一種採煤機記憶截割過程中的姿態定位方法
2023-06-07 11:20:36 1
一種採煤機記憶截割過程中的姿態定位方法
【專利摘要】本發明公開了一種採煤機記憶截割過程中的姿態定位方法，通過讀取採煤機機身內部的傾角傳感器得出採煤機機身的傾角θ1；通過讀取機載可編程控制器中記載的左右調高油缸對應電磁閥的動作時間，進而計算出液壓缸的進油量，再通過已有的幾何關係得出左右搖臂相對於採煤機機身的傾角θ2、θ3，由θ1、θ2、θ3便可定位記憶截割過程中的採煤機姿態。本發明通過間接的方法得出採煤機左右搖臂的傾角θ2和θ3，就可對採煤機的姿態進行定位，無需安裝左右搖臂的傾角傳感器，不僅減少了傳感器的數量，使採煤機在記憶截割過程中無需採集多個數據量，減少數據分析時間，而且有效避免傾角傳感器由於外部的撞擊損壞，導致定位不準確，保證採煤機的正常工作。
【專利說明】一種採煤機記憶截割過程中的姿態定位方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種採煤機姿態定位方法，具體是一種採煤機記憶截割過程中的姿態定位方法。
【背景技術】
[0002]隨著綜採自動化技術的發展，帶有記憶截割功能的採煤機正逐步運用到綜採工作面。在記憶截割過程中需要對採煤機的位置、姿態進行精確定位，採煤機的位置即相對於記憶截割起始點的採煤機三維坐標，採煤機的姿態即相對於記憶截割起始點的採煤機機身傾角、左右滾筒傾角。
[0003]目前，採煤機的姿態一般通過安裝在採煤機機身的傾角傳感器與安裝在左右搖臂的傾角傳感器確定，至少需要三個傾角傳感器，有的採煤機還安裝了兩個油缸位移傳感器，共需要五個傳感器，組成了一套定位採煤機姿態的冗餘系統，這樣採煤機在記憶截割過程中的需要採集比較多的數據量，數據分析過程比較長。另外安裝在採煤機機身的傾角傳感器一般在採煤機內部，工作環境相對較好，可保證長時間安全正常工作。安裝在採煤機兩個搖臂的傾角傳感器由於暴露在搖臂外壁，在採煤機工作時，容易受到煤塊的碰擊，使其經常不處於正確的工作位置，讀取的數據可靠性低，且容易受損，需要定期維護，從而影響了採煤機的正常工作。
【發明內容】
[0004]針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種採煤機記憶截割過程中的姿態定位方法，通過間接的方法得出採煤機左右搖臂的傾角，就可對採煤機的姿態進行定位，無需安裝左右搖臂的傾角傳感器，有效避免傾角傳感器由於外部的撞擊損壞，導致定位不準確，保證採煤機的正常 工作。
[0005]為了實現上述目的，本發明採用的技術方案是:該採煤機記憶截割過程中的姿態定位方法，具體步驟為:
[0006](I)讀取採煤機機身傾角Θ 1:安裝在機身內部的傾角傳感器對機身傾角進行測量後，傾角傳感器將測得的數據傳送到採煤機機載可編程控制器的模擬量輸入接口，可編程控制器記錄下當前時刻的採煤機機身傾角Q1 ;
[0007](2)計算初始狀態的採煤機左右搖臂的傾角:建立坐標系，通過讀取的採煤機機身傾角Θ !和相應的計算公式得出初始狀態的採煤機左右搖臂的傾角；
[0008](3)讀取左右調高油缸對應電磁閥的動作時間t:當左右調高油缸對應電磁閥得電開啟時，採煤機機載可編程控制器獲取信號，並調用相應的功能開始計時，直到採煤機機載可編程控制器滿足停止條件，終止計時，從而得出左右調高油缸對應電磁閥的動作時間t ;
[0009](4)計算左右調高油缸的伸縮量L:通過讀取左右調高油缸對應電磁閥的動作時間t、搖臂調高迴路泵的額定轉速η、搖臂調高迴路泵額定排量V、搖臂調高迴路洩露係數η、調高油缸的活塞腔面積S1和調高油缸的活塞杆腔面積S2，通過相應的計算公式得出左右調高油缸的伸縮量L ;
[0010](5)計算記憶截割過程中實時的左右搖臂的傾角02和θ3:將得出的初始狀態的採煤機左右搖臂的傾角和得出的左右調高油缸的伸縮量L，通過計算公式得出記憶截割過程中實時的左右搖臂的傾角92和θ3;
[0011](6)定位採煤機記憶截割過程中的姿態:通過得出的採煤機機身傾角Q1、左右搖臂的傾角02和θ3，進而定位採煤機記憶截割過程中實時的姿態。
[0012]進一步，所述的停止條件為採煤機機載可編程控制器檢測到採煤機截割完一個採樣時間、採煤機截割電流發生變化、人工調整採煤機搖臂傾角和左右調高油缸對應電磁閥失電的其中之一。
[0013]進一步，所述的搖臂調高迴路洩露係數η分為搖臂上升的洩漏係數H1和搖臂下降的洩漏係數Π2。
[0014]與現有技術相比，本發明只安裝一個機身傾角傳感器，然後通過間接的方法得出採煤機左右搖臂的傾角，從而對採煤機的姿態進行定位；無需安裝左右搖臂的傾角傳感器，不僅減少了傳感器的數量，使採煤機在記憶截割過程中無需採集多個數據量，減少數據分析時間，而且有效地避免了傾角傳感器由於外部的撞擊損壞，導致定位不準確或需要停機維修，保證了採煤機的正常工作。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明中搖臂調整的液壓迴路圖；
[0016]圖2是本發明的`搖臂傾角幾何示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本發明作進一步說明。
[0018]本發明的具體步驟為:
[0019]步驟1:讀取採煤機機身傾角Θ 1:安裝在機身內部的傾角傳感器對機身傾角進行測量後，傾角傳感器將測得的數據傳送到採煤機機載可編程控制器的模擬量輸入接口，可編程控制器記錄下當前時刻的採煤機機身傾角Θ i ；
[0020]步驟2:計算初始狀態的採煤機左搖臂的傾角:如圖2所示，在採煤機機身內部建立如圖所示的坐標系，初始狀態如圖中的實線所示，採煤機工作一段時間之後狀態如圖中虛線所示。以採煤機左搖臂的傾角θ2為例，以搖臂上升時傾角取正，搖臂下降時傾角取負；
[0021]在圖2中，調高油缸與採煤機身的鉸接點坐標為(Xl，yi)，採煤機搖臂與機身的鉸接點坐標為(x2，y2)，兩個鉸接點的連線與X軸正方向夾角為Y，該連線與短搖臂的夾角為β，長搖臂與短搖臂的夾角為α，短搖臂的長度為a，初始狀態下油缸長度為X，長搖臂與X軸負方向的夾角為θ2;
[0022]經計算可得，Y為:
V, — Vi, \
[0023]y =arel an(I)
X1 — X'2[0024]初始狀態的β為:
【權利要求】
1.一種採煤機記憶截割過程中的姿態定位方法，其特徵在於，具體步驟為: (1)讀取採煤機機身傾角Θ1:安裝在機身內部的傾角傳感器對機身傾角進行測量後，傾角傳感器將測得的數據傳送到採煤機機載可編程控制器的模擬量輸入接口，可編程控制器記錄下當前時刻的採煤機機身傾角Θ i; (2)計算初始狀態的採煤機左右搖臂的傾角:建立坐標系，通過讀取的採煤機機身傾角Θ !和相應的計算公式得出初始狀態的採煤機左右搖臂的傾角； (3)讀取左右調聞油缸對應電磁閥的動作時間t:當左右調聞油缸對應電磁閥得電開啟時，採煤機機載可編程控制器獲取信號，並調用相應的功能開始計時，直到採煤機機載可編程控制器滿足停止條件，終止計時，從而得出左右調高油缸對應電磁閥的動作時間t ； (4)計算左右調高油缸的伸縮量L:通過讀取左右調高油缸對應電磁閥的動作時間t、搖臂調高迴路泵的額定轉速η、搖臂調高迴路泵額定排量V、搖臂調高迴路洩露係數Π、調高油缸的活塞腔面積S1和調高油缸的活塞杆腔面積S2，通過相應的計算公式得出左右調高油缸的伸縮量L ; (5)計算記憶截割過程中實時的左右搖臂的傾角02和Θ3:將得出的初始狀態的採煤機左右搖臂的傾角和得出的左右調高油缸的伸縮量L，通過計算公式得出記憶截割過程中實時的左右搖臂的傾角92和θ3; (6)定位採煤機記憶截割過程中的姿態:通過得出的採煤機機身傾角Θ1、左右搖臂的傾角92和θ3，進而定位採煤機記憶截割過程中實時的姿態。
2.根據權利要求1所述的採煤機記憶截割過程中的姿態定位方法，其特徵在於，所述的停止條件為採煤機機載可`編程控制器檢測到採煤機截割完一個採樣時間、採煤機截割電流發生變化、人工調整採煤機搖臂傾角和左右調高油缸對應電磁閥失電的其中之一。
3.根據權利要求1或2所述的採煤機記憶截割過程中的姿態定位方法，其特徵在於，所述的搖臂調高迴路洩露係數n分為搖臂上升的洩漏係數n工和搖臂下降的洩漏係數n2。
【文檔編號】G01C1/00GK103776418SQ201410022676
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月17日 優先權日:2014年1月17日
【發明者】王忠賓, 許靜, 譚超, 周曉謀, 閆海峰, 姚新港 申請人:中國礦業大學