RU2681006C1 - Automatic control system of a cutting machine and control method based on machine vision and sensors interaction - Google Patents
Automatic control system of a cutting machine and control method based on machine vision and sensors interaction Download PDFInfo
- Publication number
- RU2681006C1 RU2681006C1 RU2018132819A RU2018132819A RU2681006C1 RU 2681006 C1 RU2681006 C1 RU 2681006C1 RU 2018132819 A RU2018132819 A RU 2018132819A RU 2018132819 A RU2018132819 A RU 2018132819A RU 2681006 C1 RU2681006 C1 RU 2681006C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drill string
- working
- platform
- drilling machine
- automatic
- Prior art date
Links
- 230000003993 interaction Effects 0.000 title claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000011161 development Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 68
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 21
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 230000007723 transport mechanism Effects 0.000 claims description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 3
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000004397 blinking Effects 0.000 claims description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- 240000006240 Linum usitatissimum Species 0.000 description 1
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C35/00—Details of, or accessories for, machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam, not provided for in groups E21C25/00 - E21C33/00, E21C37/00 or E21C39/00
- E21C35/24—Remote control specially adapted for machines for slitting or completely freeing the mineral
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
- E21B19/18—Connecting or disconnecting drill bit and drilling pipe
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C27/00—Machines which completely free the mineral from the seam
- E21C27/20—Mineral freed by means not involving slitting
- E21C27/22—Mineral freed by means not involving slitting by rotary drills with breaking-down means, e.g. wedge-shaped drills, i.e. the rotary axis of the tool carrier being substantially perpendicular to the working face, e.g. MARIETTA-type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION
ОБЛАСТЬ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к системе управления подземной врубовой машины, применяющейся при разработке месторождений угля шахтным способом, в частности, к автоматической системе управления и способу управления врубовой машиной на основе машинного зрения и взаимодействия датчиков. The present invention relates to a control system for an underground cutting machine used in the development of coal deposits by a mine method, in particular, to an automatic control system and a method for controlling a cutting machine based on machine vision and sensor interaction.
СУЩЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИEXISTING BACKGROUND
По всей территории Китая в большом количестве встречаются тонкие и сверхтонкие угольные пласты. Однако в настоящее время уровень механизации разработки тонких и сверхтонких угольных пластов относительно невысок. Врубовая машина – это устройство, специально предназначенное для разработки тонких и сверхтонких угольных пластов, которое широко применяется благодаря таким преимуществам, как небольшая длина корпуса при значительной мощности. Однако, в настоящее время подъемные работы с бурильной колонной врубовых машин все еще ведутся с использованием однопутного подъемника, подсоединение выполняется в ручном режиме, а все настройки после наращивания осуществляются с использованием механизма на основе храповика и гидравлического цилиндра. Точность регулирования при этом невысока, опускание бурильной колонны занимает много времени, что приводит к снижению эффективности добычи. Также как в Китае, так и за рубежом ведется не так много исследований автоматического управления и регулирования врубовой машины бурового типа. По сравнению с такими устройствами, как современные подземные врубовые машины и горнопроходческие комбайны, врубовая машина бурового типа не обладает достаточным уровнем механизации. Технологический процесс добычи угля с помощью врубовой машины бурового типа не обеспечивает достаточный выход угля, отличается повышенным уровнем энергопотребления и недостаточной эффективностью использования материальных и человеческих ресурсов при разработке тонких и сверхтонких пластов. Thin and ultrathin coal seams are found in large numbers throughout China. However, at present, the level of mechanization of the development of thin and ultra-thin coal seams is relatively low. The cutting machine is a device specially designed for the development of thin and ultra-thin coal seams, which is widely used due to such advantages as a small body length with considerable power. However, at present, lifting work with a drill string of cutting machines is still using a single-track lift, the connection is manual, and all settings after building are carried out using a ratchet-based mechanism and a hydraulic cylinder. At the same time, the control accuracy is low, lowering the drill string takes a lot of time, which leads to a decrease in production efficiency. Also, both in China and abroad, not so much research is being done into the automatic control and regulation of the cutting type drilling machine. Compared to devices such as modern underground logging machines and mining combines, the logging drilling machine does not have a sufficient level of mechanization. The technological process of coal mining using a cutting machine of a drilling type does not provide a sufficient yield of coal, is characterized by an increased level of energy consumption and insufficient efficiency of the use of material and human resources in the development of thin and ultra-thin formations.
Таким образом, разработка автоматической системы управления врубовой машиной на основе машинного зрения и взаимодействия датчиков с относительно высоким уровнем интеграции, позволяющей обеспечить автоматическое наращивание бурильной колонны и вести технологический процесс без человеческого участия, является актуальной. Thus, the development of an automatic cutting machine control system based on machine vision and sensor interaction with a relatively high level of integration, which allows for automatic extension of the drill string and conduct the process without human involvement, is relevant.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Задачи изобретения: Для того, чтобы сгладить недостатки существующего уровня техники, настоящее изобретение предлагает автоматическую систему управления врубовой машиной на основе машинного зрения и взаимодействия датчиков с относительно высоким уровнем интеграции, позволяющую обеспечить автоматическое наращивание бурильной колонны и вести технологический процесс без человеческого участия, что приведет к увеличению надежности работы и сокращению эксплуатационных расходов. Objectives of the invention: In order to alleviate the disadvantages of the existing prior art, the present invention provides an automatic cutting machine control system based on machine vision and interaction of sensors with a relatively high level of integration, which allows for automatic extension of the drill string and conduct the process without human intervention, which will lead to to increase reliability and reduce operating costs.
Технические решения: Для достижения заявленных задач в настоящем изобретении применяются следующие технические решения:Technical solutions: To achieve the stated objectives in the present invention, the following technical solutions are applied:
Автоматическая система управления врубовой машины на основе машинного зрения и взаимодействия датчиков состоит из основного корпуса врубовой машины, автоматической транспортной системы бурильной колонны и автоматической системы присоединения бурильной колонны, при этом, The automatic control system of the cutting machine based on machine vision and the interaction of sensors consists of the main body of the cutting machine, an automatic transport system of the drill string and an automatic system for connecting the drill string,
основной корпус врубовой машины включает в себя раму буровой машины, боковой опорный механизм, подъемный механизм буровой машины, поворотную платформу бурильной колонны, платформу для продвижения бурильной колонны, рабочую бурильную колонну и опору рабочей бурильной колонны, при этом основной корпус врубовой машины способен перемещаться внутри своей выработки;the main body of the cutting machine includes the frame of the drilling machine, the side support mechanism, the lifting mechanism of the drilling machine, the rotary platform of the drill string, the platform for advancing the drill string, the working drill string and the support of the working drill string, while the main body of the cutting machine is able to move inside development;
рама буровой машины горизонтально расположена на подъемном механизме буровой машины, который предназначен для создания опоры для рамы буровой машины и регулировки ее высоты; боковой опорный механизм включает в себя две пары боковых опорных гидравлических цилиндров, при этом каждая пара боковых опорных гидравлических цилиндров имеет опорный элемент, включающий в себя два телескопических конца; два опорных элемента расположены горизонтально перед рамой буровой машины и за ней соответственно, обеспечивая тем самым поперечную опору и фиксацию рамы буровой машины; платформа для продвижения бурильной колонны расположена на раме буровой машины, а поворотная платформа бурильной колонны – на платформе для продвижения бурильной колонны; рабочая бурильная колонна горизонтально подсоединена к поворотной платформе бурильной колонны таким образом, что поворотная платформа вращает рабочую бурильную колонну, а платформа для продвижения приводит в движение поворотную платформу, в результате чего рабочая бурильная колонна делает поперечную зарубку в стене выработки; опора рабочей бурильной колонны расположена телескопически на раме буровой машины и предназначена для фиксации рабочей бурильной колонны при наращивании;the drilling machine frame is horizontally located on the lifting mechanism of the drilling machine, which is designed to create support for the drilling machine frame and adjust its height; the side support mechanism includes two pairs of side support hydraulic cylinders, each pair of side support hydraulic cylinders having a support member including two telescopic ends; two supporting elements are arranged horizontally in front of and behind the frame of the drilling machine, thereby providing lateral support and fixing the frame of the drilling machine; a platform for promoting the drill string is located on the frame of the drilling machine, and the rotary platform of the drill string is located on the platform for promoting the drill string; the working drill string is horizontally connected to the rotary platform of the drill string so that the rotary platform rotates the working drill string, and the advance platform drives the rotary platform, resulting in the working drill string making a transverse notch in the working wall; the support of the working drill string is located telescopically on the frame of the drilling machine and is designed to fix the working drill string when building;
автоматическая транспортная система бурильной колонны включает в себя подающий гидравлический цилиндр бурильной колонны, подающую платформу бурильной колонны, наращиваемую бурильную колонну, подъемный гидравлический цилиндр и цифровой сигнальный процессор (ЦСП); подающая платформа бурильной колонны расположена перед рамой буровой машины или за ней вдоль длины выработки, при этом подающая платформа соединена с подающим гидравлическим цилиндром, который приводит подающую платформу в движение, в результате чего она продвигается по выработке; наращиваемая бурильная колонна горизонтально поперечно расположена на подающей платформе бурильной колонны с помощью подъемного гидравлического цилиндра, а высота наращиваемой бурильной колонны регулируется подъемным гидравлическим цилиндром; на опоре рабочей бурильной колонны и подъемного гидравлического цилиндра установлены датчики перемещения, а на раме буровой машины установлен предельный выключатель; датчики перемещения и предельный выключатель соединены с ЦСП, а соосность наращиваемой бурильной колонны рабочей бурильной колонне обеспечивается за счет регулирования положения с помощью датчиков перемещения и предельного выключателя; an automatic drill string transport system includes a drill stem hydraulic cylinder, a drill stem platform, an expandable drill string, a lift hydraulic cylinder and a digital signal processor (DSP); the feed platform of the drill string is located in front of the frame of the drilling machine or behind it along the length of the excavation, while the feed platform is connected to the feed hydraulic cylinder, which drives the feed platform in motion, as a result of which it moves along the development; the drill string is horizontally transversely located on the feed platform of the drill string using a lifting hydraulic cylinder, and the height of the drill string is regulated by a lifting hydraulic cylinder; displacement sensors are installed on the support of the working drill string and the lifting hydraulic cylinder, and a limit switch is installed on the frame of the drilling machine; displacement sensors and a limit switch are connected to the DSP, and the alignment of the drill string to the working drill string is ensured by position control using displacement sensors and a limit switch;
автоматическая система присоединения бурильной колонны включает в себя телескопическую руку-робота и бинокулярную камеру на приборах с зарядовой связью (ПЗС), при этом телескопическая рука-робот расположена на поворотной платформе бурильной колонны, а бинокулярная камера ПЗС крепится к верхнему концу телескопической руки-робота; расположение по периферии наращиваемой бурильной колонны регулируется с помощью поворотного двигателя, а автоматическое присоединение наращиваемой бурильной колонны к рабочей обеспечивается за счет визуального позиционирования.the automatic drill string attachment system includes a telescopic arm-robot and a binocular camera on charge-coupled devices (CCD), while the telescopic arm-robot is located on the rotary platform of the drill string, and the binocular camera CCD is attached to the upper end of the telescopic arm-robot; the location on the periphery of the drill string is adjusted using a rotary engine, and the automatic attachment of the drill string to the worker is ensured by visual positioning.
Предпочтительно, основной корпус врубовой машины перемещается внутри выработки за счет использования гусеничного транспортного механизма, при этом в нижней части подъемного механизма буровой машины имеются полозья, а рама буровой машины опирается на гусеничные ленты транспортного механизма с помощью полозьев. Preferably, the main body of the cutting machine is moved inside the mine through the use of a caterpillar transport mechanism, while the lower part of the lifting mechanism of the drilling machine has skids, and the frame of the drilling machine is supported by caterpillars of the transport mechanism using skids.
Предпочтительно, на обоих концах левого и правого краев рамы буровой машины имеется инфракрасный датчик, а расстояние между врубовой машиной бурового типа и окружностью выработки определяется инфракрасным датчиком в режиме реального времени, что обеспечивает безопасность продвижения врубовой машины. Preferably, there is an infrared sensor at both ends of the left and right edges of the frame of the drilling machine, and the distance between the cutting machine of the drilling type and the working circumference is determined by the infrared sensor in real time, which ensures the safety of the cutting machine.
Предпочтительно, на поворотной платформе бурильной колонны имеется поворотный двигатель и подмоторный кронштейн, с помощью которого поворотный двигатель крепится к платформе для продвижения бурильной колонны. Preferably, on the rotary platform of the drill string there is a rotary engine and an engine mount with which the rotary engine is attached to the platform to advance the drill string.
Предпочтительно, количество поворотных двигателей соответствует количеству рабочих бурильных колонн, а количество телескопических рук-роботов соответствует количеству поворотных двигателей. Preferably, the number of rotary engines corresponds to the number of working drillstrings, and the number of telescopic robots corresponds to the number of rotary engines.
Предпочтительно, на соединительном конце рабочей бурильной колонны и на конце наращиваемой бурильной колонны, ближайшем к поворотному двигателю, имеется по первому соединительному устройству, а на выходном конце поворотного двигателя и на конце наращиваемой бурильной колонны, ближайшем к рабочей бурильной колонне, имеется по второму соединительному устройству, при этом первое и второе соединительные устройства имеют цилиндрическую форму, а их внешние торцевые поверхности оснащены трехкулачковым выпукло-вогнутым блоком; противоположные трехкулачковые выпукло-вогнутые блоки стыкуются друг с другом, а на цилиндрических поверхностях первого и второго соединительных устройств имеются по три позиционирующих цилиндра, распределенных через равные промежутки по окружности; центральная ось позиционирующего цилиндра первого соединительного устройства параллельна центральной оси выпуклого блока в составе трехкулачкового выпукло-вогнутого блока первого соединительного устройства, центральная ось позиционирующего цилиндра второго соединительного устройства параллельна центральной оси выпуклого блока в составе трехкулачкового выпукло-вогнутого блока второго соединительного устройства, а центральные оси позиционирующих цилиндров с обоих концов наращиваемой бурильной колонны параллельны друг другу. Соединительное устройство обеспечивает бесшовное соединение бурильной колонны для любого рабочего угла. Preferably, at the connecting end of the working drill string and at the end of the drillable drill string closest to the rotary engine, there is a first connecting device, and at the output end of the rotary engine and at the end of the drillable drill string closest to the working drill string there is a second connecting device while the first and second connecting devices have a cylindrical shape, and their outer end surfaces are equipped with a three-jaw convex-concave block; opposite three-jaw convex-concave blocks are joined to each other, and on the cylindrical surfaces of the first and second connecting devices there are three positioning cylinders distributed at regular intervals around the circumference; the central axis of the positioning cylinder of the first connecting device is parallel to the central axis of the convex block in the three-jaw convex-concave block of the first connecting device, the central axis of the positioning cylinder of the second connecting device is parallel to the central axis of the convex block in the three-jaw convex-concave block of the second connecting device, and the central axes of the positioning the cylinders at both ends of the drill string are parallel to each other. The connecting device provides a seamless connection of the drill string for any working angle.
Предпочтительно, телескопическая рука-робот установлена на подмоторном кронштейне, при этом телескопическая рука-робот включает в себя первый серводвигатель, второй серводвигатель, третий серводвигатель, четвертый серводвигатель, пятый серводвигатель и шестой серводвигатель; первый серводвигатель обеспечивает вращение телескопической руки-робота в горизонтальной плоскости, второй серводвигатель и третий серводвигатель поднимают и опускают телескопическую руку-робота, четвертый серводвигатель вращает телескопическую руку-робота по окружности, пятый серводвигатель выдвигает и отодвигает телескопическую руку-робота, а шестой серводвигатель вращает бинокулярную камеру ПЗС, которая крепится к телескопической руке-роботу. Preferably, the telescopic arm-robot is mounted on a motor arm, wherein the telescopic arm-robot includes a first servomotor, a second servomotor, a third servomotor, a fourth servomotor, a fifth servomotor and a sixth servomotor; the first servomotor rotates the telescopic arm of the robot in a horizontal plane, the second servomotor and the third servomotor raise and lower the telescopic arm of the robot, the fourth servomotor rotates the telescopic arm of the robot in a circle, the fifth servomotor extends and pushes the telescopic arm of the robot, and the sixth servomotor rotates the binocular a CCD camera that attaches to a telescopic robot arm.
Предпочтительно, бинокулярная камера ПЗС имеет функцию мигания, а благодаря периодическому миганию бинокулярная камера ПЗС не забивается пылью в процессе работы. Preferably, the CCD binocular camera has a blinking function, and due to periodic flashing, the CCD binocular camera does not become clogged with dust during operation.
Предпочтительно, автоматическая система присоединения бурильной колонны также включает в себя карту захвата изображений, промышленный персональный компьютер, исполнительный программируемый логический контроллер (ПЛК) и электрогидравлический пропорциональный клапан; данные, полученные картой захвата изображений с бинокулярной камеры ПЗС, передаются на промышленный персональный компьютер для обработки, промышленный персональный компьютер посылает на исполнительный контроллер ПЛК сигнал об открытии электрогидравлического пропорционального клапана, в результате чего выполняется вращение поворотного двигателя и, соответственно, стыковка между выходным концом поворотного двигателя и наращиваемой бурильной колонны. Preferably, the automatic drill string attachment system also includes an image capture card, an industrial personal computer, an executive programmable logic controller (PLC), and an electro-hydraulic proportional valve; the data obtained by the image capture card from the CCD binocular camera is transmitted to the industrial personal computer for processing, the industrial personal computer sends a signal to the PLC executive controller to open the electro-hydraulic proportional valve, as a result of which the rotary motor rotates and, accordingly, the docking between the output end of the rotary engine and stackable drill string.
Автоматический способ управления врубовой машиной на основе машинного зрения и взаимодействия датчиков, который включает в себя следующие этапы:An automatic way to control a cutting machine based on machine vision and sensor interaction, which includes the following steps:
этап А: приведение основного корпуса врубовой машины в исходное рабочее положение внутри выработки с помощью гусеничного транспортного механизма, получение данных о расстоянии между врубовой машиной и окружающей выработкой в процессе движения с помощью инфракрасного датчика, установленного на раме буровой машины, и регулировка направления и скорости перемещения основного корпуса врубовой машины в режиме реального времени для управления проходом врубовой машины по длине выработки;Stage A: bringing the main body of the cutting machine to its original working position inside the mine using a tracked transport mechanism, obtaining data on the distance between the cutting machine and the surrounding mine during movement using an infrared sensor mounted on the frame of the drilling machine, and adjusting the direction and speed of movement the main body of the cutting machine in real time to control the passage of the cutting machine along the length of the output;
этап B: по приведению основного корпуса врубовой машины в рабочее положение регулировка высоты рамы буровой машины под разработку угольных пластов различной толщины за счет подъемного механизма буровой машины; после подгонки рамы буровой машины под высоту забоя поперечная фиксация основного корпуса врубовой машины с помощью бокового опорного механизма для ведения дальнейшей добычи; вращение рабочей бурильной колонны с помощью поворотного двигателя, приведение в движение поворотной платформы и рабочей бурильной колонны с помощью платформы для продвижения бурильной колонны, выполнение поперечного реза в стенке выработки, выгрузка куска угля на конвейере;Stage B: to bring the main body of the cutting machine into working position, adjust the height of the frame of the drilling machine for the development of coal seams of various thicknesses due to the lifting mechanism of the drilling machine; after fitting the frame of the drilling machine to the height of the bottom, transverse fixation of the main body of the cutting machine using a lateral support mechanism for further production; the rotation of the working drill string using a rotary engine, the movement of the rotary platform and the working drill string using the platform to advance the drill string, making a transverse cut in the wall of the mine, unloading a piece of coal on the conveyor;
этап C: после полного погружения рабочей бурильной колонны в угольный пласт остановка поворотного двигателя, при этом опора рабочей бурильной колонны поддерживает рабочую бурильную колонну по восходящей траектории; отсоединение выходного конца поворотного двигателя от рабочей бурильной колонны, приведение в движение поворотной платформы рабочей бурильной колонны с помощью платформы для продвижения и наращивание бурильной колонны;step C: after the work drill string is completely submerged in the coal seam, the rotary engine stops, while the support of the work drill string supports the work drill string in an ascending path; disconnecting the output end of the rotary engine from the working drill string, driving the rotary platform of the working drill string using the platform for advancement and extension of the drill string;
этап D: опускание с помощью мостового крана наращиваемой бурильной колонны на подъемный гидравлический цилиндр и продвижение с помощью подающего гидравлического цилиндра подающей платформы с наращиваемой бурильной колонной на раму буровой машины; после того, как подающая платформа достигнет предельного выключателя, предельный выключатель посылает сигнал на ЦСП, который, в свою очередь, обрабатывает сигнал и подает команду на подающий гидравлический цилиндр об остановке подающей платформы у предельного выключателя, что обеспечивает точное позиционирование наращиваемой бурильной колонны в горизонтальном положении; регулировка высоты наращиваемой бурильной колонны с помощью подъемного гидравлического цилиндра, управление с ЦСП подающим гидравлическим цилиндром с учетом вертикальных позиционирующих координат рабочей бурильной колонны с датчиков перемещения на опоре рабочей бурильной колонны, регулировка высоты наращиваемой бурильной колонны с учетом данных, полученных от датчика перемещения, для точного позиционирования наращиваемой бурильной колонны в вертикальном направлении;Stage D: lowering a drill string by a bridge crane onto a hydraulic lifting cylinder and advancing a feed platform with a drill string to a drilling machine frame using a feed hydraulic cylinder; after the feed platform reaches the limit switch, the limit switch sends a signal to the DSP, which in turn processes the signal and commands the feed hydraulic cylinder to stop the feed platform at the limit switch, which ensures accurate positioning of the drill string in horizontal position ; adjustment of the height of the drill string using a lifting hydraulic cylinder, control of the feed hydraulic cylinder with the DSP taking into account the vertical positioning coordinates of the drill string from displacement sensors on the support of the drill string, adjustment of the height of the drill string using the data received from the displacement sensor, for accurate positioning the drill string in the vertical direction;
этап E: после соосного позиционирования наращиваемой бурильной колонны получение с помощью бинокулярной камеры ПЗС серии изображений первого соединительного устройства наращиваемой бурильной колонны, передача данных от карты захвата изображений на промышленный персональный компьютер для обработки, получение информации о расположении по периферии позиционирующего цилиндра на первом соединительном устройстве наращиваемой бурильной колонны, регулировка с помощью телескопической руки-робота положения и угола бинокулярной камеры ПЗС для помещения первого соединительного устройства наращиваемой бурильной колонны в центр изображения; по завершению настройки подача с промышленного персонального компьютера на исполнительный контроллер ПЛК сигнала об открытии электрогидравлического пропорционального клапана, который вращает поворотный двигатель, если положение по периферии позиционирующего цилиндра на поворотном двигателе согласно данным бинокулярной камеры ПЗС соответствует положению по периферии для позиционирующего цилиндра на первом соединительном устройстве наращиваемой бурильной колонны, остановка поворотного двигателя так, чтобы трехкулачковый выпукло-вогнутый блок первого соединительного устройства наращиваемой бурильной колонны совместился по окружности с трехкулачковым выпукло-вогнутым блоком второго соединительного устройства на выходном конце поворотного двигателя для точного позиционирования наращиваемой бурильной колонны по окружности; подача с помощью платформы для продвижения бурильной колонны узла наращиваемой бурильной колонны и выходного конца поворотного двигателя в сборе; Stage E: after coaxial positioning of the drill string, using a CCD binocular camera, receiving a series of images of the first connecting device of the drill stem, transferring data from the image capture card to an industrial personal computer for processing, obtaining information about the location on the periphery of the positioning cylinder on the first connecting device of the drill drill string, adjustment using a telescopic robot arm of the position and angle of the binocular chamber PZ for placing a first coupling device incremental drill string in the center of the image; upon completion of the setup, the signal from the industrial personal computer to the PLC executive controller is opened to open the electro-hydraulic proportional valve that rotates the rotary motor, if the position along the periphery of the positioning cylinder on the rotary motor according to the data of the CCD binocular camera corresponds to the peripheral position for the positioning cylinder on the first connecting device drill string, stop the rotary engine so that the three-jaw convex the o-concave block of the first connecting device of the incremental drill string is aligned around the circumference with a three-jaw convex-concave block of the second connecting device at the output end of the rotary engine to accurately position the incremental drill string in a circle; feeding, using the platform for advancing the drill string, an expandable drill string assembly and an output end of the rotary engine assembly;
этап F: по завершению стыковки наращиваемой бурильной колонны и выходного конца поворотного двигателя подача сигнала от промышленного персонального компьютера на исполнительный контроллер ПЛК для управления открыванием электрогидравлического пропорционального клапана так, чтобы вращать поворотный двигатель под углом, противоположным углу, под которым выполнялось действие на этапе E, в исходное положение, которым в данном случае является центральная ось позиционирующего цилиндра второго соединительного устройства наращиваемой бурильной колонны, параллельная центральной оси позиционирующего цилиндра рабочей бурильной колонны для точного позиционирования наращиваемой бурильной колонны по окружности относительно рабочей бурильной колонны; подача с помощью платформы для продвижения бурильной колонны наращиваемой бурильной колонны и завершение стыковки с рабочей бурильной колонной для выполнения следующего цикла бурения и добычи.step F: upon completion of the docking of the drill string and the output end of the rotary engine, the signal from the industrial personal computer is sent to the PLC executive controller to control the opening of the electro-hydraulic proportional valve so as to rotate the rotary engine at an angle opposite to the angle at which the action in step E was performed, to the starting position, which in this case is the central axis of the positioning cylinder of the second connecting device stackable drill Flax columns parallel to the central axis of the working cylinder drillstring positioning for accurate positioning incremental drill string circumferentially relative to the working of the drill string; feed using the platform for the advancement of the drill string of the drill string and completion of docking with the working drill string for the next cycle of drilling and production.
Полезный эффект: Настоящее изобретение предлагает автоматическую систему управления врубовой машиной и способ управления на основе машинного зрения и взаимодействия датчиков, обладающие по сравнению с предыдущим уровнем техники следующими преимуществами: 1. относительно высокая степень интеграции и автоматизации, безопасность и надежность работы, экономия трудозатрат; 2. применение машинного зрения и технологии взаимодействия датчиков с интеграцией процессов проходки, бурения и наращивания бурильной колонны, уменьшение времени, затрачиваемого на наращивание бурильных колонн, что позволяет значительно увеличить эффективность разработки тонких и сверхтонких угольных пластов и сократить эксплуатационные расходы. Advantageous effect: The present invention provides an automatic control system for a cutting machine and a control method based on machine vision and sensor interaction, which have the following advantages compared to the prior art: 1. relatively high degree of integration and automation, safety and reliability of operation, saving labor costs; 2. the use of machine vision and the technology of interaction of sensors with the integration of the processes of drilling, drilling and building up the drill string, reducing the time spent on building drill strings, which can significantly increase the efficiency of the development of thin and ultra-thin coal seams and reduce operating costs.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Фигура 1 – вид сверху основного корпуса врубовой машины согласно настоящему изобретению;Figure 1 is a top view of the main body of the cutting machine according to the present invention;
Фигура 2 – главный вид основного корпуса врубовой машины согласно настоящему изобретению;Figure 2 is a main view of the main body of the cutting machine according to the present invention;
Фигура 3 – вид слева основного корпуса врубовой машины согласно настоящему изобретению;Figure 3 is a left view of the main body of the cutting machine according to the present invention;
Фигура 4 – вид справа основного корпуса врубовой машины согласно настоящему изобретению;Figure 4 is a right side view of the main body of the cutting machine according to the present invention;
Фигура 5 – конструктивная схема наращиваемой бурильной колонны согласно настоящему изобретению;Figure 5 is a structural diagram of an expandable drill string according to the present invention;
Фигура 6 – конструктивная схема первого соединительного устройства согласно настоящему изобретению;Figure 6 is a structural diagram of a first connecting device according to the present invention;
Фигура 7 – конструктивная схема второго соединительного устройства согласно настоящему изобретению;Figure 7 is a structural diagram of a second connecting device according to the present invention;
Фигура 8 – конструктивная схема телескопической руки-робота согласно настоящему изобретению;Figure 8 is a structural diagram of a telescopic arm-robot according to the present invention;
Фигура 9 – конструктивная блок-схема автоматической транспортной системы бурильной колонны согласно настоящему изобретению;Figure 9 is a structural block diagram of an automatic drill string transport system according to the present invention;
Фигура 10 – блок-схема управляющей логики автоматической транспортной системы бурильной колонны согласно настоящему изобретению;Figure 10 is a block diagram of the control logic of an automatic drill string transport system according to the present invention;
Фигура 11 – конструктивная блок-схема автоматической системы присоединения бурильной колонны согласно настоящему изобретению;Figure 11 is a structural block diagram of an automatic drill string connection system according to the present invention;
Фигура 12 – блок-схема управляющей логики автоматической системы присоединения бурильной колонны согласно настоящему изобретению.Figure 12 is a block diagram of the control logic of an automatic drill string connection system according to the present invention.
На чертежах: 1.рама буровой машины, 2. поворотная платформа бурильной колонны, 3. платформа для продвижения бурильной колонны, 4. подъемный механизм буровой машины, 5. подающая платформа бурильной колонны, 6. рабочая бурильная колонна, 7. опора рабочей бурильной колонны, 8. боковой опорный гидравлический цилиндр, 9. подающий гидравлический цилиндр бурильной колонны, 10.предельный выключатель, 11.подъемный гидравлический цилиндр, 12.датчик перемещения, 13. наращиваемая бурильная колонна, 14.телескопическая рука-робот, 15. бинокулярная камера ПЗС, 16.инфракрасный датчик, 17. первое соединительное устройство, 18. второе соединительное устройство, 19. трехкулачковый выпукло-вогнутый блок, 20.позиционирующий цилиндр, 2-1.поворотный двигатель, 2-2.подмоторный кронштейн, 14-1.первый серводвигатель, 14-2. второй серводвигатель, 14-3. третий серводвигатель, 14-4. четвертый серводвигатель, 14-5. пятый серводвигатель, 14-6. шестой серводвигатель.In the drawings: 1. frame of the drilling machine, 2. rotary platform of the drill string, 3. platform for advancing the drill string, 4. lifting mechanism of the drilling machine, 5. feeding platform of the drill string, 6. working drill string, 7. support of the working drill string , 8. lateral supporting hydraulic cylinder, 9. feed hydraulic cylinder of the drill string, 10. limit switch, 11. lifting hydraulic cylinder, 12. displacement sensor, 13. stackable drill string, 14. telescopic arm-robot, 15. binocular CCD camera 16.inf red sensor, 17. first connecting device, 18. second connecting device, 19. three-jaw convex-concave block, 20. positioning cylinder, 2-1. rotary engine, 2-2. submotor bracket, 14-1. first servomotor, 14 -2. second servomotor, 14-3. third servomotor, 14-4. fourth servomotor, 14-5. fifth servo motor, 14-6. sixth servomotor.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Ниже приводится описание вариантов осуществления изобретения со ссылкой на чертежи.The following is a description of embodiments of the invention with reference to the drawings.
На Фигуре 1, Фигуре 2, Фигуре 3 и Фигуре 4 показана автоматическая система управления врубовой машины на основе машинного зрения и взаимодействия датчиков, состоящая из основного корпуса врубовой машины, транспортной системы автоматической бурильной колонны и системы присоединения автоматической бурильной колонны, при этом, Figure 1, Figure 2, Figure 3, and Figure 4 show an automatic cutting machine control system based on machine vision and sensor interaction, consisting of a cutting machine main body, an automatic drill string transport system, and an automatic drill string attachment system,
Основной корпус врубовой машины включает в себя раму буровой машины 1, подъемный механизм буровой машины 4, поворотную платформу бурильной колонны 2, платформу для продвижения бурильной колонны 3, рабочую бурильную колонну 6 и опору рабочей бурильной колонны 7, при этом основной корпус врубовой машины способен перемещаться внутри своей выработки.The main body of the cutting machine includes the frame of the drilling machine 1, the lifting mechanism of the drilling machine 4, the rotary platform of the drill string 2, the platform for advancing the drill string 3, the working
Рама буровой машины 1 горизонтально расположена на подъемном механизме буровой машины 4, который предназначен для создания опоры для рамы буровой машины 1 и регулировки ее высоты; боковой опорный механизм включает в себя две пары боковых опорных гидравлических цилиндров 8, при этом каждая пара боковых опорных гидравлических цилиндров 8 имеет опорный элемент, включающий в себя два телескопических конца; два опорных элемента расположены горизонтально перед рамой буровой машины 1 и за ней соответственно, обеспечивая тем самым поперечную опору и фиксацию рамы буровой машины 1; платформа для продвижения бурильной колонны 3 расположена на раме буровой машины 1, а поворотная платформа бурильной колонны 2 – на платформе для продвижения бурильной колонны 3; рабочая бурильная колонна 6 горизонтально подсоединена к поворотной платформе бурильной колонны 2 таким образом, что поворотная платформа 2 вращает рабочую бурильную колонну 6, а платформа для продвижения 3 приводит в движение поворотную платформу 2, в результате чего рабочая бурильная колонна 6 делает поперечную зарубку в стене выработки; опора рабочей бурильной колонны 7 расположена телескопически на раме буровой машины 1 и предназначена для фиксации рабочей бурильной колонны 6 при наращивании.The frame of the drilling machine 1 is horizontally located on the lifting mechanism of the drilling machine 4, which is designed to create support for the frame of the drilling machine 1 and adjust its height; the side support mechanism includes two pairs of side support
Автоматическая транспортная система бурильной колонны включает в себя подающий гидравлический цилиндр бурильной колонны 9, подающую платформу бурильной колонны 5, наращиваемую бурильную колонну 13, подъемный гидравлический цилиндр 11 и цифровой сигнальный процессор (ЦСП); подающая платформа бурильной колонны 5 расположена на дальней стороне рамы буровой машины 1 вдоль длины выработки, при этом подающая платформа 5 соединена с подающим гидравлическим цилиндром 9, который приводит подающую платформу 5 в движение, в результате чего она продвигается по выработке; наращиваемая бурильная колонна 13 горизонтально поперечно расположена на подающей платформе бурильной колонны 5 с помощью подъемного гидравлического цилиндра 11, а высота наращиваемой бурильной колонны 13 регулируется подъемным гидравлическим цилиндром 11; на опоре рабочей бурильной колонны 6 и подъемного гидравлического цилиндра 11 установлены датчики перемещения 12, а на раме буровой машины установлен предельный выключатель 10; и, как показано на Фигуре 9, датчики перемещения 12 и предельный выключатель 10 соединены с ЦСП, а соосность наращиваемой бурильной колонны 13 рабочей бурильной колонне 6 обеспечивается за счет регулирования положения с помощью датчиков перемещения 12 и предельного выключателя 10. An automatic drill string transport system includes a hydraulic drill string 9 feeding cylinder, a drill string 5 feeding platform, an
Автоматическая система присоединения бурильной колонны включает в себя телескопическую руку-робота 14 и бинокулярную камеру на приборах с зарядовой связью (ПЗС) 15, при этом телескопическая рука-робот 14 расположена на поворотной платформе бурильной колонны 2, а бинокулярная камера ПЗС 15 крепится к верхнему концу телескопической руки-робота 14, при этом автоматическое присоединение наращиваемой бурильной колонны 13 к рабочей 6 обеспечивается за счет визуального позиционирования.The automatic drill string attachment system includes a telescopic arm-
В этом варианте осуществления изобретения основной корпус врубовой машины перемещается внутри выработки за счет использования гусеничного транспортного механизма, при этом в нижней части подъемного механизма буровой машины 4 имеются полозья, а рама буровой машины 1 опирается на гусеничные ленты транспортного механизма с помощью полозьев. На обоих концах левого и правого краев рамы буровой машины 1 имеется инфракрасный датчик 16. In this embodiment of the invention, the main body of the cutting machine is moved inside the mine through the use of a caterpillar transport mechanism, while the lower part of the lifting mechanism of the drilling machine 4 has skids, and the frame of the drilling machine 1 is supported on the caterpillar tracks of the transport mechanism using skids. At both ends of the left and right edges of the frame of the drilling machine 1 there is an
В этом варианте осуществления изобретения на поворотной платформе бурильной колонны 2 имеется поворотный двигатель 2-1 и подмоторный кронштейн 2-2, с помощью которого поворотный двигатель 2-1 крепится к платформе для продвижения бурильной колонны 3. In this embodiment of the invention, the rotary platform of the drill string 2 has a rotary engine 2-1 and a motor bracket 2-2, with which the rotary engine 2-1 is attached to the platform to advance the drill string 3.
Как показано на Фигуре 5, Фигуре 6 и Фигуре 7, на соединительном конце рабочей бурильной колонны 6 и на конце наращиваемой бурильной колонны 13, ближайшем к поворотному двигателю 2-1, имеется по первому соединительному устройству 19, а на выходном конце поворотного двигателя 2-1 и на конце наращиваемой бурильной колонны 13, ближайшем к рабочей бурильной колонне 6, имеется по второму соединительному устройству 18, при этом первое 19 и второе соединительные устройства 18 имеют цилиндрическую форму, а их внешние торцевые поверхности оснащены трехкулачковым выпукло-вогнутым блоком 19; противоположные трехкулачковые выпукло-вогнутые блоки 19 стыкуются друг с другом, а на цилиндрических поверхностях первого 19 и второго соединительных устройств 18 имеются по три позиционирующих цилиндра 20, распределенных через равные промежутки по окружности; центральная ось позиционирующего цилиндра 20 первого соединительного устройства 19 параллельна центральной оси выпуклого блока в составе трехкулачкового выпукло-вогнутого блока 19 первого соединительного устройства 19, центральная ось позиционирующего цилиндра 20 второго соединительного устройства 18 параллельна центральной оси выпуклого блока в составе трехкулачкового выпукло-вогнутого блока 19 второго соединительного устройства 18, а центральные оси позиционирующих цилиндров 20 с обоих концов наращиваемой бурильной колонны 13 параллельны друг другу.As shown in Figure 5, Figure 6 and Figure 7, at the connecting end of the working drill string 6 and at the end of the drill string 13 closest to the rotary engine 2-1, there is a first connecting device 19, and at the output end of the rotary engine 2- 1 and at the end of the drill string 13 closest to the drill string 6, there is a second connecting device 18, the first 19 and second connecting devices 18 having a cylindrical shape, and their outer end surfaces are equipped with a three-jaw ove convex-concave block 19; opposite three-jaw convex-concave blocks 19 are joined to each other, and on the cylindrical surfaces of the first 19 and second connecting devices 18 there are three positioning cylinders 20 distributed at equal intervals around the circumference; the central axis of the positioning cylinder 20 of the first connecting device 19 is parallel to the central axis of the convex block in the three-jaw convex-concave block 19 of the first connecting device 19, the central axis of the positioning cylinder 20 of the second connecting device 18 is parallel to the central axis of the convex block in the three-jaw convex-concave block 19 of the second the connecting device 18, and the Central axis of the positioning cylinders 20 from both ends of the drill string 13 parallel us to each other.
Как показано на Фигуре 8, телескопическая рука-робот 14 установлена на подмоторном кронштейне 2-2, при этом телескопическая рука-робот 14 включает в себя первый серводвигатель 14-1, второй серводвигатель 14-2, третий серводвигатель 14-3, четвертый серводвигатель 14-4, пятый серводвигатель 14-5 и шестой серводвигатель 14-6; первый серводвигатель 14-1 обеспечивает вращение телескопической руки-робота 14 в горизонтальной плоскости, второй серводвигатель 14-2 и третий серводвигатель 14-3 поднимают и опускают телескопическую руку-робота 14, четвертый серводвигатель 14-4 вращает телескопическую руку-робота 14 по окружности, пятый серводвигатель 14-5 выдвигает и отодвигает телескопическую руку-робота 14, а шестой серводвигатель 14-6 вращает бинокулярную камеру ПЗС 15, которая крепится к телескопической руке-роботу 14.As shown in Figure 8, the telescopic arm-
Как показано на Фигуре 11, автоматическая система присоединения бурильной колонны также включает в себя карту захвата изображений, промышленный персональный компьютер, исполнительный программируемый логический контроллер (ПЛК) и электрогидравлический пропорциональный клапан; данные, полученные картой захвата изображений с бинокулярной камеры ПЗС 15, передаются на промышленный персональный компьютер для обработки, промышленный персональный компьютер посылает на исполнительный контроллер ПЛК сигнал об открытии электрогидравлического пропорционального клапана, в результате чего выполняется вращение поворотного двигателя 2-1 и, соответственно, стыковка между выходным концом поворотного двигателя 2-1 и наращиваемой бурильной колонны 13.As shown in Figure 11, the automatic drill string attachment system also includes an image capture card, an industrial personal computer, an executive programmable logic controller (PLC), and an electro-hydraulic proportional valve; the data obtained by the image capture card from the
Автоматический способ управления врубовой машиной на основе машинного зрения и взаимодействия датчиков, который включает в себя следующие этапы:An automatic way to control a cutting machine based on machine vision and sensor interaction, which includes the following steps:
Этап А: приведение основного корпуса врубовой машины в исходное рабочее положение внутри выработки с помощью гусеничного транспортного механизма, получение данных о расстоянии между врубовой машиной и окружающей выработкой в процессе движения с помощью инфракрасного датчика 16, установленного на раме буровой машины 1, и регулировка направления и скорости перемещения основного корпуса врубовой машины в режиме реального времени для управления проходом врубовой машины по длине выработки;Stage A: bringing the main body of the cutting machine to its original working position inside the mine using a tracked transport mechanism, obtaining data on the distance between the cutting machine and the surrounding mine during movement using an
этап B: по приведению основного корпуса врубовой машины в рабочее положение регулировка высоты рамы буровой машины 1 под разработку угольных пластов различной толщины за счет подъемного механизма буровой машины 4; после подгонки рамы буровой машины 1 под высоту забоя поперечная фиксация основного корпуса врубовой машины с помощью бокового опорного механизма для ведения дальнейшей добычи; вращение рабочей бурильной колонны 6 с помощью поворотного двигателя 2-1, приведение в движение поворотной платформы 2 и рабочей бурильной колонны 6 с помощью платформы для продвижения бурильной колонны 3, выполнение поперечного реза в стенке выработки, выгрузка куска угля на конвейере;Stage B: by bringing the main body of the cutting machine into working position, adjusting the height of the frame of the drilling machine 1 for the development of coal seams of various thicknesses due to the lifting mechanism of the drilling machine 4; after fitting the frame of the drilling machine 1 to the height of the bottom, transverse fixation of the main body of the cutting machine using a lateral support mechanism for further production; rotation of the working
этап C: после полного погружения рабочей бурильной колонны 6 в угольный пласт остановка поворотного двигателя 2-1, при этом опора рабочей бурильной колонны 7 поддерживает рабочую бурильную колонну 6 по восходящей траектории; отсоединение выходного конца поворотного двигателя 2-1 от рабочей бурильной колонны 6, приведение в движение поворотной платформы рабочей бурильной колонны 2 с помощью платформы для продвижения 3 и наращивание бурильной колонны 6;step C: after the working
этап D: Автоматическая подача наращиваемой бурильной колонны 13 и соосное позиционирование наращиваемой бурильной колонны 13 относительно рабочей бурильной колонны 6. Stage D: Automatic feed of the
Как показано на Фигуре 10, опускание с помощью мостового крана наращиваемой бурильной колонны 13 на подъемный гидравлический цилиндр 11 и продвижение с помощью подающего гидравлического цилиндра 9 подающей платформы 5 с наращиваемой бурильной колонной 13 на раму буровой машины 1; после того, как подающая платформа 5 достигнет предельного выключателя 10, предельный выключатель 10 посылает сигнал на ЦСП, который, в свою очередь, обрабатывает сигнал и подает команду на подающий гидравлический цилиндр 9 об остановке подающей платформы 5 у предельного выключателя 10, что обеспечивает точное позиционирование наращиваемой бурильной колонны 13 в горизонтальном положении; регулировка высоты наращиваемой бурильной колонны 13 с помощью подъемного гидравлического цилиндра 11, управление с ЦСП подающим гидравлическим цилиндром 9 с учетом вертикальных позиционирующих координат рабочей бурильной колонны 6 с датчиков перемещения 12 на опоре рабочей бурильной колонны 7, регулировка высоты наращиваемой бурильной колонны 13 с учетом данных, полученных от датчика перемещения 12, для точного позиционирования наращиваемой бурильной колонны 13 в вертикальном направлении;As shown in FIG. 10, lowering an
Этап E: Стыковка между наращиваемой бурильной колонной 13 и поворотным двигателем 2-1. Step E: Dock between
Как показано на Фигуре 12, после соосного позиционирования наращиваемой бурильной колонны 13 получение с помощью бинокулярной камеры ПЗС 15 серии изображений первого соединительного устройства 19 наращиваемой бурильной колонны 13, передача данных от карты захвата изображений на промышленный персональный компьютер для обработки, получение информации о расположении по периферии позиционирующего цилиндра 20 на первом соединительном устройстве 19 наращиваемой бурильной колонны 13, регулировка с помощью телескопической руки-робота 14 положения и угла бинокулярной камеры ПЗС 15 для помещения первого соединительного устройства 19 наращиваемой бурильной колонны 13 в центр изображения; по завершению настройки подача с промышленного персонального компьютера на исполнительный контроллер ПЛК сигнала об открытии электрогидравлического пропорционального клапана, который вращает поворотный двигатель 2-1, если положение по периферии позиционирующего цилиндра 20 на поворотном двигателе 2-1 согласно данным бинокулярной камеры ПЗС 15 соответствует положению по периферии для позиционирующего цилиндра 20 на первом соединительном устройстве 19 наращиваемой бурильной колонны 13, остановка поворотного двигателя 2-1 так, чтобы трехкулачковый выпукло-вогнутый блок 19 первого соединительного устройства 17 наращиваемой бурильной колонны 13 совместился по окружности с трехкулачковым выпукло-вогнутым блоком 19 второго соединительного устройства 13 на выходном конце поворотного двигателя 2-1 для точного позиционирования наращиваемой бурильной колонны 13 по окружности; подача с помощью платформы для продвижения бурильной колонны 3 узла наращиваемой бурильной колонны 13 и выходного конца поворотного двигателя 2-1 в сборе; As shown in Figure 12, after the coaxial positioning of the drill string 13, receiving with a CCD binocular camera 15 a series of images of the first connecting device 19 of the drill string 13, transferring data from the image capture card to an industrial personal computer for processing, obtaining peripheral location information positioning cylinder 20 on the first connecting device 19 of the drill string 13, adjustable using a telescopic arm-robot 14 position and the angle of the CCD binocular camera 15 to place the first connecting device 19 of the drill string 13 in the center of the image; upon completion of the setup, the signal from the industrial personal computer to the PLC executive controller is opened to open the electro-hydraulic proportional valve that rotates the rotary engine 2-1 if the peripheral position of the positioning cylinder 20 on the rotary motor 2-1 according to the data of the CCD 15 corresponds to the peripheral position for the positioning cylinder 20 on the first connecting device 19 of the drill string 13, stop the rotary engine 2-1 so that the three the convex-concave block 19 of the first connecting device 17 of the stackable drill string 13 is circumferentially aligned with the three-jaw convex-concave block 19 of the second connecting device 13 at the output end of the rotary engine 2-1 to precisely position the drill string 13 in a circle; feeding by means of a platform for advancing the drill string 3 node expandable drill string 13 and the output end of the rotary engine 2-1 Assembly;
Этап F: Стыковка между наращиваемой бурильной колонной 13 и рабочей бурильной колонной 6. Stage F: Docking between
По завершению стыковки наращиваемой бурильной колонны 13 и выходного конца поворотного двигателя 2-1 подача сигнала от промышленного персонального компьютера на исполнительный контроллер ПЛК для управления открыванием электрогидравлического пропорционального клапана так, чтобы вращать поворотный двигатель 2-1 под углом, противоположным углу, под которым выполнялось действие на этапе E, в исходное положение, которым в данном случае является центральная ось позиционирующего цилиндра 20 второго соединительного устройства 18 наращиваемой бурильной колонны 13, параллельная центральной оси позиционирующего цилиндра 20 рабочей бурильной колонны 6 для точного позиционирования наращиваемой бурильной колонны 13 по окружности относительно рабочей бурильной колонны 6; подача с помощью платформы для продвижения бурильной колонны 6 наращиваемой бурильной колонны 13 и завершение стыковки с рабочей бурильной колонной 6 для выполнения следующего цикла бурения и добычи.Upon completion of the docking of the
В настоящем изобретении участок стыковки и примыкания трехкулачкового выпукло-вогнутого блока 19 обладает относительно большой площадью контактной поверхности и контактным расстоянием, а бурильная колонна отличается относительно небольшой длиной и высокой жесткостью, так, чтобы в процессе работы составные детали узла не разъединялись. Наличие соединительного устройства обеспечивает надлежащую плотность стыковки в процессе работы в зависимости от толкающей силы, развиваемой платформой для продвижения. In the present invention, the docking and abutting portion of the three-jaw convex-
Вышеприведенное описание представляет собой предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что специалист в состоянии вносить усовершенствования и модификации, не отходя от принципа настоящего изобретения. Любые подобные изменения и модификации подпадают в область патентной защиты настоящего изобретения.The above description is a preferred embodiment of the present invention. It should be noted that the specialist is able to make improvements and modifications without departing from the principle of the present invention. Any such changes and modifications fall within the scope of patent protection of the present invention.
Claims (20)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611020422.0 | 2016-11-18 | ||
| CN201611020422.0A CN106321098B (en) | 2016-11-18 | 2016-11-18 | A kind of coal-winning machine automatic operating system and method based on machine vision and Multi-sensor Fusion |
| PCT/CN2017/109928 WO2018090859A1 (en) | 2016-11-18 | 2017-11-08 | System and method, based on machine vision and multi-sensor fusion, for automatic operation of coal mining machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2681006C1 true RU2681006C1 (en) | 2019-03-01 |
Family
ID=57816691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018132819A RU2681006C1 (en) | 2016-11-18 | 2017-11-08 | Automatic control system of a cutting machine and control method based on machine vision and sensors interaction |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106321098B (en) |
| AU (1) | AU2017359769B2 (en) |
| DE (1) | DE112017000534B4 (en) |
| RU (1) | RU2681006C1 (en) |
| WO (1) | WO2018090859A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2780056C1 (en) * | 2019-10-10 | 2022-09-19 | Чайна Юниверсити Оф Майнинг Энд Текнолоджи | Method for automatic control of speed of coal harvester based on degree of coal face cavity |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106321098B (en) * | 2016-11-18 | 2018-03-16 | 中国矿业大学 | A kind of coal-winning machine automatic operating system and method based on machine vision and Multi-sensor Fusion |
| CN110738916A (en) * | 2017-09-20 | 2020-01-31 | 李敏 | Teaching device for industrial robots |
| CN109598710B (en) * | 2018-11-29 | 2023-04-11 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | Automatic counting method and system for coal mine drill rods |
| CN109944560B (en) * | 2019-04-29 | 2024-06-25 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | Drill rod thread centering device for automatic drilling machine and centering adjusting method |
| CN110513059A (en) * | 2019-10-08 | 2019-11-29 | 安徽理工大学 | A kind of all-hydraulic coal mine drilling machine lever apparatus and method up and down automatically |
| CN112855142B (en) * | 2021-01-20 | 2022-09-16 | 山东科技大学 | Mobile inspection type float coal cleaning system and working method thereof |
| CN113753504B (en) * | 2021-09-28 | 2022-09-09 | 中国矿业大学 | Spiral coal conveying device |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000065193A1 (en) * | 1999-04-28 | 2000-11-02 | Boart Longyear Pty. Ltd. | Drill rod handling device |
| EP1359257B1 (en) * | 2002-05-02 | 2005-07-06 | BAUER Maschinen GmbH | Drill and method for drilling the soil |
| RU2378485C2 (en) * | 2007-02-22 | 2010-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Кубаньгазпром" | Mechanism for fixing and aligning when coupling and uncoupling drill pipes for horizontal drilling installation |
| RU2471066C2 (en) * | 2007-07-30 | 2012-12-27 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Method to use sensor of drilling tool end position |
| CN103470255A (en) * | 2013-09-23 | 2013-12-25 | 中国矿业大学 | Five-bit spiral-drill coal mining device convenient for switching drilling rods |
| CN104100213A (en) * | 2014-07-16 | 2014-10-15 | 任花鹏 | Automatic drill pipe connecting and mounting device for drilling machine |
| CN105178853A (en) * | 2015-09-11 | 2015-12-23 | 中国矿业大学 | Tracked walking self-rotating bidirectional drilling coal mining machine and application method thereof |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3918536A (en) * | 1973-09-20 | 1975-11-11 | Salem Tool Co | Auger section handling apparatus |
| US4323280A (en) * | 1976-11-30 | 1982-04-06 | Coalex, Inc. | Remote controlled high wall coal mining system |
| US5695016A (en) * | 1995-09-26 | 1997-12-09 | Brydet Development Corp. | Auger telescoping hoist assembly and holding fork mechanism |
| CN101705820B (en) * | 2009-10-26 | 2012-01-04 | 济南隆恒矿山机械有限公司 | Coal drilling machine |
| CN202645558U (en) * | 2012-05-07 | 2013-01-02 | 江苏中机矿山设备有限公司 | Crawler-type single-head drilling rig coal cutter |
| CN203066963U (en) * | 2013-01-24 | 2013-07-17 | 中国矿业大学 | Drilling type coal mining machine for open air |
| CN203130083U (en) * | 2013-03-22 | 2013-08-14 | 湘煤立达矿山装备股份有限公司 | Single-head hydraulic drilling rig type coal mining machine |
| CN104747070B (en) * | 2015-02-10 | 2017-01-04 | 中国矿业大学 | A kind of many drill bits switchgear bored on formula coal-winning machine and method |
| CN105649533B (en) * | 2016-02-15 | 2017-12-19 | 中国矿业大学 | A kind of drill bit full-hydraulic drill type coal mining machine of pillar extraction liftable three and drilling method |
| CN106321098B (en) * | 2016-11-18 | 2018-03-16 | 中国矿业大学 | A kind of coal-winning machine automatic operating system and method based on machine vision and Multi-sensor Fusion |
| CN106703691B (en) * | 2017-02-24 | 2019-01-08 | 辽宁瀚石机械制造有限公司 | A kind of engineering driller of automatic loading and unloading drilling rod |
-
2016
- 2016-11-18 CN CN201611020422.0A patent/CN106321098B/en active Active
-
2017
- 2017-11-08 AU AU2017359769A patent/AU2017359769B2/en not_active Ceased
- 2017-11-08 RU RU2018132819A patent/RU2681006C1/en active
- 2017-11-08 WO PCT/CN2017/109928 patent/WO2018090859A1/en active Application Filing
- 2017-11-08 DE DE112017000534.5T patent/DE112017000534B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000065193A1 (en) * | 1999-04-28 | 2000-11-02 | Boart Longyear Pty. Ltd. | Drill rod handling device |
| EP1359257B1 (en) * | 2002-05-02 | 2005-07-06 | BAUER Maschinen GmbH | Drill and method for drilling the soil |
| RU2378485C2 (en) * | 2007-02-22 | 2010-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Кубаньгазпром" | Mechanism for fixing and aligning when coupling and uncoupling drill pipes for horizontal drilling installation |
| RU2471066C2 (en) * | 2007-07-30 | 2012-12-27 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Method to use sensor of drilling tool end position |
| CN103470255A (en) * | 2013-09-23 | 2013-12-25 | 中国矿业大学 | Five-bit spiral-drill coal mining device convenient for switching drilling rods |
| CN104100213A (en) * | 2014-07-16 | 2014-10-15 | 任花鹏 | Automatic drill pipe connecting and mounting device for drilling machine |
| CN105178853A (en) * | 2015-09-11 | 2015-12-23 | 中国矿业大学 | Tracked walking self-rotating bidirectional drilling coal mining machine and application method thereof |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2780056C1 (en) * | 2019-10-10 | 2022-09-19 | Чайна Юниверсити Оф Майнинг Энд Текнолоджи | Method for automatic control of speed of coal harvester based on degree of coal face cavity |
| RU2804654C1 (en) * | 2022-05-10 | 2023-10-03 | Сани Хэви Эквипмент Ко., Лтд. | Method and device for controlling a loader based on binocular vision |
| RU2804654C9 (en) * | 2022-05-10 | 2023-11-30 | Сани Хэви Эквипмент Ко., Лтд. | Method and device for controlling a loader based on binocular vision |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106321098A (en) | 2017-01-11 |
| DE112017000534B4 (en) | 2021-02-04 |
| AU2017359769B2 (en) | 2019-11-21 |
| CN106321098B (en) | 2018-03-16 |
| DE112017000534T5 (en) | 2018-10-18 |
| WO2018090859A1 (en) | 2018-05-24 |
| AU2017359769A1 (en) | 2018-08-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2681006C1 (en) | Automatic control system of a cutting machine and control method based on machine vision and sensors interaction | |
| WO2021077693A1 (en) | Detection, tunneling, supporting, anchoring and transporting integrated machine system for underground rapid tunneling, and method for using same | |
| CN105298387A (en) | Drill jumbo | |
| CN103790367A (en) | Full-automatic installation device for building outer wall stones | |
| JP7062674B2 (en) | Equipment and methods for automated pick-up and laying of segments for forming tunnel linings | |
| CN204163619U (en) | A kind of drill carriage motion control system | |
| CN112068543B (en) | Accurate positioning method for drilling of coal mine drilling and anchoring robot based on vision calibration | |
| CN210115911U (en) | Automatic operation device that assembles of open-type TBM steel bow member | |
| CN109848956B (en) | Automatic assembling operation device and method for open TBM steel arch | |
| CN205914913U (en) | Intelligence welding machines people | |
| CN105239992A (en) | Drilling method | |
| CN106586837A (en) | Automatic drill rod catching and releasing system and method for joint crane | |
| CN110593916A (en) | Arch adjusting device and arch adjusting method | |
| CN105735623A (en) | Intelligent tracking plastering device and plastering method thereof | |
| CN104131792A (en) | Automatic drill rod loading and unloading control system, conveying device and control method for hydraulic drilling machine | |
| CN110552713B (en) | Device and method for cleaning accumulated slag at bottom of tunnel of hard rock tunnel boring machine | |
| CN104889997A (en) | Solid brewing yeast turning precisely-positioned mechanical hand control system and method | |
| CN104607836B (en) | Automatic welding device for vertical swinging of ship rib plate stringer | |
| CN113931649A (en) | Position and posture adjusting and controlling method for roadway heading machine | |
| CN102031970A (en) | Automatic cutting excavating machine | |
| CN112677141A (en) | Rotary flange unit is snatched with truss manipulator to curved after welding | |
| CN111005735B (en) | Parallel type flexible arm TBM cutter tunneling control method | |
| CN203978332U (en) | Automatic drill rod loading and unloading control system of hydraulic drilling machine and conveying device | |
| Wada | Automatic segment erection system for shield tunnels | |
| RU2698015C1 (en) | Holonomic welding tractor |