【摘要】：隨著煤礦開采環(huán)境愈發(fā)惡劣,對地下無人采掘技術(shù)提出了更高的要求,而實(shí)現(xiàn)地下無人采掘的關(guān)鍵就是研究適合我國礦山特點(diǎn)的采掘裝備自動化控制技術(shù),其中高精度跟蹤定位技術(shù)可以準(zhǔn)確實(shí)時(shí)獲取采煤機(jī)在三維空間內(nèi)的作業(yè)位置與姿態(tài)信息,是實(shí)現(xiàn)采掘裝備自動化控制的前提和基礎(chǔ)。當(dāng)前研究比較廣泛的采煤機(jī)定位技術(shù)是慣導(dǎo)技術(shù),其具有連續(xù)性好,精度高等特點(diǎn),但是由于累計(jì)誤差的存在,所以需要在采煤機(jī)工作至刮板輸送機(jī)機(jī)頭時(shí),對采煤機(jī)的位置進(jìn)行校準(zhǔn)定位。本文研究基于激光掃描技術(shù)的采煤機(jī)精確定位方法和技術(shù),以期為采煤機(jī)在工作面刮板輸送機(jī)機(jī)頭時(shí)提供精準(zhǔn)的校準(zhǔn)參考。提出了利用前方三角交匯原理與扇面激光掃描方式結(jié)合的采煤機(jī)定位方法,推導(dǎo)了雙基站的定位原理,搭建了基于激光掃描技術(shù)的采煤機(jī)精確定位原理樣機(jī)。通過分析定位實(shí)驗(yàn)結(jié)果,并根據(jù)綜采工作面實(shí)際工況條件,對基站安裝偏差影響、接收器尺寸影響、基站水平度影響的誤差進(jìn)行分析。本文主要工作與研究結(jié)果如下:1)介紹了基于激光掃描技術(shù)的采煤機(jī)定位基本理論,推導(dǎo)了基于雙基站接收器位置的計(jì)算公式;從井下環(huán)境以及不同基站區(qū)分的角度,分析了基站轉(zhuǎn)臺上所發(fā)射出的扇面激光的水平偏轉(zhuǎn)角度α與垂直偏轉(zhuǎn)角度θ;利用時(shí)間信號規(guī)律區(qū)分不同基站與不同扇面激光;依據(jù)綜采工作面實(shí)際工況分析了基站的最優(yōu)布置。2)在基于激光掃描技術(shù)的采煤機(jī)定位的基本理論基礎(chǔ)上,給出了基于激光掃描技術(shù)的采煤機(jī)精確定位系統(tǒng)的整體技術(shù)方案:設(shè)計(jì)基于激光掃描技術(shù)的定位基站,包括符合綜采面特征的θ與α角度的實(shí)現(xiàn)方式、基站的電氣安排、零位信號的發(fā)射裝置;接收器以及接收電路的設(shè)計(jì)與制作;接收器接收信號程序以及坐標(biāo)計(jì)算的總體框架的設(shè)計(jì)。3)基于激光掃描技術(shù)的采煤機(jī)定位技術(shù)的雙基站定位接收器實(shí)驗(yàn),X軸上的誤差為0.030m~0.116m,Y軸上的誤差為0.053m~0.093m,Z軸上的誤差為0.043m~0.129m;分析基站的安裝誤差及接收器尺寸大小對定位精度的影響并且推導(dǎo)誤差的大小,并對數(shù)據(jù)進(jìn)行修正后,X軸的誤差范圍為0.014m~0.082m,Y軸的誤差范圍為0.029~0.085m,Z軸最大誤差為0.083m,三維定位精度為0.098759m,單位距離三維定位精度為0.013173m/m;針對基站轉(zhuǎn)臺的傾斜度,建立利用水平尺測量近似傾斜程度的理論模型。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD632.1

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本文編號：2540619