基于惯导系统的煤矿综采工作面自动调直系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于惯导系统的煤矿综采工作面自动调直系统及方法，包括顺槽主控计算机，无线通信基站，用于检测移架距离的行程传感器，设置在采煤机上的惯导系统和采煤机行走编码器。惯导系统将收到的采煤机行走编码器数据后生成采煤机位置信息后通过CAN网传输给顺槽主控计算机。顺槽主控计算机将收到的采煤机位置坐标信息生成采煤机行走轮廓曲线，计算出每个液压支架修正量和液压支架实际移架距离，通过CAN网将移架控制指令发送给每台液压支架上的电液控制器进行移架控制，完成综采工作面自动调直。本发明专利技术优点是操作简单、响应快、移架控制准确度高，不受综采工作面复杂环境如光照不足、煤尘大等的影响，抗干扰性强。

【技术实现步骤摘要】
基于惯导系统的煤矿综采工作面自动调直系统及方法
本专利技术涉及煤矿开采领域，尤其是涉及基于惯导系统的煤矿综采工作面自动调直系统及方法。
技术介绍
煤矿综采工作面的智能化、无人化是当前煤矿开采领域的发展趋势，而如何自动控制煤矿综采工作面具有较好的直线度一直是制约这一研究方向发展的核心难题。另外，根据《煤矿安全规程》规定，要求煤矿综采工作面实现“三直”，即保证液压支架、刮板输送机、煤壁为直线。由于采煤机安装在刮板输送机上，因此，刮板输送机的直线度保持要依靠液压支架调节，而液压支架能否精确调直的关键在于工作面的直线度检测和调直参数获取是否精确。因此，能否自动实现“三直”的关键是工作面的直线度检测技术和调直参数的获取。近年来，国内一些企业和高校也相继推出了一些煤矿综采工作面调直系统及方法。中国专利技术专利(专利号：201711232670.6)公开了采用在工作面电缆槽边布置安装摄像头的快速巡检平台采集视频，再使用运动目标跟中算法，计算出视频采集装置的运动轨迹；但由于综采工作面存在光照不足、煤尘大的特点，导致图像处理技术很难在综采工作面应用，测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于惯导系统的煤矿综采工作面自动调直系统，其特征在于：包括顺槽主控计算机，综采工作面无线通信基站，设置在每台液压支架上的行程传感器，以及设置在采煤机上的惯导系统和采煤机行走编码器；所述惯导系统通过无线方式与所述无线通信基站通信，无线通信基站通过CAN网与所述顺槽主控计算机通信，所述采煤机行走编码器通过有线方式与惯导系统通信并通过载波形式与顺槽主控计算机通信；顺槽主控计算机通过CAN网与每台所述液压支架上的电液控制器通信，所述电液控制器用于接收顺槽主控计算机发送的控制指令对液压支架进行控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于惯导系统的煤矿综采工作面自动调直系统，其特征在于：包括顺槽主控计算机，综采工作面无线通信基站，设置在每台液压支架上的行程传感器，以及设置在采煤机上的惯导系统和采煤机行走编码器；所述惯导系统通过无线方式与所述无线通信基站通信，无线通信基站通过CAN网与所述顺槽主控计算机通信，所述采煤机行走编码器通过有线方式与惯导系统通信并通过载波形式与顺槽主控计算机通信；顺槽主控计算机通过CAN网与每台所述液压支架上的电液控制器通信，所述电液控制器用于接收顺槽主控计算机发送的控制指令对液压支架进行控制。


2.如权利要求1所述煤矿综采工作面自动调直系统的调直方法，其特征在于：包括下述步骤：
步骤1，惯导系统模型建立：
步骤1.1，在所述采煤机机身中间位置处安装所述惯导系统，将该安装位置设定为原点O；
步骤1.2，建立惯导系统坐标系：惯导系统安装完成后，设置惯导系统导航坐标系(O，X，Y，Z)，所述导航坐标系以惯导系统安装位置为原点O，过原点O指向采煤机行走方向为X轴正方向，过原点O指向综采工作面推进方向为Y轴正方向，过原点O垂直向上为Z轴正方向，设定Z轴＝0；
步骤1.3，上传采煤机行走轨迹坐标：所述采煤机行走编码器将测得的参数传入所述惯导系统实时计算出精确的采煤机实时行走位置坐标(XT，YT，ZT)信息，并上传至所述顺槽主控计算机；
步骤2，采煤机行走轮廓曲线形成：所述采煤机实时行走位置坐标(XT，YT，ZT)是在坐标系(OX，OY，OZ)的空间坐标，且ZT＝0；
步骤2.1，采煤机行走完整轮廓曲线识别：采用设置机头标志点和机尾标志点对采煤机行走轮廓曲线识别，即判断采煤机的行走轨迹是否完整；
步骤2.2，采煤机行走轨迹片段拼接：当采煤机行走编码器测量过程中断时，惯导系统将从原点O重新纪录采煤机行走轨迹，对本次采煤机行走轨迹进行拼接，纪录中断t时刻的采煤机坐标点(Xt，Yt)，令重新记录的所有采煤机坐标点分别与所述坐标点(Xt，Yt)相加，即得到完整的采煤机行走轨迹测量曲线，i＝1，2，3...N；
步骤2.3，坐标点优化：
步骤2.3.1，将生成的所述采煤机行走轨迹测量曲线坐标点等间隔划分，设定划分间隔为L，将每个相等间隔内的所有采煤机坐标点(Xi，Yi)进行算术平均生成一个坐标点(XL，YL)代表该间隔区域坐标点，如果间隔区域生成的坐标点数量为0，则跳过该区域；
步骤2.3.2，采用三次样条插值法和自然边界条件，将所有所述等间隔区域代表点(XL，YL)进行曲线拟合，生成采煤机行走曲线的初步轮廓线l′0；
步骤2.4，旋转所述初步轮廓线l′0至水平状态：以设置的所述机头标志点和机尾标志点之间的连线为实际轮廓参考线l0，并向两边延长，将初步轮廓线l′0通过旋转公式：XR＝XTcos(β)+YTsin(β)、YR＝YTcos(β)-XTsin(β)旋转至水平方向，即：令实际轮廓参考线l0与X轴重合，其中坐标点(XR，YR)为旋转后的采煤机位置坐标点，(XT，YT)为实时采煤机位置坐标点，β为实际轮廓参考线l0与X轴的夹角，通过实际轮廓参考线l0的斜率求倒即得；采用l1表示旋转后参考线，l′1表示旋转后的初步轮廓曲线，l″1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国威，常亚军，连东辉，郭建京，梁涛，崔科飞，马勇超，李红卫，
申请(专利权)人：郑州煤机液压电控有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41