[发明专利]一种虚实融合的采煤机记忆截割试验系统和方法

说明书

本发明提供了一种虚实融合的采煤机记忆截割试验系统和方法，该系统包括虚拟测试场景、虚实交互系统和试验测试台。采煤机安装在试验测试台上，工人操作采煤机进行示范刀操作，采煤机上安装的传感器将信号实时传递至虚拟测试场景中，驱动虚拟采煤机在虚拟煤层中运行并将各种数据显示出来供工人参考。记忆截割的自主预测数据来源于真实的采煤机控制器，驱动虚拟采煤机运行并将记忆截割效果呈现到试验测试台上，可以导出预测数据与人工操作数据进行对比分析，验证记忆截割的效果。本方案解决了当前测试记忆截割只能在井下实际环境中、测试过程耗费巨大人力物力、实际井下环境风险因素多、危险系数高、测试困难以及可行性小等诸多问题。

技术领域

本发明涉及性能测试拟技术领域，具体为一种虚实融合的采煤机记忆截割试验系统和方法。

背景技术

在综采工作面中，采煤机作为核心设备，其自动化程度严重制约着矿井的生产效益。如何全面、快速、准确地获取采煤机的各项运行参数，并通过信息融合处理实现对运行姿态实时、精确地控制是实现整个工作面自动化的关键。在获取到采煤机全部运行参数的基础上，如果能将采煤机的各项信息实时反映到一套模型系统中，将会极大地提高采煤机的智能控制可视化程度，方便进一步的理论研究或者试验操作。

目前，由于当前煤岩识别技术仍然没有得到工业应用，综采工作面普遍采用记忆截割加人工干预的方法作为采煤过程长期运行的主流模式，所以采煤机的记忆截割技术也逐渐成熟起来。在多种理论方案中，虚拟现实技术可以构建出一个类似于全景的真实的综采工作面三维场景以及虚拟装备，模拟采煤过程以及相关设备的运行，表现出快速反映、准确直观的应用潜力，对于综采三机装备的相对位姿状态监测、判断，对于保证煤矿生产过程中各装备动作的正确性以及提高综采工作面安全高效及智能化水平具有重要意义。

现有技术中，公开号为201620402537.5的“一种实现多信息融合的采煤机智能控制的实验系统”实用新型专利，包括数据采集系统、电脑人机交互界面、机载控制器和运动执行机构，能够在实验室条件下对多信息融合的采煤机的智能控制方法进行验证。公开号为201611034015.5的“一种虚拟采煤机记忆截割方法研究”发明专利，将采煤机工况参数实时驱动采煤机虚拟样机，并绘制不同地质条件的综采工作面，实现采煤工作状态的“真实再现”。

但是上述方法的缺陷在于只是提出试验方法并进行了简单验证，实验结果无法与生产实际有效结合，缺少一种对记忆截割技术进行可视化分析，并且能够快速方便地测试采煤机控制器性能，验证记忆截割效果的试验系统方案。

发明内容

本发明克服了现有技术存在的不足，提供一种在虚拟现实环境下进行采煤机记忆截割试验的系统方案。本方案解决了当前测试记忆截割只能在井下实际环境中、测试过程耗费巨大人力物力、实际井下环境风险因素多、危险系数高、测试困难以及可行性小等诸多问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种虚实融合的采煤机记忆截割试验系统，包括：虚拟测试场景、虚实交互系统和试验测试台；

虚拟测试场景根据实际受试采煤机所应用的不同井下环境构建，包括虚拟煤层底板、虚拟装备和场景显示装置，虚拟装备包括虚拟刮板输送机和虚拟采煤机；虚实交互系统包括物理数据模块、虚实交互模块和虚拟数据模块；试验测试台设置于水平地面上，包括与所测试采煤机控制器相匹配的采煤机、各类传感器、调节架和支撑架；

采煤机通过调节架安装在支撑架上，进行空转和采高调节；调节架由支撑架、俯仰角推杆和横滚角推杆组成，俯仰角推杆和横滚角推杆在虚拟采煤机数据的控制下可以对采煤机的俯仰角和横滚角进行实时调节，模拟采煤机在井下实际工作环境运行时的姿态变化；采煤机上加装传感器，类型至少包括牵引部轴编码器、摇臂倾角传感器和捷联惯导；