悬臂式掘进机巷道位置及机身姿态检测方法.pdf

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1、·38·煤矿机电2016年第4期高奔．悬臂式掘进机巷道位置及机身姿态检测方法[J]．煤矿机电，2016(4)：3841．doi：10．16545／j．cnki．cruet．2016．04．010悬臂式掘进机巷道位置及机身姿态检测方法高奔(天地科技股份有限公司上海分公司，上海201401)摘要：掘进机在煤矿巷道中的位置及姿态检测是实现煤矿巷道自动化掘进的基础，因此提出了悬臂式掘进机位置及姿态检测方法及实现，即通过在悬臂式掘进机上安装超声波传感器、油缸行程传感器、陀螺仪传感器等检测装置，实现悬臂式掘进机在煤矿掘进工作面位置及姿态的检测，为

2、掘进机自动控制提供实时数据。该设计方案中超声波传感器通过在靖远煤电某矿井下EBZl60推进机进行测试，总体在可接受范围之内，陀螺仪在电气车间通过试验，可满足试验需求。关键词：掘进机；位置及姿态检测；超声波；陀螺仪中图分类号：TD421．5文献标识码：B文章编号：1001—0874(2016)04—0038—04RoadwayPositionandBodyAttitudeDetectionMethodofBoomTypeTunnelingMachineGaoBen(TiandiScience＆TechnologyCo．，Ltd．，Sha

3、nghaiBranch，Shanghai201401，China)Abstract：Tunnelingmachinepositionandposturedetectionincoalminetunnelisbasisfortherealizationofthediggingoftunnelsofcoalmineautomation，putsforwardtheboomtypetunnelingmachinepositionandattitudedetectionmethodandimplementation，whichisthroug

4、htheultrasonicsensor，cylinderstrokesensorandgyroscopesensordetectiondeviceareinstalledintheboomtypetunnelingmachine，realizestheboomtypetunnelingmachineincoalmineheadingfacepositionandposturedetectionandforthetunnelingmachineautomaticcontroltoprovidereal—timedata．Thedesi

5、gnschemeoftheultrasonicsensorinJingyuancoalmineunderaEBZl60propulsionmachinetesting，generallywithintheacceptablerangeofthegyroscopeintheelectricalworkshopthroughtheexperiment，canmeettheexperimentalrequirements．Keywords：tunnelingmachine；positionandattitudedetection；ultra

6、sonicwave；gyroscope0引言1悬臂式掘进机位置及姿态检测原理悬臂式掘进机具有生产效率高、掘进速度快、适应性强、调动灵活等优点，目前已成为煤矿常用的生产设备。但该设备多为手动操作，司机劳动强度大，舒适性较差，劳动效率低，而且施工质量和施工安全很大程度上依赖于人为因素，故研究悬臂式掘进机自动化、智能化功能势在必行。掘进机自动化、智能化的关键技术是实时检测掘进机在巷道中的位置及姿态‘1I。悬臂式掘进机在巷道掘进过程中通过切割臂的上下左右摆动实现切割，又通过机身前进、后退实现巷道掘进。在巷道开始掘进前，巷道的宽、高及掘进方位角

7、等参数是确定的，在掘进过程中掘进机机身的中心线相对于巷道位置可能千差万别，但通过检测掘进机机身方位角与预先设定方位角的差值，可以控制掘进机的切割范围及行走方向，保证掘进机按照预先设定的方位角进行掘进。掘进机巷道掘进2016年第4期煤矿机电·39·如图1所示。图1掘进机巷道掘进简图掘进机在巷道开始掘进时会给出巷道切口坐标(戈，Y，z)，巷道宽、高，以及巷道的方位角沙。在中线掘进施工中，要求巷道的方位角沙、巷道断面宽、高尺寸基本保持不变。以巷道切口的坐标及初始方位角为基础，掘进机在巷道掘进机过程中只需控制好掘进的方位角即可。巷道的成形是由

8、掘进机的切割头来完成的，掘进机自动切割中需测量掘进机相对巷道的位置以及切割头相对掘进机的位置，通过计算得出切割头相对巷道的位置。掘进机在巷道中的位置通过安装在机身两侧的超声波传感器计测量，在掘进过程中机身的三维姿态可以通