤機的精確定位軌跡去反推刮板輸送機的直線度等，解析出采煤機在設定空間坐標系下沿刮板輸送機運行的軌跡，計算出液壓支架推移距離，但只計算出刮板輸送機水平工作面的直線度，未得到刮板輸送機豎直工作面的形態，也未考慮在綜采工作面底板不平整的復雜工況條件。

發明內容