專利名稱：一種采煤機(jī)自主定位系統(tǒng)及其自主定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于采煤機(jī)自主定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種采煤機(jī)自主定位系統(tǒng)及其自主定位方法。
背景技術(shù)：
我國薄煤層的可采儲量豐富，貯存條件比較穩(wěn)定，而且煤質(zhì)較好，近年來對薄煤層的開采力度在逐漸加大，較薄煤層逐漸變?yōu)橹鞑擅簩樱c此同時(shí)，采煤行業(yè)對薄煤層開采也日益重視。但是，目前較薄煤層和薄煤層開采的機(jī)械化程度還比較低，大多采用炮采的開采方式，因而實(shí)際開采過程中存在產(chǎn)量低、事故多、工人的工作環(huán)境惡劣、安全隱患很大等多種缺陷和不足。因而，要解決薄煤層的開采問題，從根本上把人從繁重體力勞動(dòng)和惡劣危險(xiǎn)的環(huán)境中解脫出來，根本的出路還在于采掘設(shè)備機(jī)械的高度自動(dòng)化與智能化。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，少人或無人采煤工作面將是未來采煤技術(shù)發(fā)展的必然，采煤機(jī)自主定位系統(tǒng)是其中的重要組成部分。但是，對于少人或無人采煤工作面來說，現(xiàn)如今所使用的采煤機(jī)均不同程度地存在自動(dòng)化及智能化程度較低、不具備自主定位功能、勞動(dòng)強(qiáng)度較高、使用效果較差等多種實(shí)際問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種電路簡單、接線方便、使用操作簡便且智能化程度高、使用效果好的采煤機(jī)自主定位系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種采煤機(jī)自主定位系統(tǒng)，其特征在于包括控制器、對采煤機(jī)的行走位置進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的行走位置檢測單元、對采煤機(jī)左搖臂的采高進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的左采高檢測單元、對采煤機(jī)右搖臂的采高進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的右采高檢測單元以及分別與控制器相接的顯示單元和參數(shù)輸入單元，所述行走位置檢測單元、 左采高檢測單元和右采高檢測單元均與控制器相接。上述一種采煤機(jī)自主定位系統(tǒng)，其特征是所述行走位置檢測單元、左采高檢測單元和右采高檢測單元與控制器之間均通過CANBUS現(xiàn)場總線進(jìn)行連接。上述一種采煤機(jī)自主定位系統(tǒng)，其特征是所述行走位置檢測單元為左行走位置檢測單元和/或右行走位置檢測單元；所述左行走位置檢測單元為對牽引軸一的旋轉(zhuǎn)量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的編碼器一，所述牽引軸一為對所述采煤機(jī)的左行走輪進(jìn)行牽引驅(qū)動(dòng)的牽引軸，且牽引軸一與所述左行走輪之間通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一進(jìn)行傳動(dòng)連接；所述右行走位置檢測單元為對牽引軸二的旋轉(zhuǎn)量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的編碼器二，所述牽引軸二為對所述采煤機(jī)的右行走輪進(jìn)行牽引驅(qū)動(dòng)的牽引軸，且所述牽引軸二與所述右行走輪之間通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)二進(jìn)行傳動(dòng)連接；所述編碼器一和編碼器二均與控制器相接；所述左行走輪與所述右行走輪均為齒軌輪，且所述齒軌輪與供所述采煤機(jī)行走的運(yùn)輸機(jī)上所安裝的銷排相嚙合；所述左采高檢測單元為對采煤機(jī)左搖臂的旋轉(zhuǎn)角度θ工進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的旋轉(zhuǎn)角度檢測單元三，所述采煤機(jī)左搖臂通過搖臂鉸軸一安裝在所述采煤機(jī)的機(jī)身上；所述右采高檢測單元為對采煤機(jī)右搖臂的旋轉(zhuǎn)角度θ 2進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的旋轉(zhuǎn)角度檢測單元四，所述采煤機(jī)右搖臂通過搖臂鉸軸二安裝在所述采煤機(jī)的機(jī)身上；所述旋轉(zhuǎn)角度θ工為采煤機(jī)左搖臂與采煤工作面之間的夾角，所述采煤機(jī)右搖臂的旋轉(zhuǎn)角度θ 2為所述采煤機(jī)右搖臂與采煤工作面之間的夾角。同時(shí)，本發(fā)明還公開了一種定位方法簡單、實(shí)現(xiàn)方便且定位精度高的采煤機(jī)自主定位方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一、初始參數(shù)輸入通過參數(shù)輸入單元輸入行走位置檢測初始參數(shù)、左采高檢測初始參數(shù)、右采高檢測初始參數(shù)和所述運(yùn)輸機(jī)距采煤工作面的距離Ltl ；當(dāng)所述行走位置檢測單元為左行走位置檢測單元或右行走位置檢測單元時(shí)，所述行走位置檢測初始參數(shù)為左行走位置檢測初始參數(shù)或右行走位置檢測初始參數(shù)；當(dāng)所述行走位置檢測單元為左行走位置檢測單元和右行走位置檢測單元時(shí)，所述行走位置檢測初始參數(shù)包括左行走位置檢測初始參數(shù)和右行走位置檢測初始參數(shù)；所述左行走位置檢測初始參數(shù)包括編碼器一的分辨率P1、減速比I1和所述齒軌輪的分度圓周長c，所述右行走位置檢測初始參數(shù)包括編碼器二的分辨率P2、減速比i2和所述齒軌輪的分度圓周長C，所述左采高檢測初始參數(shù)包括采煤機(jī)左搖臂的長度I1、搖臂鉸軸一中心軸線的高度Ii1和安裝在采煤機(jī)左搖臂上的左滾筒的半徑T1，所述右采高檢測初始參數(shù)包括所述采煤機(jī)右搖臂的長度I2、所述搖臂鉸軸二中心軸線的高度Ii2和安裝在采煤機(jī)左搖臂上的右滾筒的半徑r2;其中，減速比I1=牽引軸一與所述左行走輪之間的轉(zhuǎn)速比，減速比 i2 =牽引軸二與所述右行走輪之間的轉(zhuǎn)速比；步驟二、同步進(jìn)行采煤機(jī)行走位置及搖臂采高自主定位，其自主定位過程如下當(dāng)采用左行走位置檢測單元或右行走位置檢測單元對采煤機(jī)行走位置進(jìn)行自主定位時(shí)，其定位過程包括以下步驟2011、信號采集同步啟動(dòng)分別對牽引軸一和牽引軸二進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的左牽引電機(jī)和右牽引電機(jī)后，通過所述左牽引電機(jī)和右牽引電機(jī)帶動(dòng)所述采煤機(jī)在所述運(yùn)輸機(jī)上行走； 且所述采煤機(jī)在所述運(yùn)輸機(jī)上行走過程中，所述編碼器一對牽引軸一的旋轉(zhuǎn)量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測或編碼器二對所述牽引軸二的旋轉(zhuǎn)量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，且編碼器一或編碼器二將輸出的旋轉(zhuǎn)量信號同步發(fā)送至控制器；2012、信號分析處理控制器調(diào)用行走位移計(jì)算模塊且根據(jù)公式S1 = Ii1+ (P1Xi1)※(或^ = n2+ (P2Xi2) X c，計(jì)算得出所述采煤機(jī)在所述運(yùn)輸機(jī)上的行走位移 S1或& ；式中，Ii1為編碼器一實(shí)時(shí)輸出的旋轉(zhuǎn)量信號，n2為編碼器二實(shí)時(shí)輸出的旋轉(zhuǎn)量信號；2013、行走位置換算控制器調(diào)用行走位置換算模塊且根據(jù)公式L1 = Ltl-S1或L2 = L0-S2,計(jì)算得出所述采煤機(jī)距采煤工作面的距離L1或L2 ；當(dāng)采用左行走位置檢測單元和右行走位置檢測單元對采煤機(jī)行走位置進(jìn)行自主定位時(shí)，步驟一中進(jìn)行初始參數(shù)輸入時(shí)還需輸入位移差上限值Δ S,且其定位過程包括以下步驟2021、信號采集同步啟動(dòng)分別對牽引軸一和牽引軸二進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的左牽引電機(jī)和右牽引電機(jī)后，通過所述左牽引電機(jī)和右牽引電機(jī)帶動(dòng)所述采煤機(jī)在所述運(yùn)輸機(jī)上行走； 且所述采煤機(jī)在所述運(yùn)輸機(jī)上行走過程中，所述編碼器一和編碼器二分別對牽引軸一和牽引軸二的旋轉(zhuǎn)量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，并將輸出的旋轉(zhuǎn)量信號同步發(fā)送至控制器；2022、信號分析處理控制器調(diào)用行走位移計(jì)算模塊且分別根據(jù)公式S1 = Ii1+ (P1Xi1)= n2+ (P2Xi2) Xc，計(jì)算得出所述采煤機(jī)在所述運(yùn)輸機(jī)上的行走位移 S1和式中，Ii1為編碼器一實(shí)時(shí)輸出的旋轉(zhuǎn)量信號，n2為編碼器二實(shí)時(shí)輸出的旋轉(zhuǎn)量信號；2023、行走位置差值比較控制器調(diào)用差值比較模塊對I S1-S11和Δ S進(jìn)行差值比較，且當(dāng)IS1-S1I ( Δ S時(shí)，進(jìn)入步驟2024;否則，控制器發(fā)生報(bào)警提示；2024、行走位置換算控制器調(diào)用行走位置換算模塊且分別根據(jù)公式L1 = L0-S1和 L2 = Ltl-S2,計(jì)算得出所述采煤機(jī)距采煤工作面的距離L1和L2 ；采用旋轉(zhuǎn)角度檢測單元三和旋轉(zhuǎn)角度檢測單元四進(jìn)行搖臂采高定位時(shí)，其定位過程如下2031、信號采集所述旋轉(zhuǎn)角度檢測單元三和旋轉(zhuǎn)角度檢測單元四分別對旋轉(zhuǎn)角度Q1和旋轉(zhuǎn)角度θ 2進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，并將所檢測信號同步發(fā)送至控制器；2032、信號分析處理控制器調(diào)用搖臂采高換算模塊且分別根據(jù)公式H1 = I1Xsin θ 1+h1+ri和H2 = I2Xsin θ 2+h2+r2，計(jì)算得出采煤機(jī)左搖臂的采高H1和所述采煤機(jī)右搖臂的采高H2;步驟三、結(jié)果輸出控制器將步驟2013中計(jì)算得出的所述采煤機(jī)距采煤工作面的距離L1或L2通過顯示單元進(jìn)行同步顯示，或者將步驟2023中計(jì)算得出的所述采煤機(jī)距采煤工作面的距離L1和L2通過顯示單元進(jìn)行同步顯示；同時(shí)，通過顯示單元對步驟2032中計(jì)算得出的采煤機(jī)左搖臂的采高H1和所述采煤機(jī)右搖臂的采高H2進(jìn)行同步顯示。上述一種采煤機(jī)自主定位方法，其特征是步驟2031中所述的旋轉(zhuǎn)角度檢測單元三為編碼器三，所述旋轉(zhuǎn)角度檢測單元四為編碼器四。上述一種采煤機(jī)自主定位方法，其特征是步驟二中同步進(jìn)行采煤機(jī)行走位置及搖臂采高自主定位之前，需先采用傾角儀對旋轉(zhuǎn)角度檢測單元三和旋轉(zhuǎn)角度檢測單元四分別進(jìn)行標(biāo)定，且旋轉(zhuǎn)角度檢測單元三和旋轉(zhuǎn)角度檢測單元四的標(biāo)定方法相同；對旋轉(zhuǎn)角度檢測單元三進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，啟動(dòng)對采煤機(jī)左搖臂進(jìn)行升降控制的左搖臂調(diào)高機(jī)構(gòu)，且通過所述左搖臂調(diào)高機(jī)構(gòu)將采煤機(jī)左搖臂調(diào)整至測試位置，再采用所述旋轉(zhuǎn)角度檢測單元三對當(dāng)前狀態(tài)下采煤機(jī)左搖臂的旋轉(zhuǎn)角度θ 10進(jìn)行檢測，同時(shí)采用傾角儀對此時(shí)采煤機(jī)左搖臂與采煤工作面之間的夾角Qtll進(jìn)行測量，之后計(jì)算得出修正值Δ θ1 =
θ οι" θ 10 ；對旋轉(zhuǎn)角度檢測單元四進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，啟動(dòng)對采煤機(jī)右搖臂進(jìn)行升降控制的右搖臂調(diào)高機(jī)構(gòu)，且通過所述右搖臂調(diào)高機(jī)構(gòu)將所述采煤機(jī)右搖臂調(diào)整至測試位置，再采用所述旋轉(zhuǎn)角度檢測單元四對當(dāng)前狀態(tài)下所述采煤機(jī)右搖臂的旋轉(zhuǎn)角度θ 20進(jìn)行檢測，同時(shí)采用傾角儀對此時(shí)采煤機(jī)右搖臂與采煤工作面之間的夾角θ 02進(jìn)行測量，之后計(jì)算得出修正值
Λ = θ - θ .
“2 02 20 ‘步驟2032中進(jìn)行信號分析處理時(shí)，控制器調(diào)用搖臂采高換算模塊且分別根據(jù)公式 H1 = I1X sin ( θ 1+ Δ θ J +Vr1 和 H2 = X sin ( θ 2+ Δ θ 2) +h2+r2，計(jì)算得出采煤機(jī)左搖臂的采高H1和所述采煤機(jī)右搖臂的采高H2。上述一種采煤機(jī)自主定位方法，其特征是所述編碼器一安裝在牽引軸一上且隨牽引軸一同步轉(zhuǎn)動(dòng)，編碼器二安裝在所述牽引軸二且其隨所述牽引軸二同步轉(zhuǎn)動(dòng)，編碼器三為安裝在搖臂鉸軸一上且對搖臂鉸軸一的旋轉(zhuǎn)角度θ工進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的編碼器，編碼器四為安裝在所述搖臂鉸軸二上且對所述搖臂鉸軸二的旋轉(zhuǎn)角度θ 2進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的編碼器。
上述一種采煤機(jī)自主定位方法，其特征是所述編碼器一和編碼器二均為多圈編碼器，且所述編碼器三和編碼器四均為單圈編碼器或多圈編碼器。上述一種采煤機(jī)自主定位方法，其特征是所述編碼器一與牽引軸一呈同軸布設(shè)， 編碼器二與所述牽引軸二呈同軸布設(shè)，編碼器三與搖臂鉸軸一呈同軸布設(shè)，且編碼器四與所述搖臂鉸軸二呈同軸布設(shè)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、其自主定位系統(tǒng)電路簡單、接線方便、使用操作簡便且智能化程度高、使用效果好。2、投入成本低且實(shí)現(xiàn)方便，只需采用四個(gè)編碼器、兩個(gè)計(jì)數(shù)器、一個(gè)控制器以及與該控制器配套使用的顯示單元和參數(shù)輸入單元即可實(shí)現(xiàn)。實(shí)際使用時(shí)，由于采煤機(jī)行走于運(yùn)輸機(jī)上且采煤機(jī)采用齒銷軌方式和運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行剛性連接，而運(yùn)輸機(jī)相對工作面固定，則只需通過編碼器與控制器配合使用準(zhǔn)確計(jì)算出采煤機(jī)齒軌輪的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，就可得到采煤機(jī)相對工作面的準(zhǔn)確位置；且實(shí)際計(jì)算時(shí)，將編碼器與采煤機(jī)某一級牽引軸相連且編碼器與控制器采用CANBUS通信后，根據(jù)一定的數(shù)學(xué)模型就能自動(dòng)計(jì)算得到采煤機(jī)位移，進(jìn)而對采煤機(jī)進(jìn)行定位。而使用編碼器與采煤機(jī)搖臂鉸軸相連且編碼器采用CANBUS與控制器進(jìn)行通信后，控制器根據(jù)一定的數(shù)學(xué)模型便能對采煤機(jī)的搖臂采高進(jìn)行定位。3、實(shí)際安裝布設(shè)方便且可操作性強(qiáng)，將編碼器分別與牽引軸或搖臂鉸軸同軸連接即可。4、自主定位方法簡單、實(shí)現(xiàn)方便且自動(dòng)化及智能化程度高，能自動(dòng)完成對采煤機(jī)的行走位置和搖臂采高進(jìn)行定位和直觀顯示的過程，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。5、使用效果好且定位精度高，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。綜上所述，本發(fā)明設(shè)計(jì)合理、使用操作簡便、實(shí)現(xiàn)方便且使用效果好、定位精度高， 能自動(dòng)完成采煤機(jī)行走位置和搖臂采高的精準(zhǔn)定位，在降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高開采效率和開采量的同時(shí)，也能大幅度降低實(shí)際開采過程中存在的安全隱患，有效解決了現(xiàn)有采煤機(jī)存在的自動(dòng)化及智能化程度較低、不具備自主定位功能、勞動(dòng)強(qiáng)度較高、使用效果較差等多種實(shí)際問題。下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明采煤機(jī)自主定位系統(tǒng)的電路原理框圖。圖2為本發(fā)明采煤機(jī)自主定位系統(tǒng)的工作原理圖。圖3為本發(fā)明對采煤機(jī)進(jìn)行自主定位時(shí)的自主定位方法流程框圖。圖4為本發(fā)明編碼器一的安裝位置示意圖。圖5為本發(fā)明編碼器三的安裝位置示意圖。附圖標(biāo)記說明
1-行走位置檢測單元；1-3-編碼器二 ；3-右采高檢測單元；5-顯示單元；8-采煤機(jī)左搖臂；
1-1-牽引軸一；1-2-編碼器一；
2-左采高檢測單元；2-2-編碼器三；
3-1-編碼器四；4-控制器；
6-參數(shù)輸入單元；7-采煤機(jī)牽引部外殼；
9-搖臂鉸軸一 ；12-告警提示單元。
具體實(shí)施例方式如圖1所示的一種采煤機(jī)自主定位系統(tǒng)，包括控制器4、對采煤機(jī)的行走位置進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的行走位置檢測單元、對采煤機(jī)左搖臂8的采高進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的左采高檢測單元 2、對采煤機(jī)右搖臂的采高進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的右采高檢測單元3以及分別與控制器4相接的顯示單元5和參數(shù)輸入單元6，所述行走位置檢測單元、左采高檢測單元2和右采高檢測單元 3均與控制器4相接。本實(shí)施例中，實(shí)際使用時(shí)，所述行走位置檢測單元1、左采高檢測單元2和右采高檢測單元3與控制器4之間均通過CANBUS現(xiàn)場總線進(jìn)行連接。其中，CANBUS(英文 ControLLer Area Net-work Bus的縮寫)，是制造廠中連接現(xiàn)場設(shè)備(傳感器、執(zhí)行器、控制器等)、面向廣播的串行總線系統(tǒng)。本實(shí)施例中，所述行走位置檢測單元為左行走位置檢測單元和/或右行走位置檢測單元。實(shí)際使用過程中，既可以采用單一的左行走位置檢測單元或單一的右行走位置檢測單元對采煤機(jī)行走位置進(jìn)行檢測，也可以采用左行走位置檢測單元和右行走位置檢測單元共同對采煤機(jī)行走位置進(jìn)行檢測。根據(jù)綜采工作面的具體情況，實(shí)際使用過程中，所述采煤機(jī)行走于運(yùn)輸機(jī)上，且采煤機(jī)與運(yùn)輸機(jī)之間采用齒銷軌方式進(jìn)行剛性連接，由于運(yùn)輸機(jī)相對采煤工作面固定，因此只要能夠準(zhǔn)確計(jì)算出采煤機(jī)齒軌輪的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，就可得到采煤機(jī)相對工作面的準(zhǔn)確位置。結(jié)合圖2，所述左行走位置檢測單元為對牽引軸一 1-1的旋轉(zhuǎn)量(或角位移)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的編碼器一 1-2，所述牽引軸一 1-1為對所述采煤機(jī)的左行走輪進(jìn)行牽引驅(qū)動(dòng)的牽引軸，且牽引軸一 1-1與所述左行走輪之間通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一進(jìn)行傳動(dòng)連接。所述右行走位置檢測單元為對牽引軸二的旋轉(zhuǎn)量(或角位移)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的編碼器二 1-3，所述牽引軸二為對所述采煤機(jī)的右行走輪進(jìn)行牽引驅(qū)動(dòng)的牽引軸，且所述牽引軸二與所述右行走輪之間通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)二進(jìn)行傳動(dòng)連接。所述編碼器一 1-2和編碼器二 1-3均與控制器4相接。所述左行走輪與所述右行走輪均為齒軌輪，且所述齒軌輪與供所述采煤機(jī)行走的運(yùn)輸機(jī)上所安裝的銷排相嚙合。實(shí)際安裝時(shí)，所述牽引軸一 1-1安裝在采煤機(jī)牽引部外殼7內(nèi)。本實(shí)施例中，所述左采高檢測單元2為對采煤機(jī)左搖臂8的旋轉(zhuǎn)角度θ工進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的旋轉(zhuǎn)角度檢測單元三，所述采煤機(jī)左搖臂8通過搖臂鉸軸一 9安裝在所述采煤機(jī)的機(jī)身上。所述右采高檢測單元3為對采煤機(jī)右搖臂的旋轉(zhuǎn)角度θ2進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的旋轉(zhuǎn)角度檢測單元四，所述采煤機(jī)右搖臂通過搖臂鉸軸二安裝在所述采煤機(jī)的機(jī)身上。所述旋轉(zhuǎn)角度θ工為采煤機(jī)左搖臂8與采煤工作面之間的夾角，所述采煤機(jī)右搖臂的旋轉(zhuǎn)角度θ2 為所述采煤機(jī)右搖臂與采煤工作面之間的夾角。如圖3所示的一種采煤機(jī)自主定位方法，包括以下步驟步驟一、初始參數(shù)輸入通過參數(shù)輸入單元6輸入行走位置檢測初始參數(shù)、左采高檢測初始參數(shù)、右采高檢測初始參數(shù)和所述運(yùn)輸機(jī)距采煤工作面的距離L。。當(dāng)所述行走位置檢測單元為左行走位置檢測單元或右行走位置檢測單元時(shí)，所述行走位置檢測初始參數(shù)為左行走位置檢測初始參數(shù)或右行走位置檢測初始參數(shù)。當(dāng)所述行走位置檢測單元為左行走位置檢測單元和右行走位置檢測單元時(shí)，所述行走位置檢測初始參數(shù)包括左行走位置檢測初始參數(shù)和右行走位置檢測初始參數(shù)。所述左行走位置檢測初始參數(shù)包括編碼器一 1-2的分辨率P1、減速比I1和所述齒軌輪的分度圓周長c，所述右行走位置檢測初始參數(shù)包括編碼器二 1-3的分辨率P2、減速比 i2和所述齒軌輪的分度圓周長c，所述左采高檢測初始參數(shù)包括采煤機(jī)左搖臂8的長度Ip 搖臂鉸軸一 9中心軸線的高度Ii1和安裝在采煤機(jī)左搖臂8上的左滾筒的半徑巧，所述右采高檢測初始參數(shù)包括所述采煤機(jī)右搖臂的長度I2、所述搖臂鉸軸二中心軸線的高度Ii2和安裝在采煤機(jī)左搖臂8上的右滾筒的半徑r2 ；其中，減速比I1 =牽引軸一 1-1與所述左行走輪之間的轉(zhuǎn)速比，減速比i2 =牽引軸二與所述右行走輪之間的轉(zhuǎn)速比。其中，分辨率P1和分辨率P2均為單圈分辨率。步驟二、同步進(jìn)行采煤機(jī)行走位置及搖臂采高自主定位，其自主定位過程如下當(dāng)采用左行走位置檢測單元或右行走位置檢測單元對采煤機(jī)行走位置進(jìn)行自主定位時(shí)，其定位過程包括以下步驟2011、信號采集同步啟動(dòng)分別對牽引軸一 1-1和牽引軸二進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的左牽引電機(jī)和右牽引電機(jī)后，通過所述左牽引電機(jī)和右牽引電機(jī)帶動(dòng)所述采煤機(jī)在所述運(yùn)輸機(jī)上行走；且所述采煤機(jī)在所述運(yùn)輸機(jī)上行走過程中，所述編碼器一 1-2對牽引軸一 1-1的旋轉(zhuǎn)量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測或編碼器二 1-3對所述牽引軸二的旋轉(zhuǎn)量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，且編碼器一 1-2或編碼器二 1-3將輸出的旋轉(zhuǎn)量信號同步發(fā)送至控制器4。2012、信號分析處理控制器4調(diào)用行走位移計(jì)算模塊且根據(jù)公式S1 = Ii1+ (P1Xi1)※(或^ = n2+ (P2Xi2) X c，計(jì)算得出所述采煤機(jī)在所述運(yùn)輸機(jī)上的行走位移 S1或& ；式中，Ii1為編碼器一 1-2實(shí)時(shí)輸出的旋轉(zhuǎn)量信號，且Ii1具體為統(tǒng)計(jì)得出得出的編碼器一 1-2自左牽引電機(jī)啟動(dòng)時(shí)起輸出的脈沖信號總數(shù)量；n2為編碼器二 1-3實(shí)時(shí)輸出的旋轉(zhuǎn)量信號，且n2具體為自右牽引電機(jī)啟動(dòng)時(shí)輸出的脈沖信號總數(shù)量。2013、行走位置換算控制器4調(diào)用行走位置換算模塊且根據(jù)公式L1 = L0-S1或L2 =Ltl-S2,計(jì)算得出所述采煤機(jī)距采煤工作面的距離L1或L2。當(dāng)采用左行走位置檢測單元和右行走位置檢測單元對采煤機(jī)行走位置進(jìn)行自主定位時(shí)，步驟一中進(jìn)行初始參數(shù)輸入時(shí)還需輸入位移差上限值Δ S,且其定位過程包括以下步驟2021、信號采集同步啟動(dòng)分別對牽引軸一 1-1和牽引軸二進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的左牽引電機(jī)和右牽引電機(jī)后，通過所述左牽引電機(jī)和右牽引電機(jī)帶動(dòng)所述采煤機(jī)在所述運(yùn)輸機(jī)上行走；且所述采煤機(jī)在所述運(yùn)輸機(jī)上行走過程中，所述編碼器一 1-2和編碼器二 1-3分別對牽引軸一 1-1和牽引軸二的旋轉(zhuǎn)量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，并將輸出的旋轉(zhuǎn)量信號同步發(fā)送至控制器 4。2022、信號分析處理控制器4調(diào)用行走位移計(jì)算模塊且分別根據(jù)公式S1 = Ii1+ (P1Xi1)= n2+ (P2Xi2) Xc，計(jì)算得出所述采煤機(jī)在所述運(yùn)輸機(jī)上的行走位移 S1和& ；式中，式中，H1為編碼器一 1-2實(shí)時(shí)輸出的旋轉(zhuǎn)量信號，且II1具體為統(tǒng)計(jì)得出得出的編碼器一 1-2自左牽引電機(jī)啟動(dòng)時(shí)起輸出的脈沖信號總數(shù)量；n2為編碼器二 1-3實(shí)時(shí)輸出的旋轉(zhuǎn)量信號，且n2具體為自右牽引電機(jī)啟動(dòng)時(shí)輸出的脈沖信號總數(shù)量。2023、行走位置差值比較控制器4調(diào)用差值比較模塊對IS1I2I和Δ S進(jìn)行差值比較，且當(dāng)IS1-S2I ( Δ S時(shí)，進(jìn)入步驟2024;否則，控制器4發(fā)生報(bào)警提示。因而，本發(fā)明所述的采煤機(jī)自主定位系統(tǒng)，還包括與控制器4相接且由控制器4進(jìn)行控制的告警提示單元12。2024、行走位置換算控制器4調(diào)用行走位置換算模塊且分別根據(jù)公式L1 = L0-S1 和L2 = Ltl-S2,計(jì)算得出所述采煤機(jī)距采煤工作面的距離L1和L2。實(shí)際使用過程中，為減輕控制器4的測量負(fù)擔(dān)，并有效避免控制器4易丟失計(jì)數(shù)脈沖導(dǎo)致定位精度降低等實(shí)際問題，可以在所述編碼器一 1-2和編碼器二 1-3內(nèi)部集成有計(jì)數(shù)器，實(shí)際使用過程中，通過計(jì)數(shù)器分別對編碼器一 1-2自左牽引電機(jī)啟動(dòng)時(shí)起輸出的脈沖信號總數(shù)量Ii1進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并將統(tǒng)計(jì)結(jié)果Ii1同步傳送至控制器4 ；同理，通過計(jì)數(shù)器對編碼器二 1-3自右牽引電機(jī)啟動(dòng)時(shí)輸出的脈沖信號總數(shù)量112進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并將統(tǒng)計(jì)結(jié)果112同步傳送至控制器4。采用旋轉(zhuǎn)角度檢測單元三和旋轉(zhuǎn)角度檢測單元四進(jìn)行搖臂采高定位時(shí)，其定位過程如下2031、信號采集所述旋轉(zhuǎn)角度檢測單元三和旋轉(zhuǎn)角度檢測單元四分別對旋轉(zhuǎn)角度Q1和旋轉(zhuǎn)角度θ 2進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，并將所檢測信號同步發(fā)送至控制器4。2032、信號分析處理控制器4調(diào)用搖臂采高換算模塊且分別根據(jù)公式H1 = I1Xsin θ 1+h1+ri和H2 = I2Xsin θ 2+h2+r2，計(jì)算得出采煤機(jī)左搖臂8的采高H1和所述采煤機(jī)右搖臂的采高H2。步驟三、結(jié)果輸出控制器4將步驟2013中計(jì)算得出的所述采煤機(jī)距采煤工作面的距離L1或L2通過顯示單元5進(jìn)行同步顯示，或者將步驟2023中計(jì)算得出的所述采煤機(jī)距采煤工作面的距離L1和L2通過顯示單元5進(jìn)行同步顯示。同時(shí)，通過顯示單元5對步驟 2032中計(jì)算得出的采煤機(jī)左搖臂8的采高H1和所述采煤機(jī)右搖臂的采高吐進(jìn)行同步顯示。綜上，實(shí)際使用過程中，可以僅采用左行走位置檢測單元或僅采用右行走位置檢測單元對采煤機(jī)行走位置進(jìn)行自主定位。其中，僅采用左行走位置檢測單元進(jìn)行自主定位時(shí)，只需在安裝對牽引軸一 1-1的旋轉(zhuǎn)量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的編碼器一 1-2，且實(shí)際檢測過程中，編碼器一 1-2將檢測得到的旋轉(zhuǎn)量信號(即自左牽引電機(jī)啟動(dòng)時(shí)起編碼器一 1-2輸出的脈沖信號總數(shù)量Ii1)同步傳送至控制器4 ；且控制器4接收到統(tǒng)計(jì)結(jié)果Ii1后，調(diào)用行走位移計(jì)算模塊且根據(jù)公式S1 = Ii1+ (P1Xi1) X c，計(jì)算得出采煤機(jī)在運(yùn)輸機(jī)上的行走位移S1 ； 之后，控制器4調(diào)用行走位置換算模塊且根據(jù)公式L1 = Ltl-S1,計(jì)算得出采煤機(jī)距采煤工作面的距離L1，并通過顯示單元5對計(jì)算得出的采煤機(jī)距采煤工作面的距離L1進(jìn)行同步顯示， 從而完成僅用左行走位置檢測單元(具體是編碼器一 1- 對采煤機(jī)行走位置進(jìn)行自主定位的目的。而僅采用右行走位置檢測單元進(jìn)行自主定位時(shí)，只需在安裝對所述牽引軸二的旋轉(zhuǎn)量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的編碼器二 1-3，且實(shí)際檢測過程中，編碼器二 1-3將檢測得到的旋轉(zhuǎn)量信號(即自右牽引電機(jī)啟動(dòng)時(shí)起輸出的脈沖信號總數(shù)量n2)同步傳送至控制器4;且控制器4接收到統(tǒng)計(jì)結(jié)果n2后，調(diào)用行走位移計(jì)算模塊且根據(jù)公式& = n2+ (P2Xi2) Xe，計(jì)算得出采煤機(jī)在運(yùn)輸機(jī)上的行走位移& ；之后，控制器4調(diào)用行走位置換算模塊且根據(jù)公式L2 =Ltl-S2，計(jì)算得出采煤機(jī)距采煤工作面的距離L2,并通過顯示單元5對計(jì)算得出的采煤機(jī)距采煤工作面的距離L2進(jìn)行同步顯示，從而完成僅用左行走位置檢測單元(具體是編碼器二 1- 對采煤機(jī)行走位置進(jìn)行自主定位的目的。同時(shí)，也可同時(shí)采用左行走位置檢測單元和右行走位置檢測單元對采煤機(jī)行走位置進(jìn)行自主定位，此時(shí)需同時(shí)安裝對牽引軸一 1-1的旋轉(zhuǎn)量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的編碼器一 1-2 和對所述牽引軸二的旋轉(zhuǎn)量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的編碼器二 1-3。實(shí)際檢測過程中，編碼器一 1-2 和編碼器二 1-3將旋轉(zhuǎn)量信號(即脈沖信號總數(shù)量Ii1和n2)同步傳送至控制器4，控制器4 調(diào)用行走位移計(jì)算模塊且分別根據(jù)公式S1 = Ii1 + (P1X I1) Xc和& = n2 + (p2Xi2) Xe,計(jì)算得出所述采煤機(jī)距采煤工作面的距離L1和L2 ；之后，控制器4調(diào)用差值比較模塊對IsiI2 和Δ s進(jìn)行差值比較，且當(dāng)Is1I2I ( AS時(shí)，說明左行走位置檢測單元和右行走位置檢測單元的檢測結(jié)果偏差沒有超過預(yù)先設(shè)定的位移差上限值A(chǔ)S ；否則，說明左行走位置檢測單元和右行走位置檢測單元中任一個(gè)檢測單元出現(xiàn)檢測錯(cuò)誤，需進(jìn)行報(bào)警提示以及時(shí)進(jìn)行檢修。因而，只有當(dāng)IS1-S2I ^ Δ S時(shí)，控制器4才調(diào)用行走位置換算模塊且分別根據(jù)公式 L1 = L0-S1和L2 = Ltl-S2，計(jì)算得出采煤機(jī)距采煤工作面的距離L1和L2,并通過顯示單元5 對計(jì)算得出的采煤機(jī)距采煤工作面的距離L1和L2進(jìn)行同步顯示，此時(shí)對采煤機(jī)行走位置進(jìn)行定位時(shí)，由于L1和L2之間的偏差較小，因而技術(shù)人員可以根據(jù)計(jì)算得出的L1或L2對采煤機(jī)進(jìn)行自主定位。因而，通過左行走位置檢測單元和右行走位置檢測單元進(jìn)行自主定位時(shí)，能有效避免采用單一一個(gè)行走位置檢測單元進(jìn)行自主定位時(shí)可能存在的無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)檢測單元檢測錯(cuò)誤、檢修不及時(shí)、定位不準(zhǔn)確等實(shí)際問題。另外，采用旋轉(zhuǎn)角度檢測單元三對采煤機(jī)左搖臂8的采高進(jìn)行自主定位時(shí)，需先安裝對旋轉(zhuǎn)角度θ工進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的旋轉(zhuǎn)角度檢測單元三，且實(shí)際檢測時(shí)，旋轉(zhuǎn)角度檢測單元三將所檢測得到的旋轉(zhuǎn)角度θ ,同步傳送至控制器4，之后控制器4調(diào)用搖臂采高換算模塊且根據(jù)公式H1 = I1Xsin θ i+hi+ri，計(jì)算得出采煤機(jī)左搖臂8的采高H1，并通過顯示單元 5對計(jì)算得出的采煤機(jī)左搖臂8的采高H1進(jìn)行同步顯示，從而完成旋轉(zhuǎn)角度檢測單元三對采煤機(jī)左搖臂8的采高H1進(jìn)行自主定位的目的。在采用旋轉(zhuǎn)角度檢測單元三對采煤機(jī)左搖臂8的采高進(jìn)行自主定位的同時(shí)，采用旋轉(zhuǎn)角度檢測單元四對所述采煤機(jī)右搖臂的采高進(jìn)行自主定位。同樣，需安裝對旋轉(zhuǎn)角度 θ 2進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的旋轉(zhuǎn)角度檢測單元四，且實(shí)際檢測時(shí)，旋轉(zhuǎn)角度檢測單元四將所檢測得到的旋轉(zhuǎn)角度θ 2同步傳送至控制器4，之后控制器4調(diào)用搖臂采高換算模塊且根據(jù)公式H2 =I2X sine jh2+r2，計(jì)算得出采煤機(jī)右搖臂的采高H2，并通過顯示單元5對計(jì)算得出的采煤機(jī)右搖臂的采高H2進(jìn)行同步顯示，從而完成旋轉(zhuǎn)角度檢測單元四對采煤機(jī)右搖臂的采高 H2進(jìn)行自主定位的目的。本實(shí)施例中，步驟二中同步進(jìn)行采煤機(jī)行走位置及搖臂采高自主定位之前，需先采用傾角儀對旋轉(zhuǎn)角度檢測單元三和旋轉(zhuǎn)角度檢測單元四分別進(jìn)行標(biāo)定，且旋轉(zhuǎn)角度檢測單元三和旋轉(zhuǎn)角度檢測單元四的標(biāo)定方法相同。對旋轉(zhuǎn)角度檢測單元三進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，啟動(dòng)對采煤機(jī)左搖臂8進(jìn)行升降控制的左搖臂調(diào)高機(jī)構(gòu)，且通過所述左搖臂調(diào)高機(jī)構(gòu)將采煤機(jī)左搖臂8調(diào)整至測試位置，再采用所述旋轉(zhuǎn)角度檢測單元三對當(dāng)前狀態(tài)下采煤機(jī)左搖臂8的旋轉(zhuǎn)角度θ 10進(jìn)行檢測，同時(shí)采用傾角儀對此時(shí)采煤機(jī)左搖臂8與采煤工作面之間的夾角θ 01進(jìn)行測量，之后計(jì)算得出修正值 Δθ1= θ01-θ10Ο實(shí)際使用時(shí)，所述左搖臂調(diào)高機(jī)構(gòu)為左搖臂調(diào)高液壓系統(tǒng)，所述左搖臂調(diào)高液壓系統(tǒng)包括對所述采煤機(jī)左搖臂8進(jìn)行升降控制的左調(diào)高油缸，所述左調(diào)高油缸通過液壓管路與液壓泵箱相接。對旋轉(zhuǎn)角度檢測單元四進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，啟動(dòng)對采煤機(jī)右搖臂進(jìn)行升降控制的右搖臂調(diào)高機(jī)構(gòu)，且通過所述右搖臂調(diào)高機(jī)構(gòu)將所述采煤機(jī)右搖臂調(diào)整至測試位置，再采用所述旋轉(zhuǎn)角度檢測單元四對當(dāng)前狀態(tài)下所述采煤機(jī)右搖臂的旋轉(zhuǎn)角度θ 20進(jìn)行檢測，同時(shí)采用傾角儀對此時(shí)采煤機(jī)右搖臂與采煤工作面之間的夾角θ 02進(jìn)行測量，之后計(jì)算得出修正值 Δ θ2= θ02-θ20Ο實(shí)際使用時(shí)，所述右搖臂調(diào)高機(jī)構(gòu)為右搖臂調(diào)高液壓系統(tǒng)，所述右搖臂調(diào)高液壓系統(tǒng)包括對所述采煤機(jī)右搖臂的調(diào)高進(jìn)行控制的右調(diào)高油缸，所述右調(diào)高油缸通過液壓管路與液壓泵箱相接。相應(yīng)地，步驟2032中進(jìn)行信號分析處理時(shí)，控制器4調(diào)用搖臂采高換算模塊且分別根據(jù)公式 H1 = l1Xsin(01+A Q1HhfrdPH2 = I2 Xsinp1+Δ θ 2)+h2+r2，計(jì)算得出采煤機(jī)左搖臂8的采高H1和所述采煤機(jī)右搖臂的采高H2。本實(shí)施例中，步驟2031中所述的旋轉(zhuǎn)角度檢測單元三為編碼器三2-2，且編碼器三2-2與控制器4相接；所述旋轉(zhuǎn)角度檢測單元四為編碼器四3-1，且編碼器3-1與控制器 4相接。結(jié)合圖4和圖5，實(shí)際進(jìn)行安裝時(shí)，所述編碼器一 1-2安裝在牽引軸一 1-1上且隨牽引軸一 1-1同步轉(zhuǎn)動(dòng)，編碼器二 1-3安裝在所述牽引軸二且其隨所述牽引軸二同步轉(zhuǎn)動(dòng)， 編碼器三2-2為安裝在搖臂鉸軸一 9上且對搖臂鉸軸一 9的旋轉(zhuǎn)角度θ工進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的編碼器，編碼器3-1為安裝在所述搖臂鉸軸二上且對所述搖臂鉸軸二的旋轉(zhuǎn)角度θ 2進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的編碼器。由于搖臂鉸軸一 9的旋轉(zhuǎn)角度θ工與采煤機(jī)左搖臂8的旋轉(zhuǎn)角度Q1 一致，因而編碼器三2-2檢測得出的搖臂鉸軸一 9的旋轉(zhuǎn)角度θ工便為采煤機(jī)左搖臂8的旋轉(zhuǎn)角度θ 1;同樣，編碼器3-1檢測得出的所述搖臂鉸軸二的旋轉(zhuǎn)角度θ 2便為所述采煤機(jī)右搖臂的旋轉(zhuǎn)角度θ2。本實(shí)施例中，所述編碼器一 1-2和編碼器二 1-3均為多圈編碼器，且所述編碼器三 2-2和編碼器3-1均為單圈編碼器。實(shí)際使用過程中，所述編碼器三2-2和編碼器3-1也可以均為多圈編碼器。其中，單圈編碼器和多圈編碼器都是指絕對式旋轉(zhuǎn)編碼器，絕對式旋轉(zhuǎn)編碼器可以在任何時(shí)刻，尤其是在剛上電的時(shí)刻，就能感知當(dāng)前的絕對角位置。單圈編碼器只可以感知單圈之內(nèi)的絕對角位置；多圈編碼器不僅可以感知單圈之內(nèi)的絕對角位置，而且可以感知旋轉(zhuǎn)編碼器自啟動(dòng)使用時(shí)起已經(jīng)轉(zhuǎn)過了多少圈。實(shí)際布設(shè)時(shí)，所述編碼器一 1-2與牽引軸一 1-1呈同軸布設(shè)，編碼器二 1-3與所述牽引軸二呈同軸布設(shè)，編碼器三2-2與搖臂鉸軸一 9呈同軸布設(shè)，且編碼器3-1與所述搖臂鉸軸二呈同軸布設(shè)。所述編碼器一 1-2、編碼器二 1-3、編碼器三2-2和編碼器3-1均為軸編碼器。實(shí)際進(jìn)行安裝時(shí)，所述編碼器一 1-2與牽引軸一 1-1之間通過聯(lián)軸器進(jìn)行同軸連接，所述編碼器二 1-3與所述牽引軸二之間通過聯(lián)軸器進(jìn)行同軸連接，編碼器三2-2與搖臂鉸軸一 9之間通過聯(lián)軸器進(jìn)行同軸連接，編碼器四3-1與所述搖臂鉸軸二之間通過聯(lián)軸器進(jìn)行同軸連接。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種采煤機(jī)自主定位系統(tǒng)，其特征在于包括控制器G)、對采煤機(jī)的行走位置進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的行走位置檢測單元、對采煤機(jī)左搖臂(8)的采高進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的左采高檢測單元O)、對采煤機(jī)右搖臂的采高進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的右采高檢測單元(3)以及分別與控制器(4) 相接的顯示單元( 和參數(shù)輸入單元(6)，所述行走位置檢測單元、左采高檢測單元(2)和右采高檢測單元( 均與控制器(4)相接。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種采煤機(jī)自主定位系統(tǒng)，其特征在于所述行走位置檢測單元(1)、左采高檢測單元( 和右采高檢測單元C3)與控制器(4)之間均通過CANBUS現(xiàn)場總線進(jìn)行連接。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種采煤機(jī)自主定位系統(tǒng)，其特征在于所述行走位置檢測單元為左行走位置檢測單元和/或右行走位置檢測單元；所述左行走位置檢測單元為對牽引軸一(1-1)的旋轉(zhuǎn)量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的編碼器一(1-2)，所述牽引軸一(1-1)為對所述采煤機(jī)的左行走輪進(jìn)行牽引驅(qū)動(dòng)的牽引軸，且牽引軸一(1-1)與所述左行走輪之間通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一進(jìn)行傳動(dòng)連接；所述右行走位置檢測單元為對牽引軸二的旋轉(zhuǎn)量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的編碼器二(1-3)，所述牽引軸二為對所述采煤機(jī)的右行走輪進(jìn)行牽引驅(qū)動(dòng)的牽引軸，且所述牽引軸二與所述右行走輪之間通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)二進(jìn)行傳動(dòng)連接；所述編碼器一(1- 和編碼器二(1- 均與控制器(4)相接；所述左行走輪與所述右行走輪均為齒軌輪，且所述齒軌輪與供所述采煤機(jī)行走的運(yùn)輸機(jī)上所安裝的銷排相嚙合；所述左采高檢測單元( 為對采煤機(jī)左搖臂(8)的旋轉(zhuǎn)角度θ工進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的旋轉(zhuǎn)角度檢測單元三，所述采煤機(jī)左搖臂(8)通過搖臂鉸軸一(9)安裝在所述采煤機(jī)的機(jī)身上； 所述右采高檢測單元C3)為對采煤機(jī)右搖臂的旋轉(zhuǎn)角度θ 2進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的旋轉(zhuǎn)角度檢測單元四，所述采煤機(jī)右搖臂通過搖臂鉸軸二安裝在所述采煤機(jī)的機(jī)身上；所述旋轉(zhuǎn)角度θ工為采煤機(jī)左搖臂(8)與采煤工作面之間的夾角，所述采煤機(jī)右搖臂的旋轉(zhuǎn)角度θ2為所述采煤機(jī)右搖臂與采煤工作面之間的夾角。
4.一種利用如權(quán)利要求3所述系統(tǒng)進(jìn)行自主定位的采煤機(jī)自主定位方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一、初始參數(shù)輸入通過參數(shù)輸入單元(6)輸入行走位置檢測初始參數(shù)、左采高檢測初始參數(shù)、右采高檢測初始參數(shù)和所述運(yùn)輸機(jī)距采煤工作面的距離Ltl ；當(dāng)所述行走位置檢測單元為左行走位置檢測單元或右行走位置檢測單元時(shí)，所述行走位置檢測初始參數(shù)為左行走位置檢測初始參數(shù)或右行走位置檢測初始參數(shù)；當(dāng)所述行走位置檢測單元為左行走位置檢測單元和右行走位置檢測單元時(shí)，所述行走位置檢測初始參數(shù)包括左行走位置檢測初始參數(shù)和右行走位置檢測初始參數(shù)；所述左行走位置檢測初始參數(shù)包括編碼器一(1-2)的分辨率P1、減速Ki1和所述齒軌輪的分度圓周長c，所述右行走位置檢測初始參數(shù)包括編碼器二(1- 的分辨率P2、減速比 i2和所述齒軌輪的分度圓周長c，所述左采高檢測初始參數(shù)包括采煤機(jī)左搖臂(8)的長度 I1、搖臂鉸軸一(9)中心軸線的高度Ii1和安裝在采煤機(jī)左搖臂(8)上的左滾筒的半徑巧，所述右采高檢測初始參數(shù)包括所述采煤機(jī)右搖臂的長度I2、所述搖臂鉸軸二中心軸線的高度 Ii2和安裝在采煤機(jī)左搖臂(8)上的右滾筒的半徑r2 ；其中，減速比I1 =牽引軸一(1-1)與所述左行走輪之間的轉(zhuǎn)速比，減速比i2 =牽引軸二與所述右行走輪之間的轉(zhuǎn)速比； 步驟二、同步進(jìn)行采煤機(jī)行走位置及搖臂采高自主定位，其自主定位過程如下當(dāng)采用左行走位置檢測單元或右行走位置檢測單元對采煤機(jī)行走位置進(jìn)行自主定位時(shí)，其定位過程包括以下步驟.2011、信號采集同步啟動(dòng)分別對牽引軸一(1-1)和牽引軸二進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的左牽引電機(jī)和右牽引電機(jī)后，通過所述左牽引電機(jī)和右牽引電機(jī)帶動(dòng)所述采煤機(jī)在所述運(yùn)輸機(jī)上行走；且所述采煤機(jī)在所述運(yùn)輸機(jī)上行走過程中，所述編碼器一(1- 對牽引軸一(1-1)的旋轉(zhuǎn)量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測或編碼器二(1- 對所述牽引軸二的旋轉(zhuǎn)量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，且編碼器一 (1-2)或編碼器二(1- 將輸出的旋轉(zhuǎn)量信號同步發(fā)送至控制器；.2012、信號分析處理控制器(4)調(diào)用行走位移計(jì)算模塊且根據(jù)公式S1= Ii1+ (P1Xi1)※(或^ = n2+ (P2Xi2) X c，計(jì)算得出所述采煤機(jī)在所述運(yùn)輸機(jī)上的行走位移 31或& ；式中，ηι為編碼器一(1-2)實(shí)時(shí)輸出的旋轉(zhuǎn)量信號，n2為編碼器二(1-3)實(shí)時(shí)輸出的旋轉(zhuǎn)量信號；.2013、行走位置換算控制器(4)調(diào)用行走位置換算模塊且根據(jù)公式L1= Ltl-S1或L2 = L0-S2,計(jì)算得出所述采煤機(jī)距采煤工作面的距離L1或L2 ；當(dāng)采用左行走位置檢測單元和右行走位置檢測單元對采煤機(jī)行走位置進(jìn)行自主定位時(shí)，步驟一中進(jìn)行初始參數(shù)輸入時(shí)還需輸入位移差上限值Δ S，且其定位過程包括以下步驟.2021、信號采集同步啟動(dòng)分別對牽引軸一(1-1)和牽引軸二進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的左牽引電機(jī)和右牽引電機(jī)后，通過所述左牽引電機(jī)和右牽引電機(jī)帶動(dòng)所述采煤機(jī)在所述運(yùn)輸機(jī)上行走；且所述采煤機(jī)在所述運(yùn)輸機(jī)上行走過程中，所述編碼器一(1- 和編碼器二(1- 分別對牽引軸一(1-1)和牽引軸二的旋轉(zhuǎn)量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，并將輸出的旋轉(zhuǎn)量信號同步發(fā)送至控制器⑷；.2022、信號分析處理控制器(4)調(diào)用行走位移計(jì)算模塊且分別根據(jù)公式S1= Ii1+ (P1Xi1) = n2+ (P2Xi2) Xc，計(jì)算得出所述采煤機(jī)在所述運(yùn)輸機(jī)上的行走位移 S1和& ；式中A1為編碼器一(1-2)實(shí)時(shí)輸出的旋轉(zhuǎn)量信號，n2為編碼器二(1-3)實(shí)時(shí)輸出的旋轉(zhuǎn)量信號；.2023、行走位置差值比較控制器(4)調(diào)用差值比較模塊對IsiI2I和AS進(jìn)行差值比較，且當(dāng)S1-S2彡Δ S時(shí)，進(jìn)入步驟20M;否則，控制器(4)發(fā)生報(bào)警提示；.2024、行走位置換算控制器(4)調(diào)用行走位置換算模塊且分別根據(jù)公式L1= L0-S1和 L2 = Ltl-S2,計(jì)算得出所述采煤機(jī)距采煤工作面的距離L1和L2 ；采用旋轉(zhuǎn)角度檢測單元三和旋轉(zhuǎn)角度檢測單元四進(jìn)行搖臂采高定位時(shí)，其定位過程如下.2031、信號采集所述旋轉(zhuǎn)角度檢測單元三和旋轉(zhuǎn)角度檢測單元四分別對旋轉(zhuǎn)角度θ工和旋轉(zhuǎn)角度θ 2進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，并將所檢測信號同步發(fā)送至控制器；.2032、信號分析處理控制器(4)調(diào)用搖臂采高換算模塊且分別根據(jù)公式H1= I1Xsin θ 1+h1+ri和H2 = I2Xsin θ 2+h2+r2，計(jì)算得出采煤機(jī)左搖臂⑶的采高H1和所述采煤機(jī)右搖臂的采高H2;步驟三、結(jié)果輸出控制器(4)將步驟2013中計(jì)算得出的所述采煤機(jī)距采煤工作面的距離1^或1^2通過顯示單元( 進(jìn)行同步顯示，或者將步驟2023中計(jì)算得出的所述采煤機(jī)距采煤工作面的距離L1和L2通過顯示單元( 進(jìn)行同步顯示；同時(shí)，通過顯示單元(5)對步驟2032中計(jì)算得出的采煤機(jī)左搖臂(8)的采高H1和所述采煤機(jī)右搖臂的采高H2進(jìn)行同步顯不。
5.按照權(quán)利要求4所述的一種采煤機(jī)自主定位方法，其特征在于步驟2031中所述的旋轉(zhuǎn)角度檢測單元三為編碼器三0-2)，所述旋轉(zhuǎn)角度檢測單元四為編碼器四(3-1)。
6.按照權(quán)利要求4或5所述的一種采煤機(jī)自主定位方法，其特征在于步驟二中同步進(jìn)行采煤機(jī)行走位置及搖臂采高自主定位之前，需先采用傾角儀對旋轉(zhuǎn)角度檢測單元三和旋轉(zhuǎn)角度檢測單元四分別進(jìn)行標(biāo)定，且旋轉(zhuǎn)角度檢測單元三和旋轉(zhuǎn)角度檢測單元四的標(biāo)定方法相同；對旋轉(zhuǎn)角度檢測單元三進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，啟動(dòng)對采煤機(jī)左搖臂(8)進(jìn)行升降控制的左搖臂調(diào)高機(jī)構(gòu)，且通過所述左搖臂調(diào)高機(jī)構(gòu)將采煤機(jī)左搖臂(8)調(diào)整至測試位置，再采用所述旋轉(zhuǎn)角度檢測單元三對當(dāng)前狀態(tài)下采煤機(jī)左搖臂(8)的旋轉(zhuǎn)角度θ 1(|進(jìn)行檢測，同時(shí)采用傾角儀對此時(shí)采煤機(jī)左搖臂(8)與采煤工作面之間的夾角θ Μ進(jìn)行測量，之后計(jì)算得出修正值 Δ θ i = θ 01- θ 10 ；對旋轉(zhuǎn)角度檢測單元四進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，啟動(dòng)對采煤機(jī)右搖臂進(jìn)行升降控制的右搖臂調(diào)高機(jī)構(gòu)，且通過所述右搖臂調(diào)高機(jī)構(gòu)將所述采煤機(jī)右搖臂調(diào)整至測試位置，再采用所述旋轉(zhuǎn)角度檢測單元四對當(dāng)前狀態(tài)下所述采煤機(jī)右搖臂的旋轉(zhuǎn)角度θ 2(|進(jìn)行檢測，同時(shí)采用傾角儀對此時(shí)采煤機(jī)右搖臂與采煤工作面之間的夾角θ μ進(jìn)行測量，之后計(jì)算得出修正值 Δ 9 2 = 9 02" 9 20 ；步驟2032中進(jìn)行信號分析處理時(shí)，控制器(4)調(diào)用搖臂采高換算模塊且分別根據(jù)公式 H1 = I1Xsir^ θ 1+Δ Q1Hh^rJPH2 = I2 X sin (θ 2+Δ θ 2)+h2+r2，計(jì)算得出采煤機(jī)左搖臂 (8)的采高H1和所述采煤機(jī)右搖臂的采高H2。
7.按照權(quán)利要求5所述的一種采煤機(jī)自主定位方法，其特征在于所述編碼器一(1-2) 安裝在牽引軸一(1-1)上且隨牽引軸一(1-1)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，編碼器二(1-3)安裝在所述牽引軸二且其隨所述牽引軸二同步轉(zhuǎn)動(dòng)，編碼器三(2- 為安裝在搖臂鉸軸一(9)上且對搖臂鉸軸一(9)的旋轉(zhuǎn)角度Q1進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的編碼器，編碼器四(3-1)為安裝在所述搖臂鉸軸二上且對所述搖臂鉸軸二的旋轉(zhuǎn)角度θ 2進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的編碼器。
8.按照權(quán)利要求5所述的一種采煤機(jī)自主定位方法，其特征在于所述編碼器一(1-2) 和編碼器二(1- 均為多圈編碼器，且所述編碼器三(2- 和編碼器四(3-1)均為單圈編碼器或多圈編碼器。
9.按照權(quán)利要求7所述的一種采煤機(jī)自主定位方法，其特征在于所述編碼器一(1-2) 與牽引軸一(1-1)呈同軸布設(shè)，編碼器二(1- 與所述牽引軸二呈同軸布設(shè)，編碼器三 (2-2)與搖臂鉸軸一(9)呈同軸布設(shè)，且編碼器四(3-1)與所述搖臂鉸軸二呈同軸布設(shè)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采煤機(jī)自主定位系統(tǒng)及其自主定位方法，其自主定位系統(tǒng)包括控制器、對采煤機(jī)的行走位置進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的行走位置檢測單元、對采煤機(jī)左搖臂的采高進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的左采高檢測單元、對采煤機(jī)右搖臂的采高進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的右采高檢測單元以及分別與控制器相接的顯示單元和參數(shù)輸入單元；其自主定位方法包括步驟一、初始參數(shù)輸入；二、同步進(jìn)行采煤機(jī)行走位置及搖臂采高自主定位；三、結(jié)果輸出。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理、使用操作簡便、實(shí)現(xiàn)方便且使用效果好、定位精度高，能自動(dòng)完成采煤機(jī)行走位置和搖臂采高的精準(zhǔn)定位，有效解決了現(xiàn)有采煤機(jī)存在的自動(dòng)化及智能化程度較低、不具備自主定位功能、勞動(dòng)強(qiáng)度較高、使用效果較差等多種實(shí)際問題。
文檔編號G01B21/16GK102287186SQ20111019909
公開日2011年12月21日 申請日期2011年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月16日
發(fā)明者吳海雁, 孫永峰, 惠萬里 申請人:西安煤礦機(jī)械有限公司