自动化连续拖运系统技术方案

本发明专利技术涉及一种设计用于地下环境的自动化连续拖运设备以及方法。每个移动式跨接载体（１０）都包含有距离测量装置（７０）和角度测量装置（７４），用于测定移动式跨接载体（１０）的位置以及相连的机载传送装置（３０）的角度位置。应用测定顶面高度的装置（７６）调整机载传送装置（３０）的高度。对每个移动式跨接载体（１０），通过电子控制器（８０）接收来自各个传感器的输入信号，计算移动式跨接载体（１０）以及相连的机载传送装置（３０）的位置和方向。然后控制器规划移动式跨接载体（１０）的最佳移动路径，并且计算跨接载体上各自独立运作的履带组件的移动速率，使得跨接载体（１０）和机载传送装置（３０）能够尽可能地依循规划路径。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

Automated continuous haulage system

The invention relates to a method for automatic design of underground environment continuous haulage apparatus and method. Each mobile bridge carrier (10) includes a distance measuring device (70) and the angle measuring device (74), for the determination of mobile bridge carrier (10) and the location of the airborne transmission device (30) connected to the angle position. A device for determining the height of the top surface (76) adjusts the height of the airborne delivery device (30). For each mobile bridge carrier (10), by the electronic controller (80) receives the input signals from various sensors, computing the mobile bridge carrier (10) and airborne transmission device (30) connected to the position and direction. The controller then planning mobile bridge carrier (10) of the optimal path, and calculate the moving rate of track assembly on the bridge carrier independent operation, the bridge carrier (10) and airborne transmission device (30) can be as close as possible to the planned path.

【技术实现步骤摘要】
本申请是于2001年10月9日提交的题为“自动化连续拖运系统”的第01818896.6号专利申请的分案申请。专利
本专利技术通常涉及自动化的控制运载工具，且更具体地涉及自动操作使一个或多个用于连续采矿作业的地下采矿运载工具的设备以及方法。专利技术背景当进行象例如采煤作业那样的地下挖掘作业时，人们期望提高效率使采煤设备连续作业将煤从开采面上剥离下来。为了达到这个目的，意味着就必须能够快速而连续地将从开采点采得的矿物拖运到远离开采点的地方。目前可以得到的且用于原煤采掘的一种这样的连续拖运系统，包括一连串的枢轴连接到一起的传送装置机构。这种系统的组件贯穿了连续采矿机形成的矿井坑道。连续采矿机将固体矿藏打碎为尺寸便于运输的物料，以便将物料运输到远离采矿机作业点的地方。组成这样一种系统的一些组件可以是自驱动的履带式移动运输装置单元，而其它组件可以是横跨或跨接在移动单元之间的传送装置。在连续拖运系统中使用的移动单元往往称为移动式跨接载体(MBCs)并且通常在链接的运输装置单元上安装有履带，每个单元都由一名采矿工人操作驾驶。在例如包括若干个移动式跨接载体的连续拖运系统中，若干个移动式跨接载体中的第一个设置在紧邻连续采矿机倾卸端的位置处。移动式跨接载体和连续采矿机协调一致移动，并且用位于其接纳端的料斗接纳采掘得到的物料。可选择地，可在连续采矿机和移动式跨接载体之间设置供料破碎机以粉碎大块矿料。移动式跨接载体的倾卸端枢轴地连接到另一连续拖运系统组件，通常是机载跨接式传送装置(piggyback bridge conveyor)或“pig”。一系列枢轴连接的移动式跨接载体和跨接式传送装置绕过转角链接形成连续拖运系统，并且使其与连续采矿机协调一致移动。传统的MBC具有前、后延伸的传送装置，在操作者的操作下可以提升或降低。在倾斜坡度和高度变化情形下，这些自由度足以保证各个机载传送装置端部距离坑道顶面与坑道底面之间保持有间隙。视特定采掘工作需要，可将成对的履带式运载工具和跨接式传送装置增加到该系统中以延长系统的全长。最后的跨接式传送装置连接或对准一个带式运送机，带式运送机在使用期间固定在地而上。因此连续拖运系统为从开采面上采到的矿料提供了一种快速高效的运送手段。多个链接的MBC和机载跨接式传送装置可以“Z字型”方式延伸例如几百英尺的距离。这些组件能够在连续采矿机的带动下，导航穿过各个拐弯。部分地为了适应系统的操作，每个MBC都包括有台车(dolly)，位于一端或两端。台车是可在纵向上滑动的，并且设置有连接各个跨接式传送装置的连接点。台车使得前行的MBC前进时，尾随的跨接式传送装置协调一致地跟随前进。尾随的跨接式传送装置还将带动尾随的MBC的台车前行。在前行组件向前行进期间，尾随的MBC可以保持一小段时间静止不动。然后尾随的MBC以相同方式向前行进，再牵引另外一个机载跨接式传送装置和台车。以这种方式，链接的组件可以以不同步方式向前行进，但是MBC操作者一般不能看到在他前面或后面的MBC，并且被与他所在MBC连接的机载传送装置遮挡了视野。MBC操作者只能看到驾驶室两侧的矿壁，而且由于光线条件和他过于接近驾驶室两侧矿壁的原因限制了他对驾驶室两侧矿壁的观察。而且，每个传统的MBC都要求操作者在开采作业期间总是呆在驾驶室内。尤其对于一长串MBC和机载传送装置，许多的人工操作增大了费用成本并且增加了员工受伤的可能。因此，对连续拖运系统存在这样的要求，要求减少为操作系统所必需的人工数目并且增强对整个运载系统精确定位的能力。MBC或机载跨接式传送装置可能会碰到需要调整高度以保证距矿道顶面留有间隙。MBC和跨接式传送装置在人工进行高度调整期间必须停下来且保持静止不动。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种方法以及设备，用于检测移动式跨接运载装置的位置。本专利技术的另一个目的是提供一种方法以及设备，用于根据坑道顶面和地面状况自动地提升和降低传送装置。本专利技术的另一个目的是提供一种方法以及设备，用于测定机载传送装置和至少一个移动式跨接运载装置之间的角度。本专利技术的另一个目的是提供一种设备以及方法，用于测定单个移动式跨接运载装置以及构成连续拖运系统的多个移动式跨接运载装置与机载传送装置的移动。本专利技术的另一个目的是提供一种方法以及设备，用于对带有上述目的的整个连续拖运系统实现自动化。附图说明结合下列附图的详尽说明描述可以更好地理解本专利技术，在附图中相同的附图标记表示同一部件，其中图1是根据已公开的设备以及方法改进并使用的传统移动式跨接载体和机载传送装置的侧视图。 图2是地下挖掘场地的俯视图，说明了依照本专利技术的自动化连续拖运系统的通常的定位与组态。 图3是示意说明依照本专利技术的传感器布置的俯视图。 图4是说明信号输入到电子控制器或自电子控制器输出的方框图。 图5是阐述说明本专利技术基本控制过程的流程图。 图6是说明典型的对量程数据的递归分离的曲线图。 图7是阐述说明本专利技术的线性查找算法的流程图。 图8是扫描器坐标框架测量与全局坐标框架测量的比较示图。 图9是本专利技术典型的计划路径以及相关测量的俯视图。 图10是阐述说明Hooke & Jeeves算法的流程图。具体实施方式机械部件在本专利技术中，连续拖运系统的至少一对移动式跨接载体(MBC)和机载传送装置(“Pigs”)单元是如此自动操作的，能够导航通过地下坑道，只需要很少操作者或者根本不需要操作者介入或干涉。在一个实施方案中，通过使用一系列安设在各个MBC上的传感器和电子控制器来实现自动化作业，其中电子控制器接收来自各个传感器的数据，通过一种或多种算法处理数据而后将指令发送到MBC的移动机构和高度调节机构。同时在该优选实施方案中，每个MBC都能够进行工作(导航)，独立于在连续采矿装置中的其它MBC，期望每个MBC控制器都能够与其它MBC的控制器进行数据交换和协作。 图1中显示了一种典型的移动式跨接载体(MBC)10和机载跨接运输装置成对单元。MBC10通过利用一对履带组件(track assemblies)12而实现移动。因为左、右履带组件12彼此独立工作，所以可借助于两个履带组件间的差速实现转弯。每个MBC都包括有尾部阴轭14和头部阳轭18。阴轭14还具有开孔16，开孔16用于容纳尾随的机载传送装置的阳轭36的连接销38。相应地，阳轭18包含连接销20，连接销20用于连接到前行的机载传送装置的阴轭32的开孔34。在本专利技术的一个实施方案中，阳轭18和可以滑动方式移动的台车22连接并且是台车22的构成部件，台车22安设在履带(track)28上。可以利用传统已知手段例如液压传动装置24相对于台车22抬升或降低阳轭18，由此升高或降低相应的机载传送装置30。类似地，如有必要，适当装备例如液压传动装置24那样的起抬升或降低作用的装置，则可以抬升或降低阴轭14，由此升高或降低尾随的机载传送装置30(未示出)。显而易见，阳轭18和相应配合的阴轭32的位置可以互换，与图1所示的正相反。例如，可在MBC10上设置阴轭32，而在机载传送装置30上设置阳轭18。 在图2中显示了连续采矿与拖运组合系统的全景视图。连续采矿机40从矿井中挖掘未开采的煤或其它感兴趣的材料42(在图2中用阴影表示)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于具有两个履带或两个车轮的运载工具的路径跟踪方法，其中该运载工具包含有具有控制周期的履带或车轮控制器，该运载工具经由台车至少连接一个结构，该台车在任意给定时间点都提供了最小化的在该运载工具和该结构之间的可移动距离，其中已知该运载工具在全局坐标框架中的位置与方向，并且已知在全局坐标框架中标示出的多项式路径的系数，该方法包括：确定在该多项式路径上与该运载工具中心具有最短距离的点；确定由最近点处切线测得的该运载工具纵轴之间的角度；确定移动距离； 确定为该运载工具在控制周期内移动所述移动距离所需的移动速度；根据移动速度，确定该运载工具逼近该最近点的角速度；根据移动速度和角速度确定左、右履带或车轮速度；以及根据该左、右速度，通过控制器对该运载工具加速，由此该运载 工具直接逼近多项式路径上的最近点。

【技术特征摘要】
US 2000-10-10 60/239,132书及其等价物所划定。权利要求1.一种用于具有两个履带或两个车轮的运载工具的路径跟踪方法，其中该运载工具包含有具有控制周期的履带或车轮控制器，该运载工具经由台车至少连接一个结构，该台车在任意给定时间点都提供了最小化的在该运载工具和该结构之间的可移动距离，其中已知该运载工具在全局坐标框架中的位置与方向，并且已知在全局坐...

【专利技术属性】
技术研发人员：RH斯特吉斯，M特维格，A卡那拉特，
申请(专利权)人：布西勒斯美洲股份有限公司，弗吉尼亚知识产权技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]