[发明专利]无人工作面采煤机自动记忆割煤自主定位装置测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采煤机定位装置测试的方法，具体是一种煤矿无人工作面采煤机自动记忆割煤自主定位装置测试的方法。

背景技术

目前，可用于定位、导航的技术与设备较多，技术也日渐成熟。例如无线电导航、卫星定位、天文导航、地理信息辅助导航、惯性技术、航位推算（DR）、地球物理参数辅助导航以及两种以上导航系统的组合，如GPS/DR、GPS/MM、GPS/DR/MM等组合方式，此时，卡尔曼滤波成为组合定位信息融合的标准算法，并衍生大量的改进算法，提高了融合精度、容错性和适应性，随后发展了以神经网络、模糊计算和遗传算法等为主要内容的计算智能控制方法，车辆导航定位取得迅速发展，并已进入实用阶段，为促进地表目标定位技术的发展积累不少经验。但是，无线电导航、卫星定位、天文导航需要借助于外部信息，由于煤矿井下环境特殊，信号无法穿透地面，致使多数定位导航装置在井下均不能正常有效应用。

我国煤矿开采要走出安全高效自动化开采的困境，须大力发展“数字矿山”，因此，采用少人、无人的自动化采矿成为了采矿界研究的热点，无人工作面采煤技术是解决煤炭行业安全生产和可持续发展的重要途径，而采煤机及其他移动设备的定位导航技术作为其中的关键技术，引起了各界研究人员的关注。针对煤矿井下特殊环境，无线电导航、天文导航、卫星定位需要借助于外部力量，都有其局限性，在井下复杂条件下无法正常应用；另外采煤机工作环境复杂、恶劣，煤岩性质、采煤路线不断变化，引起采煤机外部载荷不均匀变化，对采煤机运动造成各种扰动，改变了采煤机运动状态，再加上时间因素，要确定某一时刻采煤机运动状态参数以及控制采煤机的运行将极其困难。

发明内容

技术问题：为了克服现有煤矿无人工作面采煤机自动记忆割煤时自主定位技术的不足，本发明提供一种思路简单、运算合理和自动化程度高，生产效益、安全性和可靠性好，可实现采煤机自主定位装置适用性、可靠性和精确性进行测试的无人工作面采煤机自动记忆割煤自主定位装置测试方法。

技术方案：本发明的目的通过如下技术方案实现：首先进行无人工作面采煤机自动记忆割煤的自主定位装置的测试试验；其次根据测试试验的内容和步骤，确定采煤机割煤的测试路线；最后通过采集的测试数据结果对自主定位装置的适用性、可靠性和精确性进行分析；具体步骤如下：

（1）无人工作面采煤机自动记忆割煤的自主定位装置测试的试验仪器的安装：首先在采煤机试验模型中部安装IMU惯性测量组件，其内部安装三个测量方向相互垂直的陀螺仪和加速度计，故构建动载坐标系OXYZ，采煤机沿刮板输送机轨道方向的运动可由X轴向的加速度计测量，积分运算后可获得速度和位移信息；机身的转动量可由Z轴上的陀螺仪测量，可用于判断采煤机进出刀段的位置；X轴上的陀螺仪可检测采煤机的倾斜角度，与煤层的走向对比后可辅助调整采高；Y轴上的陀螺仪可测量刮板输送机的起伏，以此可反映工作面底板的高低及平整度；并在刮板输送机试验模型上安装里程计，包括将霍尔传感器安装于驱动齿轮上，驱动齿轮上嵌有磁环，磁环是用铁氧体磁粉和树脂混合后，通过注射成型工艺成型并充磁的磁体，其上共有8个磁极，效果等同于在驱动齿轮圆周上布置了8个磁铁块，下方的齿轨轮与行走轮固定连接，行走轮上包裹摩擦极佳的橡胶材料，尽量减少与模拟轨道间因打滑产生的误差；

（2）自主定位装置测试的试验内容：首先对采煤机沿无人工作面自动记忆割煤运行路线进行简化，规划测试装置的运行路线，以模拟采煤机在现场无人工作面内的运行，试验需采集陀螺仪、加速度计和里程计计数器输出的数据，并记录运行路线特征，便于和后期数据处理结果进行对比分析；其次将现场三维空间简化为二维空间，结合Z轴陀螺仪、X轴加速度计和里程计三个传感器的输出，对水平面内的系统定位效果进行试验研究；