一种精确定位的采煤机及其定位方法
【专利摘要】本发明公开一种精确定位的采煤机及其定位方法，采煤机包括采煤机机身（1）、无线定位检测装置（3）和控制器（4），还包括编码传感装置（2），联接杆（8）的一端安装在传动轴（9）的中心位置，传动杆（13）的一端卡在联接杆的另一端，传动杆的另一端穿过盖板（10），编码传感装置安装在传动杆露出在盖板的部分上，编码传感装置与控制器电连接。定位方法包括：无线定位反馈装置（5）发送支架号n和偏移距离Δx给无线定位检测装置；编码传感装置将采集到的位移参数传给控制器；控制器接收所有数据信息，最终算出采煤机的精确位置。有益效果：采煤机的定位更加准确，误差小，液压支架误动作的概率降低。
【专利说明】一种精确定位的采煤机及其定位方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种精确定位的采煤机及其定位方法，属于钻进采煤【技术领域】。
【背景技术】
[0002]煤炭在我国经济发展具有重要的战略地位，是我国的能源主体，尽管我国是煤炭生产大国，可是我国的煤矿生产问题仍存在一些安全隐患，煤矿安全生产技术仍然相对落后。根据国家能源局煤炭司的数据，2008年，中国煤矿百万吨死亡率为1.182 ;到了 2012年，根据国家安监总局公布的最新数据，全国煤炭百万吨死亡率为0.374，同比下降33.7%，首次下降至0.5以内，创下历史新低，根据2012年原煤产量为36.6万吨可推测出2012年煤矿因故死亡人数为1300余人，历史上首次降至1500人以下。然而，发达国家的产煤百万吨死亡率大致在0.02-0.03，美国2009年煤矿百万吨死亡率为0.03，2011年美国这一数字仅0.019。由此可见，我国煤炭生产百万吨死亡率虽然在近年来得到显著降低，但与发达国家相比仍然存在很大的差距。因此，提高煤矿生产安全技术和加强监管仍然是煤矿生产工作的重中之重。
[0003]要实现综采工作面设备的自动化控制，液压支架与采煤机的联动控制是必须解决的关键技术，而实现液压支架跟机自动化技术的核心就是采煤机的精确定位。在实际的综采面生产过程中，运用最广的是红外线定位法，采煤机与液压支架上分别安装红外发射器和红外接收器，通过红外接收器接收到红外发射器发射的红外线信号获知采煤机位置，但该方法不能连续精确将采煤机的位置用数值表示出来，而且不能将对应的支架号反馈给采煤机做二次判定，采用这种无线红外定位的方法误差大。在当前采煤机定位过程中，还普遍面临着以下难题:(I)由于综采面的实际工况复杂，不便安装行程开关，因此很难确定真正的坐标原点；(2)随着采面底板曲线以及煤壁曲线的变化，液压支架间距也是变化的，所以，当综采面直线长度与综采面曲线长度的差值过大时，很容易发生液压支架误动作。
【发明内容】
[0004]针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种精确定位的采煤机及其定位方法，采煤机的定位更加准确，误差小，液压支架误动作的概率降低。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种精确定位的采煤机，包括采煤机机身、无线定位检测装置、控制器、传动轴和箱体，无线定位检测装置安装在采煤机机身上，控制器、传动轴和箱体均安装在采煤机机身中，传动轴安装在箱体内部，箱体的外侧设置有盖板，无线定位检测装置与控制器电连接，还包括编码传感装置、联接杆和传动杆，联接杆的一端安装在传动轴的中心位置，传动杆的一端卡在联接杆的另一端，传动杆的另一端穿过盖板，编码传感装置安装在传动杆露出在盖板的部分上，编码传感装置与控制器电连接。
[0006]进一步的，还包括防护壳，防护壳与盖板连接，编码传感装置位于防护壳内部。
[0007]进一步的，还包括支撑圈，支撑圈设置在编码传感装置和防护壳之间。[0008]一种采煤机的定位方法，包括以下步骤:
a.初始化完成后，在采煤机牵引行走过程中，液压支架上的无线定位反馈装置根据采煤机的无线定位检测装置发送的脉冲信号反馈给无线定位检测装置自身的支架号η以及采煤机与该液压支架沿煤壁方向的偏移距离Λχ，无线定位检测装置在接收到数据后将其传递给控制器；
b.利用编码传感装置连续地检测、采集采煤机的采煤机行走位移参数，并将采集到的位移参数及时传递给控制器；
c.控制器通过读取采煤机行走到刮板机机头或机尾时编码传感装置测得的采煤机位移极小值MIN或位移极大值MAX与上次取得的位移极大值MAX或位移极小值MIN进行差值计算，算得的差值绝对值作为综采面当前曲线长度L，综采面的液压支架的数量为定值N，液压支架自身宽度为定值D，算得每两台液压支架之间对应的间距值为L/N，同时以采煤机位移极小值MIN处为新的零点位置；
d.控制器根据无线定位反馈装置发送过来的支架号η以及沿煤壁方向的偏移距离Λχ计算出采煤机行走位置[(n-1) L/N+D/2+ Δ χ)],经过减小误差修正后获得采煤机相对于新的零点位置的精确位置。
[0009]本发明的有益效果是:在采煤机牵引行走过程中，液压支架实时向采煤机上的无线定位检测装置反馈自身的支架号η以及采煤机与该液压支架沿煤壁方向的偏移距离Λχ，采煤机利用编码传感装置将传动轴的转动行为转变为所需的位移参数，并将采集到的位移参数及时传递给控制器，采煤机每次从刮板机机头走到刮板机机尾或是从刮板机机尾走到刮板机机头都会由编码传感装置测得采煤机位移极小值，在位移参数传递给控制器的同时以采煤机位移极小值处为新的零点位置，由控制器根据位移参数算出采煤机相对于新的零点位置的精确位置。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明采煤机及采煤过程示意图；
图2为本发明编码传感装置安装示意图；
图3为本发明采煤机定位方法流程图。
[0011]图中:1、采煤机机身，2、编码传感装置，3、无线定位检测装置，4、控制器，5、无线定位反馈装置，6、防护壳，7、支撑圈，8、联接杆，9、传动轴，10、盖板，11、箱体，12、刮板机，13、传动杆，14、液压支架。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0013]如图1至图3所示，一种精确定位的采煤机，包括采煤机机身1、无线定位检测装置3、控制器4、传动轴9和箱体11，无线定位检测装置3安装在采煤机机身I上，控制器4、传动轴9和箱体11均安装在采煤机机身I中，传动轴9安装在箱体11内部，箱体11的外侧设置有盖板10，无线定位检测装置3与控制器4电连接，还包括编码传感装置2、联接杆8和传动杆13,联接杆8的一端安装在传动轴9的中心位置,传动杆13的一端卡在联接杆8的另一端，传动杆13的另一端穿过盖板10，编码传感装置2安装在传动杆13露出在盖板10的部分上，编码传感装置2与控制器4电连接，传动轴9的转动行为通过与其相联接的传动杆13传给编码传感装置2，所采集信号由编码传感装置2传给控制器4。
[0014]为了保护编码传感装置2，增设防护壳6，防护壳6与盖板10连接，编码传感装置2位于防护壳6内部，避免了井下恶劣工作环境对编码传感装置2的破坏。
[0015]为了进一步的防止编码传感装置2被破坏，还包括支撑圈7，支撑圈7设置在编码传感装置2和防护壳6之间。
[0016]一种采煤机的定位方法，在全工作面上每台液压支架14上安装无线定位反馈装置5，在采煤机安装好以后第一次使用时，需要在控制器4中装载初始参数，包括采煤机机身I距离综采工作面零点位置的距离、对应的支架号η以及两者沿煤壁方向的偏移距离Δ χ0
[0017]a.初始化完成后，在采煤机牵引行走过程中，液压支架14上的无线定位反馈装置5根据采煤机的无线定位检测装置3发送的脉冲信号反馈给无线定位检测装置3自身的支架号η以及采煤机与该液压支架14沿煤壁方向的偏移距离Λ X，无线定位检测装置3在接收到数据后将其传递给控制器4 ；
b.利用编码传感装置2连续地检测、采集采煤机的采煤机行走位移参数，并将采集到的位移参数及时传递给控制器4 ；
c.控制器4通过读取采煤机行走到刮板机12机头或机尾时编码传感装置2测得的采煤机位移极小值MIN或位移极大值MAX与上次取得的位移极大值MAX或位移极小值MIN进行差值计算，算得的差值绝对值作为综采面当前曲线长度L，综采面的液压支架14的数量为定值N，液压支架14自身宽度为定值D，算得每两台液压支架14之间对应的间距值为L/N,同时以采煤机位移极小值MIN处为新的零点位置；
d.控制器4根据无线定位反馈装置5发送过来的支架号η以及沿煤壁方向的偏移距离Λ χ计算出采煤机行走位置[(n-l)L/N+D/2+Ax)]，经过减小误差修正后获得采煤机相对于新的零点位置的精确位置。
[0018]实施例:
以综采面的直线长度为240米，n=82，D=1.5米，Λχ=+1.20米为例:
a.初始化完成后，在采煤机牵引行走过程中，液压支架14上的无线定位反馈装置5根据采煤机的无线定位检测装置3发送的脉冲信号反馈给无线定位检测装置3自身的支架号η (η=82)以及采煤机与该液压支架14沿煤壁方向的偏移距离Λχ ( Λ χ=+1.20米)，无线定位检测装置3在接收到的数据η=82、Δχ=+1.20米后，将数据传递给控制器4 ；
b.利用编码传感装置2连续地检测、采集采煤机的采煤机行走位移参数，并将采集到的位移参数及时传递给控制器4 ；
c.控制器4通过读取采煤机行走到刮板机12机头或机尾时编码传感装置2测得的采煤机位移极小值MIN (MIN=2.4米)与上次取得的位移极大值MAX (MAX=250.4米)进行差值计算，算得的差值绝对值作为综采面当前曲线长度L (L= IMIN-MAXI =248米)，综采面的液压支架14的数量为定值N (N=160)，液压支架14自身宽度为定值D (D=L 5米)，算得每两台液压支架14之间对应的间距值为L/N (L/N= IMIN-MAX | /N=248/160=l.55米)，同时以采煤机位移极小值MIN (MIN=2.4米)处为新的零点位置；
d.控制器4根据无线定位反馈装置5发送过来的支架号η(η=82)以及沿煤壁方向的偏移距尚Δ X ( Δ χ=+1.20米)计算出米煤机行走位置[(n_l) L/N+D/2+Δ X) ] = (82-1)xl.55+1.5/2+1.20=127.5米，经过减小误差修正后获得采煤机相对于新的零点位置的精确位置。
[0019]在本实施例中，由综采面的直线长度240米和综采面当前曲线长度L= IMIN-MAXI =248米可知，实际采煤时的综采面曲线长度值与直线长度值的差值达到了 8米，采用本发明可以得到采煤机的精确位置，可以有效避免支架跟机自动化过程中的误动作。
【权利要求】
1.一种精确定位的采煤机，包括采煤机机身(I)、无线定位检测装置(3)、控制器(4)、传动轴(9)和箱体(11)，无线定位检测装置(3)安装在采煤机机身(I)上，控制器(4)、传动轴(9 )和箱体(11)均安装在采煤机机身(I)中，传动轴(9 )安装在箱体(11)内部，箱体(11)的外侧设置有盖板(10)，无线定位检测装置(3)与控制器(4)电连接，其特征在于，还包括编码传感装置(2)、联接杆(8)和传动杆(13)，联接杆(8)的一端安装在传动轴(9)的中心位置，传动杆(13)的一端卡在联接杆(8 )的另一端,传动杆(13 )的另一端穿过盖板(10 ),编码传感装置(2 )安装在传动杆(13 )露出在盖板(10 )的部分上，编码传感装置(2 )与控制器(4)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种精确的定位采煤机，其特征在于，还包括防护壳(6)，防护壳(6)与盖板(10)连接，编码传感装置(2)位于防护壳(6)内部。
3.根据权利要求1所述的一种精确的定位采煤机，其特征在于，还包括支撑圈(7)，支撑圈(7)设置在编码传感装置(2)和防护壳(6)之间。
4.一种利用权利要求1-3任意一项权利要求所述的采煤机的定位方法，其特征在于，包括以下步骤: a.初始化完成后，在采煤机牵引行走过程中，液压支架(14)上的无线定位反馈装置(5)根据采煤机的无线定位检测装置(3)发送的脉冲信号反馈给无线定位检测装置(3)自身的支架号η以及采煤机与该液压支架(14)沿煤壁方向的偏移距离ΛΧ，无线定位检测装置(3)在接收到数据后将其传递给控制器(4)； b.利用编码传感装置(2)连续地检测、采集采煤机的采煤机行走位移参数，并将采集到的位移参数及时传递给控制器(4)； c.控制器(4)通过读取采煤机行走到刮板机(12)机头或机尾时编码传感装置(2)测得的采煤机位移极小值MIN或位移极大值MAX与上次取得的位移极大值MAX或位移极小值MIN进行差值计算，算得的差值绝对值作为综采面当前曲线长度L，综采面的液压支架(14)的数量为定值N，液压支架(14)自身宽度为定值D，算得每两台液压支架(14)之间对应的间距值为L/N，同时以采煤机位移极小值MIN处为新的零点位置； d.控制器(4)根据无线定位反馈装置(5)发送过来的支架号η以及沿煤壁方向的偏移距离Λ X计算出采煤机行走位置[(n-l)L/N+D/2+Ax)]，经过减小误差修正后获得采煤机相对于新的零点位置的精确位置。
【文档编号】G01C21/00GK103742140SQ201310726691
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月26日 优先权日:2013年12月26日
【发明者】王忠宾, 朱高生, 谭超, 黄嘉兴, 周晓谋, 闫海峰, 姚新港, 刘继东 申请人:中国矿业大学, 苏州福德保瑞科技发展有限公司