[發明專利]一種采煤機截割控制系統及截割軌跡規劃方法

在審

• 申請號: 201810968609.6
• 申請日: 2018-08-23
• 公開（公告）號: CN109166113A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 劉送永;杜長龍;江紅祥
• 申請（專利權）人: 江蘇中機礦山設備有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T5/00;G06K9/62
• 代理公司: 徐州市淮海專利事務所 32205
• 代理人: 李鵬

一種采煤機截割控制系統及截割軌跡規劃方法。截割控制系統包括圖像獲取模塊、數據處理模塊與控制模塊。圖像獲取模塊固定在若干個液壓支架上，并使圖像獲取模塊能捕獲到所在位置相對應的待截割面的圖像；數據處理模塊接受來自圖像獲取模塊的信息并進行圖像處理；控制模塊為PLC系統，實現數據處理、信息交互、控制執行機構等功能；規劃時進行圖像處理，利用支持向量機進行煤巖界面識別，對識別的多個煤巖界面點進行平滑連線，并進行相對平移，作為滾筒截割軌跡，所連接的曲線符合滾筒運動形式。本發明能夠使采煤機滾筒在巷道截割過程中自動避開頂巖，減少了滾筒截齒磨損，提升了截割速度和截割效率，為實現采煤機的自動化、高效化作業提供條件。

技術領域

本發明涉及一種采煤機截割控制系統，具體是一種采煤機截割控制系統及截割軌跡規劃方法，屬于自動化采煤裝備技術領域。

背景技術

煤炭是我國的基礎能源產業，保證基礎支柱產業的穩定運行才能為經濟建設奠定良好的基礎。在采煤作業中，采煤機滾筒的自動調高控制是發展智能無人開采技術的重要一環，現采用的多為人工調節，即采煤機司機根據視力觀察和采煤機的工作噪聲判斷截齒是否截割到巖石，然后進行調節。由于工作面的能見度低、噪聲大，操作人員無法及時準確地判斷滾筒的截割狀態，導致人工調節方式容易截割到頂部巖石，加大了滾筒截齒工作磨損，影響截齒壽命；截割的煤炭中混入矸石后還會降低煤炭品質；對于高瓦斯礦井，易導致爆炸事故的發生；對待截割工作面的煤巖分布不了解還會導致欠截割，欠截割會造成煤炭資源的浪費，不能得到較大回采率，影響經濟效益；人工操作易導致頂底板表面不平整，影響液壓支架的移架和推溜。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明的目的是提供一種采煤機截割控制系統及截割軌跡規劃方法，能夠實時精確判斷待截割工作面的煤巖分布，并根據煤巖分布情況規劃出合理的滾筒截割路徑，可有效避免采煤機截割到頂板、減少滾筒截齒的磨損和破壞，提升采煤品質；能夠避免煤炭資源的浪費，保證頂底板表面平整。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種采煤機截割控制系統，包括多個圖像獲取模塊、一個數據處理模塊和采煤機主體上的一滾筒高度控制模塊，所述各圖像獲取模塊分別設置在待截割面前方布設的各個液壓支架上，各圖像獲取模塊皆正對待截割面，且各圖像獲取模塊皆與數據處理模塊的輸入端電連接；滾筒高度控制模塊包括PLC控制系統，所述數據處理模塊的輸出端與PLC控制系統的輸入端連接，且PLC控制系統通過電液比例控制閥與采煤機主體上的滾筒調高液壓部件連接。

優選的，所述圖像獲取模塊包括上下布置的隔爆型探照燈和CCD攝像機隔爆型探照燈和CCD攝像機皆置于安裝殼體中，所述安裝殼體上與CCD攝像機的鏡頭相對的一側設有外開式旋轉門，所述外開式旋轉門的門軸與一步進電機的輸出軸對接且由步進電機驅動旋轉。外開式旋轉門可以保護CCD攝像機，在不需要攝像時關閉外開式旋轉門可以避免攝像機鏡頭被掉落的煤塊砸到發生損壞；隔爆型探照燈能夠提供照明、輔助CCD攝像機進行攝像工作。

優選的，為了保證控制質量和穩定性，本發明中所述數據處理模塊可以采用嵌入式微處理器系統，型號為LPC2210，嵌入式微處理器系統中設有具有學習功能的支持向量機；所述的PLC控制系統為三菱FX2n-80MR-ES/UL型PLC控制器。

各個圖像獲取模塊將拍攝的圖像信息輸送至數據處理模塊，數據處理模塊進行處理和規劃軌跡后將信息作為輸入信號輸送至PLC控制系統；PLC控制系統能夠通過電液比例控制閥控制滾筒調高液壓部件運轉，對滾筒的高度進行調節。上述采用的滾筒調高液壓部件為安裝在截割臂上的液壓油缸。

本發明公開的采煤機截割軌跡規劃方法包括如下步驟：

第一步、在未截割前對大量的可作為學習樣本的待截割面的煤巖圖像分別進行霧塵圖像復原處理并去噪，對灰度共生矩陣的紋理統計量進行提取，然后利用支持向量機訓練區分煤巖；