利用紅外與軸編碼器聯(lián)合的采煤機(jī)精準(zhǔn)定位校準(zhǔn)方法與試驗(yàn)分析

張化乾,徐鵬鵬,李海潤(rùn),王 賓,宮三朋,馬 迅,王晨晨,姚世杰,王明明,楊 洋,,陳 璨,菅典建

(1.河南能源集團(tuán) 永煤公司新橋煤礦,河南 永城 476600; 2.河南能源集團(tuán) 永煤公司,河南 永城 476600; 3.河南理工大學(xué),河南 焦作 454000; 4.鄭州普澤能源科技有限公司,河南 鄭州 450000)

采煤機(jī)的定位是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化智能化采煤工作面建設(shè)亟須解決的首要難題[1]。由于煤礦井下作業(yè)環(huán)境復(fù)雜性,無(wú)線電導(dǎo)航、北斗定位、GPS定位需要借助外部信息源進(jìn)行位置確定,因此無(wú)法適用于煤礦井下開(kāi)采。目前常用于采煤機(jī)定位的方法包括,基于紅外定位、基于軸編碼器定位、慣性導(dǎo)航定位[2]。

基于紅外定位是將紅外發(fā)射裝置安裝在采煤機(jī)上,紅外接收裝置安裝在工作面每臺(tái)液壓支架上,采煤機(jī)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)射裝置發(fā)射脈沖,接收裝置接收脈沖,從而判斷出采煤機(jī)相對(duì)于液壓支架的位置信息[3]。紅外定位優(yōu)點(diǎn)在于現(xiàn)場(chǎng)安裝簡(jiǎn)單,造價(jià)低,但是,由于紅外僅能通過(guò)視距傳播,受工作面作業(yè)煤塵遮擋、管路擠壓破壞、底板起伏與燈光等環(huán)境影響,易導(dǎo)致支架“丟架”“跳架”“錯(cuò)架”等定位誤差。

基于軸編碼器定位技術(shù)是通過(guò)采煤機(jī)行走計(jì)算編碼器齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù),再采用圈數(shù)乘以周長(zhǎng),從而計(jì)算出采煤機(jī)的行走位移,之后依據(jù)各液壓支架的中心間距推算出采煤機(jī)所處支架號(hào)[4-8]。20世紀(jì)70年代末,美國(guó)喬治·馬歇爾航天中心為解決長(zhǎng)壁工作面的采煤機(jī)位置監(jiān)測(cè)問(wèn)題,研制出基于脈沖的行程定位裝置。20世紀(jì)90年代末,Servodynamic公司推出AMI530型管軸編碼器,為精度測(cè)量提供全新的技術(shù)手段。但是,由于軸編碼器轉(zhuǎn)為煤機(jī)架號(hào)定位時(shí),采用支架平均中心間距推算,會(huì)因支架間距的變化帶來(lái)累計(jì)誤差。軸編碼器定位優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)煤機(jī)運(yùn)行軌跡的高精度、連續(xù)定位,周?chē)h(huán)境對(duì)設(shè)備軌跡監(jiān)測(cè)影響較小[9-10]。但是,根據(jù)對(duì)塔山礦、趙固二礦、平煤十礦等礦井采煤機(jī)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)軸編碼數(shù)據(jù)分析,軸編碼器在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行階段受設(shè)備穩(wěn)定性、環(huán)境變化、設(shè)備故障、數(shù)據(jù)傳輸?shù)仍蛴绊?出現(xiàn)“缺失數(shù)據(jù)”、“轉(zhuǎn)化架號(hào)不精準(zhǔn)”、“異常數(shù)據(jù)”等現(xiàn)象。

慣性導(dǎo)航定位是通過(guò)將陀螺儀與加速度計(jì)安裝在采煤機(jī)上,依據(jù)采煤機(jī)相對(duì)于慣性坐標(biāo)系的角速度、加速度,搭建采煤機(jī)相對(duì)初始時(shí)刻的慣性坐標(biāo)系模型,實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)三維空間定位。鄭江濤[11]提出一種使用激光陀螺儀和加速度獲得連續(xù)式采煤機(jī)的航向和位置的方法。石金龍等[12]研發(fā)出LASC采煤機(jī)慣導(dǎo)定位技術(shù)。李昂[13]提出了基于捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)與軸編碼器組合的采煤機(jī)定位方法。慣性導(dǎo)航定位優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)煤機(jī)的三維空間定位、煤機(jī)姿態(tài)監(jiān)測(cè)[14-15]。但是,慣導(dǎo)系統(tǒng)存在以下問(wèn)題:①測(cè)量是針對(duì)初始時(shí)刻載體狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算,受工作面斷電影響,每次都是以初始時(shí)刻的載體位置為依據(jù)進(jìn)行計(jì)算,慣導(dǎo)設(shè)備斷電重啟后恢復(fù)定位較為復(fù)雜[16];②在計(jì)算割煤循環(huán)數(shù),監(jiān)測(cè)煤機(jī)所在架號(hào)位置等相關(guān)問(wèn)題時(shí)對(duì)時(shí)效性要求較高與精準(zhǔn)度要求不太高時(shí),紅外定位于軸編碼器定位更加適應(yīng)當(dāng)前的條件[17];③慣導(dǎo)系統(tǒng)目前仍主要以國(guó)外進(jìn)口為主,目前相關(guān)費(fèi)用較高,其相關(guān)服務(wù)費(fèi)用經(jīng)濟(jì)效益不佳的礦井難以承擔(dān)[18]。

單一使用紅外定位技術(shù)、軸編碼定位技術(shù)、慣導(dǎo)定位技術(shù),針對(duì)需要精準(zhǔn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)采煤機(jī)所處支架號(hào),保障煤機(jī)軌跡的連續(xù)性[19-20]這一問(wèn)題時(shí),各項(xiàng)技術(shù)均存在其局限性。基于此,筆者建立了基于紅外與軸編碼器組合的采煤機(jī)定位校準(zhǔn)方法,并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)分析確認(rèn)了煤機(jī)定位的精準(zhǔn)性與歷史軌跡連續(xù)可靠性。在紅外異常時(shí),采用軸編碼數(shù)據(jù),在軸編碼異常時(shí)采用紅外數(shù)據(jù)的思路,在兩者均正常且滿(mǎn)足設(shè)定條件時(shí),進(jìn)行動(dòng)態(tài)校正表的更新與維護(hù)。以動(dòng)態(tài)校正表為媒介,在采煤機(jī)運(yùn)行中動(dòng)態(tài)對(duì)校正表進(jìn)行更新,保障在工作面在運(yùn)行階段支架出現(xiàn)上竄下滑,工作面曲斜時(shí),仍可精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)反饋采煤機(jī)位置變化信息。

1 采煤機(jī)定位優(yōu)化的基本原理

1.1 基于紅外定位的優(yōu)化

1.1.1 紅外定位的基本原理

紅外采煤機(jī)定位主要是由發(fā)射器以及接收器2部分組合而成,具體關(guān)系如圖1所示。其中將發(fā)射器安裝在采煤機(jī)上,接收器安裝在支架,發(fā)射器數(shù)量為1臺(tái),接收器與支架總數(shù)一致,當(dāng)采煤機(jī)工作時(shí),發(fā)射器不停的向支架扇形區(qū)域發(fā)射紅外信號(hào),在接收器收到信號(hào)后向支架實(shí)時(shí)報(bào)送,之后通過(guò)紅外煤機(jī)位置分析算法輸出煤機(jī)位置數(shù)據(jù)。

圖1 采煤機(jī)紅外定位原理示意Fig.1 Schematic diagram of infrared positioning principle for shearer

1.1.2 紅外定位的基本原理

針對(duì)采煤機(jī)紅外定位,制定以下優(yōu)化內(nèi)容。

(1)優(yōu)化紅外采煤機(jī)定位識(shí)別算法。紅外實(shí)現(xiàn)煤機(jī)定位的優(yōu)化方案如圖2所示,根據(jù)工作面支架紅外接收器是否收到紅外發(fā)射器的信號(hào),如果收到紅外信號(hào),則判斷是否存在與鄰架的交互信息,若收到交互信息,按照從小到大的順序判斷下一臺(tái)支架,若未收到交互信息,按照從小到大的順序發(fā)起鄰架交互信息;如果未收到紅外信號(hào),判斷鄰架計(jì)數(shù)器是否滿(mǎn)足設(shè)定數(shù)量,以避免接收器的偶然錯(cuò)誤,若鄰架計(jì)數(shù)器滿(mǎn)足設(shè)定數(shù)量,統(tǒng)計(jì)紅外信號(hào)架號(hào),再對(duì)紅外兩兩作差,去除差值較大的架號(hào)信息,排除由于線路擠壓導(dǎo)致的頻繁跳某臺(tái)支架的問(wèn)題。若鄰架計(jì)數(shù)器未滿(mǎn)足數(shù)量,鄰架計(jì)數(shù)器加1,繼續(xù)判斷下臺(tái)支架。

圖2 采煤機(jī)位置識(shí)別優(yōu)化流程Fig.2 Optimization flow chart of shearer position identification

(2)對(duì)煤機(jī)紅外異常結(jié)果數(shù)據(jù)過(guò)濾。由于設(shè)備自身穩(wěn)定性,設(shè)備會(huì)出現(xiàn)“0值”、或者不在設(shè)定架號(hào)期間的數(shù)據(jù),因此應(yīng)去除該類(lèi)數(shù)據(jù)的影響。

1.2 基于紅外定位的優(yōu)化

1.2.1 紅外定位的基本原理

軸編碼器定位技術(shù)主要利用采煤機(jī)行走時(shí)帶動(dòng)軸編碼轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)計(jì)數(shù),再利用圈數(shù)乘以周長(zhǎng),計(jì)算出采煤機(jī)的行走位移,之后依據(jù)各液壓中心間距推算出采煤機(jī)具體處于某臺(tái)支架處。

采煤機(jī)的行走位移:

L=n×π×D

(1)

式中,L為采煤機(jī)的行走位移;n為軸編碼轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù);D為軸編碼直徑。

Scu=(Scu_1-Scu_2)/(Pos_1-Pos_2)×(Pos-Pos_2)+Scu_2

(2)

式中,Scu為待轉(zhuǎn)化軸編碼數(shù)值對(duì)應(yīng)的支架號(hào);Pos為待轉(zhuǎn)化的軸編碼數(shù)值;Scu_1為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)架號(hào)1;Pos_1為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)架號(hào)1中心位對(duì)應(yīng)的軸編碼數(shù)據(jù);Scu_2為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)架號(hào)2;Pos_2為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)架號(hào)2中心位對(duì)應(yīng)的軸編碼數(shù)據(jù)。

1.2.2 軸編碼器定位優(yōu)化方案

根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)軸編碼器數(shù)據(jù)分析,主要發(fā)現(xiàn)軸編碼器數(shù)據(jù)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象表現(xiàn)為:①出現(xiàn)異?！?”值數(shù)據(jù);②數(shù)據(jù)曲線會(huì)出現(xiàn)范圍性波動(dòng)。

(1)處理異?！?”值。為了能避免現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的“0”值干擾,會(huì)對(duì)“0”值左右兩側(cè)各3個(gè)數(shù)值,分別與0值作差,判斷差值的絕對(duì)值是否小于0.5 m,滿(mǎn)足“0”值保留,否則“0”值去除。

(2)數(shù)據(jù)波動(dòng)除雜。經(jīng)過(guò)分析,數(shù)據(jù)波動(dòng)主要是由2種誤差引起的,包括采煤機(jī)振動(dòng)引起的測(cè)量誤差以及軸編碼傳感器自身測(cè)量方法帶來(lái)的誤差。為處理2種誤差引發(fā)的數(shù)據(jù)波動(dòng),采用卡爾曼濾波方法[8]進(jìn)行處理?？柭鼮V波的原理是用上一個(gè)處理過(guò)的數(shù)據(jù),振動(dòng)引起的測(cè)量誤差以及軸編碼傳感器的測(cè)量誤差,以及本次的測(cè)量值來(lái)預(yù)估本次的準(zhǔn)確值。

具體算法代碼如下:

function output = kalmanFilter(data,Q,R)

if(Q==0)&(R==0)

output = data;

else

X = 0;

P = 1;

A = 1;

H = 1;

output = zeros(size(data));

output(1) = data(1,:);

for index = 2:length(data)

X_k = A * X;

P_k = A * P * A' + Q;

Kg = P_k * H' /(H * P_k * H' + R);z_k = data(index);

X = X_k + Kg *(z_k - H * X_k);

P =(1 - Kg*H) * P_k;

if index<5

output(index) = data(index,:);

else

output(index)=X;

end

end

end

1.3 基于紅外與軸編碼的煤機(jī)位置動(dòng)態(tài)校正

基于上述校正后紅外與軸編碼數(shù)據(jù),互相校正實(shí)現(xiàn)煤機(jī)軌跡校正。紅外與軸編碼數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)校正技術(shù)路徑,如圖3所示。主要涉及理念:①煤機(jī)停機(jī)期間存在數(shù)據(jù),全部清除;②煤機(jī)開(kāi)啟或者煤機(jī)狀態(tài)信號(hào)缺失期間數(shù)據(jù),在編碼器沒(méi)有故障情況下,輸出的數(shù)據(jù)結(jié)果以編碼器數(shù)據(jù)輸出為主,在編碼器故障,且紅外變化正常條件下,以紅外數(shù)據(jù)的結(jié)果為主;③在紅外與軸編碼同時(shí)改變,且滿(mǎn)足設(shè)定條件時(shí),則更新紅外與編碼器的對(duì)照表;④在紅外與軸編碼器均發(fā)生缺失故障,在非停機(jī)期間以等間隔自動(dòng)填充。

圖3 紅外與軸編碼數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)校正流程Fig.3 Flow chart of dynamic correction of infrared and axis encoded data

未校正軸編碼器數(shù)據(jù)與紅外與軸編碼的煤機(jī)位置動(dòng)態(tài)校正后數(shù)據(jù)的對(duì)比如圖4所示。紅外與軸編碼數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)校正算法實(shí)現(xiàn)步驟如下:

(1)判斷采煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài),依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,若采煤機(jī)可以實(shí)時(shí)發(fā)送狀態(tài)信息可直接采用,若無(wú)法發(fā)送,可以依據(jù)采煤機(jī)電機(jī)電流判斷,若采煤機(jī)電機(jī)電流均為0值,定義為采煤機(jī)為“停機(jī)”狀態(tài),若存在電機(jī)電流不為零,或者長(zhǎng)期無(wú)電流數(shù)據(jù),則認(rèn)為

圖4 軸編碼器數(shù)據(jù)校正前后對(duì)比Fig.4 Comparison before and after data correction of axis encoder

采煤機(jī)處于“開(kāi)機(jī)”或者“信號(hào)缺失”狀態(tài)。

(2)對(duì)于采煤機(jī)停機(jī)期間產(chǎn)生的紅外與軸編碼器數(shù)據(jù),可認(rèn)為是異常數(shù)據(jù),過(guò)濾處理。

(3)動(dòng)態(tài)校正表生成,可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的編碼與支架號(hào)對(duì)應(yīng)信息反饋支架號(hào)與軸編碼器數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,采用公式:

Pos=(Pos_1-Pos_2)/(Scu_1-Scu_2)×(Scu-Scu_2)+Pos_2

(3)

式中,Scu為待轉(zhuǎn)化軸編碼數(shù)值的支架號(hào);Pos為待轉(zhuǎn)化支架號(hào)對(duì)應(yīng)的軸編碼數(shù)值;Scu_1為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)架號(hào)1;Pos_1為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)架號(hào)1中心位對(duì)應(yīng)的軸編碼數(shù)據(jù);Scu_2為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)架號(hào)2;Pos_2為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)架號(hào)2中心位對(duì)應(yīng)的軸編碼數(shù)據(jù)。

(4)判斷新產(chǎn)生跳變的數(shù)據(jù)為軸編碼數(shù)據(jù)還是紅外數(shù)據(jù),若為軸編碼數(shù)據(jù),計(jì)算該編碼與最近一條軸編碼數(shù)據(jù)的速度值,若速度>15 m/min,刪除,否則記錄軸編碼數(shù)據(jù);若為紅外數(shù)據(jù),計(jì)算該紅外與最近一條紅外數(shù)據(jù)的速度值,若速度>15 m/min或時(shí)間差<15 s,刪除,否則記錄紅外數(shù)據(jù)。

(5)根據(jù)記錄的紅外數(shù)據(jù)、軸編碼數(shù)據(jù),依據(jù)動(dòng)態(tài)對(duì)照表轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的軸編碼、紅外信息,計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻數(shù)據(jù)分別與對(duì)照的紅外數(shù)據(jù)或軸編碼數(shù)據(jù)的行程偏移量或時(shí)間偏移量。具體判斷規(guī)則如下:

①編碼器首先跳變。編碼器數(shù)據(jù)顯示采煤機(jī)位置跳變后,并在Bbias_coder_range(預(yù)設(shè)值0.05 m) 距離范圍內(nèi),紅外數(shù)據(jù)顯示采煤機(jī)位置發(fā)生跳變,認(rèn)為紅外傳感器和編碼器數(shù)據(jù)均正確,更新一次動(dòng)態(tài)對(duì)照表。

Bbias_coder_range=B編碼-B紅外

(4)

式中,Bbias_coder_range為編碼器與紅外跳變?yōu)橥恢Ъ苤g的行程差;B編碼為采用編碼器定位轉(zhuǎn)化為支架號(hào)時(shí),支架號(hào)變化對(duì)應(yīng)的編碼器數(shù)值;B紅外為采用紅外定位支架號(hào)時(shí),支架號(hào)變化時(shí)刻對(duì)應(yīng)的最近時(shí)刻編碼器數(shù)值。

②紅外傳感器首先跳變。紅外傳感器數(shù)據(jù)顯示采煤機(jī)位置發(fā)生跳變后,并在Tcost_infrared_rang(預(yù)設(shè)值為4 s) 時(shí)間范圍內(nèi),編碼器數(shù)據(jù)顯示采煤機(jī)位置發(fā)生跳變,,紅外數(shù)據(jù)顯示采煤機(jī)位置發(fā)生跳變,認(rèn)為紅外傳感器和編碼器數(shù)據(jù)均正確,更新一次動(dòng)態(tài)對(duì)照表。

Tcost_infrared_rang=T編碼-T紅外

(5)

式中,Tcost_infrared_rang為編碼器與紅外跳變?yōu)橥恢Ъ苤g的時(shí)間差;T編碼為采用編碼器定位轉(zhuǎn)化為支架號(hào)時(shí),編碼器數(shù)值對(duì)應(yīng)的時(shí)間值;T紅外為采用紅外定位支架號(hào)時(shí),紅外數(shù)據(jù)變化時(shí)刻對(duì)應(yīng)的時(shí)間值。

校正表動(dòng)態(tài)更新與校正原理如圖5、圖6所示。

2 算法驗(yàn)證及相關(guān)試驗(yàn)測(cè)試

2.1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試平臺(tái)搭建

由于本測(cè)試暫時(shí)不做控制反饋,所以選取現(xiàn)場(chǎng)

圖6 動(dòng)態(tài)校正表更新流程Fig.6 Update flow chart of dynamic correction table

實(shí)際生產(chǎn)工作面作為測(cè)試場(chǎng)所,包括液壓支架102臺(tái),人機(jī)操作界面1套,創(chuàng)力電液控1套,紅外接收傳感器102臺(tái),紅外發(fā)射器1臺(tái),采煤機(jī)機(jī)身攜帶軸編碼器1臺(tái)。采取現(xiàn)場(chǎng)跟蹤采煤機(jī)實(shí)際位置與地面監(jiān)控人員采用手機(jī)反饋的方式,進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)煤機(jī)位置跟蹤。本試驗(yàn)主要對(duì)采煤機(jī)運(yùn)行軌跡校正曲線可靠性、準(zhǔn)確性的驗(yàn)證,測(cè)試主要包括:采煤機(jī)機(jī)頭進(jìn)刀、機(jī)頭回刀、中部正常割煤、機(jī)尾進(jìn)刀、機(jī)尾回刀情況下的煤機(jī)定位準(zhǔn)確性判斷。

2.2 測(cè)試結(jié)果分析

(1)單獨(dú)紅外數(shù)據(jù)的采集。分別對(duì)棗礦集團(tuán)、晉能控股煤業(yè)集團(tuán)下屬礦井進(jìn)行部分?jǐn)?shù)據(jù)的采集,跟據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘測(cè)結(jié)果采集實(shí)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù),如圖7所示。

圖7 現(xiàn)場(chǎng)采煤機(jī)紅外軌跡Fig.7 Infrared track diagram of field shearer

由圖7分析可知,各廠家在單獨(dú)采用紅外傳感器運(yùn)行時(shí),數(shù)據(jù)可能會(huì)存在跳架、丟架、頻繁產(chǎn)生某支架等異常現(xiàn)象。

(2)單獨(dú)編碼數(shù)據(jù)的采集。分別對(duì)棗礦集團(tuán)、晉能控股煤業(yè)集團(tuán)下屬礦井進(jìn)行部分?jǐn)?shù)據(jù)的采集,跟據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘測(cè)結(jié)果采集實(shí)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù),如圖8所示。

圖8 現(xiàn)場(chǎng)采煤機(jī)軸編碼器軌跡Fig.8 Track diagram of shaft encoder of field shearer

根據(jù)圖8可知,各廠家在單獨(dú)采用軸編碼傳感器運(yùn)行時(shí),數(shù)據(jù)可能會(huì)存在丟失、異常“0”值等異?，F(xiàn)象。

(3)采用紅外與軸編碼校正后的數(shù)據(jù)采集。采用本方法后數(shù)據(jù)產(chǎn)生情況如圖9所示。

圖9 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施后校正后的采煤機(jī)軌跡Fig.9 Track diagram of shearer after correction after field implementation

從圖9可以看出,數(shù)據(jù)在經(jīng)過(guò)紅外與軸編碼校正后數(shù)據(jù)跳動(dòng)明顯消失;數(shù)據(jù)無(wú)間斷,會(huì)自動(dòng)補(bǔ)充;同時(shí)測(cè)試數(shù)據(jù)截圖中可以對(duì)數(shù)據(jù)生成時(shí)間,generateTime,數(shù)據(jù)測(cè)試時(shí)間created_time分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

現(xiàn)場(chǎng)安排1名技術(shù)人員在井下對(duì)采煤機(jī)進(jìn)行掐表跟機(jī)實(shí)測(cè),截取的部分現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與軟件運(yùn)行數(shù)據(jù)部分見(jiàn)表1,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)記錄與軟件校正數(shù)據(jù)對(duì)比如圖10所示。從表1與圖10可以看出,數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)結(jié)果與校正數(shù)據(jù)運(yùn)行一致性較高,可較好滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求。

表1 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)與軟件記錄對(duì)照Tab.1 Comparison between field measurement and software record

3 試驗(yàn)期間遇到問(wèn)題

(1)在采煤機(jī)掉頭時(shí),容易出現(xiàn)跨半臺(tái)支架,由于最終展示結(jié)果單位為支架,會(huì)出現(xiàn)速度超越設(shè)定范圍,數(shù)據(jù)被刪除。

(2)由于現(xiàn)場(chǎng)采煤機(jī)位置確定依賴(lài)于人眼確定,容易出現(xiàn)誤差。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)針對(duì)目前常用于采煤機(jī)定位的紅外定位與軸編碼定位出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)缺失、數(shù)據(jù)跳動(dòng)嚴(yán)重等現(xiàn)象。采用閾值過(guò)濾、卡爾曼濾波等方案結(jié)合,實(shí)現(xiàn)紅外與軸編碼器數(shù)據(jù)深度過(guò)濾與異常數(shù)據(jù)處理。

(2)針對(duì)目前常用于采煤機(jī)定位的紅外定位與軸編碼定位,單一利用某種方法易出現(xiàn)的數(shù)據(jù)異常跳變、數(shù)據(jù)缺失等現(xiàn)象。建立紅外與軸編碼器組合校正法,實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)到紅外或編碼器數(shù)據(jù)為異常狀態(tài)(異常狀態(tài)包括缺失、跳變、重復(fù)等現(xiàn)象)時(shí),采用另一種數(shù)據(jù)進(jìn)行采煤機(jī)定位。

(3)針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作面支架與采煤機(jī)易發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),即工作面發(fā)生“上竄下滑”,致使軸編碼器定位不準(zhǔn)確的問(wèn)題,提出基于紅外與軸編碼的煤機(jī)位置動(dòng)態(tài)校正法,本校正方法根據(jù)紅外數(shù)據(jù)與編碼器數(shù)據(jù)跳變某一支架的先后關(guān)系,搭建基于時(shí)間與編碼距離的判斷準(zhǔn)則,實(shí)現(xiàn)編碼數(shù)據(jù)與紅外支架號(hào)的對(duì)照關(guān)系表刷新修訂,實(shí)現(xiàn)軸編碼數(shù)據(jù)與支架號(hào)碼的動(dòng)態(tài)對(duì)照,保障在工作面發(fā)生“上竄下滑”時(shí),依舊可以采用軸編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行采煤機(jī)所處位置的精準(zhǔn)定位。