[发明专利]一种采煤机自主定位系统及其自主定位方法

权利要求书

1.一种采煤机自主定位系统，其特征在于：包括控制器(4)、对采煤机的行走位置进行实时检测的行走位置检测单元、对采煤机左摇臂(8)的采高进行实时检测的左采高检测单元(2)、对采煤机右摇臂的采高进行实时检测的右采高检测单元(3)以及分别与控制器(4)相接的显示单元(5)和参数输入单元(6)，所述行走位置检测单元、左采高检测单元(2)和右采高检测单元(3)均与控制器(4)相接。

2.按照权利要求1所述的一种采煤机自主定位系统，其特征在于：所述行走位置检测单元(1)、左采高检测单元(2)和右采高检测单元(3)与控制器(4)之间均通过CANBUS现场总线进行连接。

3.按照权利要求1或2所述的一种采煤机自主定位系统，其特征在于：所述行走位置检测单元为左行走位置检测单元和/或右行走位置检测单元；所述左行走位置检测单元为对牵引轴一(1-1)的旋转量进行实时检测的编码器一(1-2)，所述牵引轴一(1-1)为对所述采煤机的左行走轮进行牵引驱动的牵引轴，且牵引轴一(1-1)与所述左行走轮之间通过传动机构一进行传动连接；所述右行走位置检测单元为对牵引轴二的旋转量进行实时检测的编码器二(1-3)，所述牵引轴二为对所述采煤机的右行走轮进行牵引驱动的牵引轴，且所述牵引轴二与所述右行走轮之间通过传动机构二进行传动连接；所述编码器一(1-2)和编码器二(1-3)均与控制器(4)相接；所述左行走轮与所述右行走轮均为齿轨轮，且所述齿轨轮与供所述采煤机行走的运输机上所安装的销排相啮合；

所述左采高检测单元(2)为对采煤机左摇臂(8)的旋转角度θ₁进行实时检测的旋转角度检测单元三，所述采煤机左摇臂(8)通过摇臂铰轴一(9)安装在所述采煤机的机身上；所述右采高检测单元(3)为对采煤机右摇臂的旋转角度θ₂进行实时检测的旋转角度检测单元四，所述采煤机右摇臂通过摇臂铰轴二安装在所述采煤机的机身上；所述旋转角度θ₁为采煤机左摇臂(8)与采煤工作面之间的夹角，所述采煤机右摇臂的旋转角度θ₂为所述采煤机右摇臂与采煤工作面之间的夹角。

4.一种利用如权利要求3所述系统进行自主定位的采煤机自主定位方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、初始参数输入：通过参数输入单元(6)输入行走位置检测初始参数、左采高检测初始参数、右采高检测初始参数和所述运输机距采煤工作面的距离L₀；

当所述行走位置检测单元为左行走位置检测单元或右行走位置检测单元时，所述行走位置检测初始参数为左行走位置检测初始参数或右行走位置检测初始参数；当所述行走位置检测单元为左行走位置检测单元和右行走位置检测单元时，所述行走位置检测初始参数包括左行走位置检测初始参数和右行走位置检测初始参数；

所述左行走位置检测初始参数包括编码器一(1-2)的分辨率p₁、减速比i₁和所述齿轨轮的分度圆周长c，所述右行走位置检测初始参数包括编码器二(1-3)的分辨率p₂、减速比i₂和所述齿轨轮的分度圆周长c，所述左采高检测初始参数包括采煤机左摇臂(8)的长度l₁、摇臂铰轴一(9)中心轴线的高度h₁和安装在采煤机左摇臂(8)上的左滚筒的半径r₁，所述右采高检测初始参数包括所述采煤机右摇臂的长度l₂、所述摇臂铰轴二中心轴线的高度h₂和安装在采煤机左摇臂(8)上的右滚筒的半径r₂；其中，减速比i₁＝牵引轴一(1-1)与所述左行走轮之间的转速比，减速比i₂＝牵引轴二与所述右行走轮之间的转速比；

步骤二、同步进行采煤机行走位置及摇臂采高自主定位，其自主定位过程如下：

当采用左行走位置检测单元或右行走位置检测单元对采煤机行走位置进行自主定位时，其定位过程包括以下步骤：

2011、信号采集：同步启动分别对牵引轴一(1-1)和牵引轴二进行驱动的左牵引电机和右牵引电机后，通过所述左牵引电机和右牵引电机带动所述采煤机在所述运输机上行走；且所述采煤机在所述运输机上行走过程中，所述编码器一(1-2)对牵引轴一(1-1)的旋转量进行实时检测或编码器二(1-3)对所述牵引轴二的旋转量进行实时检测，且编码器一(1-2)或编码器二(1-3)将输出的旋转量信号同步发送至控制器(4)；

2012、信号分析处理：控制器(4)调用行走位移计算模块且根据公式S₁＝n₁÷(p₁×i₁)×c或S₂＝n₂÷(p₂×i₂)×c，计算得出所述采煤机在所述运输机上的行走位移S₁或S₂；式中，n₁为编码器一(1-2)实时输出的旋转量信号，n₂为编码器二(1-3)实时输出的旋转量信号；

2013、行走位置换算：控制器(4)调用行走位置换算模块且根据公式L₁＝L₀-S₁或L₂＝L₀-S₂，计算得出所述采煤机距采煤工作面的距离L₁或L₂；

当采用左行走位置检测单元和右行走位置检测单元对采煤机行走位置进行自主定位时，步骤一中进行初始参数输入时还需输入位移差上限值ΔS，且其定位过程包括以下步骤：

2021、信号采集：同步启动分别对牵引轴一(1-1)和牵引轴二进行驱动的左牵引电机和右牵引电机后，通过所述左牵引电机和右牵引电机带动所述采煤机在所述运输机上行走；且所述采煤机在所述运输机上行走过程中，所述编码器一(1-2)和编码器二(1-3)分别对牵引轴一(1-1)和牵引轴二的旋转量进行实时检测，并将输出的旋转量信号同步发送至控制器(4)；

2022、信号分析处理：控制器(4)调用行走位移计算模块且分别根据公式S₁＝n₁÷(p₁×i₁)×c和S₂＝n₂÷(p₂×i₂)×c，计算得出所述采煤机在所述运输机上的行走位移S₁和S₂；式中，n₁为编码器一(1-2)实时输出的旋转量信号，n₂为编码器二(1-3)实时输出的旋转量信号；

2023、行走位置差值比较：控制器(4)调用差值比较模块对|S₁-S₂|和ΔS进行差值比较，且当|S₁-S₂|≤ΔS时，进入步骤2024；否则，控制器(4)发生报警提示；

2024、行走位置换算：控制器(4)调用行走位置换算模块且分别根据公式L₁＝L₀-S₁和L₂＝L₀-S₂，计算得出所述采煤机距采煤工作面的距离L₁和L₂；

采用旋转角度检测单元三和旋转角度检测单元四进行摇臂采高定位时，其定位过程如下：

2031、信号采集：所述旋转角度检测单元三和旋转角度检测单元四分别对旋转角度θ₁和旋转角度θ₂进行实时检测，并将所检测信号同步发送至控制器(4)；

2032、信号分析处理：控制器(4)调用摇臂采高换算模块且分别根据公式H₁＝l₁×sinθ₁+h₁+r₁和H₂＝l₂×sinθ₂+h₂+r₂，计算得出采煤机左摇臂(8)的采高H₁和所述采煤机右摇臂的采高H₂；

步骤三、结果输出：控制器(4)将步骤2013中计算得出的所述采煤机距采煤工作面的距离L₁或L₂通过显示单元(5)进行同步显示，或者将步骤2023中计算得出的所述采煤机距采煤工作面的距离L₁和L₂通过显示单元(5)进行同步显示；同时，通过显示单元(5)对步骤2032中计算得出的采煤机左摇臂(8)的采高H₁和所述采煤机右摇臂的采高H₂进行同步显示。