一种综采工作面安装于液压支架的定位装置及自动调直系统的制作方法

本发明属于综采工作面自动化调直，尤其是涉及一种综采工作面安装于液压支架的定位装置及自动调直系统。

背景技术：

1、目前，煤矿的综采工作面逐渐实现自动化，采煤机记忆割煤，液压支架根据配置好的跟机工艺，跟随采煤机的位置进行自动动作。

2、液压支架与刮板运输机这种多对一的关系，导致综采工作面很容易出现支架不整齐，从而使得刮板机不直的情况，当出现这种情况时，会对运输机和采煤机的一些部件造成一定程度的磨损，严重的会导致设备的损坏。因此在综采工作面的作业要求中，提出了“三平一直两畅通”的要求，即要求液压支架和刮板运输机要保持良好的直线度。

3、在综采工作面自动化调直技术领域，工作面调直系统通常是在采煤机机身上安装惯导系统，采煤机割完完整的一刀，根据惯导系统的数据绘制出刮板机的直线度曲线，根据曲线上的点对应的液压支架位置，对每台液压支架的移架量进行计算，然后在下一刀移架时按计算后的移架量进行移架。这样的技术路线存在几个缺陷：

4、采煤机上安装的惯导由于要测量的是整个工作面约三百米距离的精确的轮廓形状，对惯导的精度要求较高，不容易降低成本；

5、采煤机在运动过程中，由于滚筒割煤，机身整体振动较大，持续的振动下，容易使惯导的测量产生误差，难以保证精度；

6、综采工作面常见的采煤工艺在采煤机过后，液压支架执行移架和推溜动作，会改变刮板运输机的形状，而该方案的调直过程是在测量一刀的数据结束之后，因此调直时所依据的轮廓数据已经发生了改变；

7、采煤机上安装的惯导所测量的是刮板机的轮廓，但实现调直功能所依靠的设备是液压支架，刮板机的轮廓只能间接的反应各个支架的前后位置关系，而液压支架在移架过程中无法保证刮板机完全不动，大部分的情况是，液压支架向前移架，带动刮板机会有不同程度的后退。支架定距离移架的移架距离是靠推移千斤顶里的位移传感器变化去判断的，因刮板机后退而产生的误差无法判断，也就无法修正，直接影响了调直效果。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中存在的相关问题，本发明提供一种综采工作面安装于液压支架的定位装置及自动调直系统。

2、本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种综采工作面安装于液压支架的定位装置及自动调直系统，所述定位装置包括mems陀螺仪、调直解算板和连接器，其中mems陀螺仪和调直解算板通过连接器相连接，定位装置设置有硬质外壳，mems陀螺仪、调直解算板以及连接器安装在硬质外壳中，硬质外壳上设置有连接器接口；所述自动调直系统包括定位装置、支架控制器、行程传感器和顺槽主控计算机，其中，调直解算板通过连接器与液压支架推移千斤顶的行程传感器相连接，实时获取行程值，同时与mems陀螺仪相连接，将行程数据发送给mems陀螺仪，mems陀螺仪通过组合导航的模式计算液压支架的当前位置，并将位置数据发送给调直解算板，调直解算板解析位置数据并将位置数据发送给支架控制器；定位装置固定于液压支架的底座上与支架控制器相连，通过定位装置向支架控制器实时发送液压支架当前的位置坐标，每台支架控制器均通过总线将位置信息上报给顺槽主控计算机，顺槽主控计算机根据当前工作面支架的偏移情况计算调直参数并下发给支架控制器，支架控制器根据调直参数控制液压支架进行自动移架，实现对工作面的调直。

3、进一步，所述调直解算板与支架控制器之间的电源与通讯联通，其中调直解算板与行程传感器和支架控制器的连接器在定位装置内部通过快插接头相连，所述快插接头嵌于定位装置的硬质外壳上。

4、进一步，mems陀螺仪的位置计算方法是通过获取行程传感器数值变化判断液压支架的状态，当行程传感器数值发生较大变化时，液压支架进行移架动作，此时mems陀螺仪计算位置变化，而当位移传感器数值不变时，液压支架处于静止状态，此时mems陀螺仪持续地对自身的航向精度进行校准，维持自身的测量精度，从而保证下一次移架动作后位置测量的准确性。

5、进一步，调直解算板与行程传感器和mems陀螺仪之间通过有线方式连接，确保调直解算板接收行程传感器的位移数据的延迟以及调直解算板向mems陀螺仪发送行程值的延迟在10ms内，从而保证数据传输的实时性。

6、进一步，mems陀螺仪根据位移信息和自身的航向信息计算位置数据的计算过程保持在20ms内，确保位置数据的及时性。

7、进一步，液压支架控制器接收到位置数据后将位置数据进行缓存，同时与调直解算板建立心跳保持，当调直解算板或液压支架控制器异常断电重启后，液压支架控制器将缓存的位置信息发送给调直解算板进行重新装订。

8、本发明的有益效果：1、每次执行移架动作时，液压支架控制器能够获取到当前的液压支架的位置信息，通过当前的位置信息进行移架调整，中间没有其他过程引起的误差，惯导数据与动作控制之间的实时性高，因此不存在采集数据到根据数据进行调整这期间出现的偏差无法进行补偿的问题；

9、2、液压支架上的惯性导航装置能够测出液压支架向前移动的实际距离，执行移架动作所依据的位移数据不再是推移千斤顶的位移传感器而是惯性导航装置采集的位置数据，因此不存在因刮板机后退而产生的误差无法判断和修正的问题。

技术特征：

1.一种综采工作面安装于液压支架的定位装置及自动调直系统，其特征在于，所述定位装置包括mems陀螺仪、调直解算板和连接器，其中mems陀螺仪和调直解算板通过连接器相连接，定位装置设置有硬质外壳，mems陀螺仪、调直解算板以及连接器安装在硬质外壳中，硬质外壳上设置有连接器接口；

2.根据权利要求1所述的综采工作面安装于液压支架的定位装置及自动调直系统，其特征在于，调直解算板与支架控制器之间的电源与通讯联通，其中调直解算板与行程传感器和支架控制器的连接器在定位装置内部通过快插接头相连，所述快插接头嵌于定位装置的硬质外壳上。

3.根据权利要求1所述的综采工作面安装于液压支架的定位装置及自动调直系统，其特征在于，mems陀螺仪的位置计算方法是通过获取行程传感器数值变化判断液压支架的状态，当行程传感器数值发生较大变化时，液压支架进行移架动作，此时mems陀螺仪计算位置变化，而当位移传感器数值不变时，液压支架处于静止状态，此时mems陀螺仪持续地对自身的航向精度进行校准，维持自身的测量精度，从而保证下一次移架动作后位置测量的准确性。

4.根据权利要求1所述的综采工作面安装于液压支架的定位装置及自动调直系统，其特征在于，调直解算板与行程传感器和mems陀螺仪之间通过有线方式连接，确保调直解算板接收行程传感器的位移数据的延迟以及调直解算板向mems陀螺仪发送行程值的延迟在10ms内，从而保证数据传输的实时性。

5.根据权利要求1所述的综采工作面安装于液压支架的定位装置及自动调直系统，其特征在于，mems陀螺仪根据位移信息和自身的航向信息计算位置数据的计算过程保持在20ms内，确保位置数据的及时性。

6.根据权利要求1所述的综采工作面安装于液压支架的定位装置及自动调直系统，其特征在于，液压支架控制器接收到位置数据后将位置数据进行缓存，同时与调直解算板建立心跳保持，当调直解算板或液压支架控制器异常断电重启后，液压支架控制器将缓存的位置信息发送给调直解算板进行重新装订。

技术总结
本发明提供了一种综采工作面安装于液压支架的定位装置及自动调直系统，定位装置包括MEMS陀螺仪和调直解算板，调直系统包括定位装置、支架控制器、行程传感器和顺槽主控计算机，用以执行：调直解算板通过连接器与液压支架推移千斤顶的行程传感器相连接，实时获取行程值，同时与MEMS陀螺仪相连接，将行程数据发送给MEMS陀螺仪，MEMS陀螺仪通过组合导航的模式计算液压支架的当前位置，并将位置数据发送给调直解算板，调直解算板解析位置数据并将位置发送给支架控制器。顺槽主控计算机根据当前工作面支架的偏移情况计算调直参数，下发给支架控制器，支架控制器根据调直参数控制液压支架进行自动移架，实现对工作面的调直。

技术研发人员：张幸福,吴浩,李春鹏,马祥,原鹏辉,贾中华,任乐乐,潘坤
受保护的技术使用者：郑州恒达智控科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22