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“机器人”进驻掘进面

2013-07-22 10:17
络遇
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  一道红色的光柱,在幽暗的井下划过。

  掘进机自如地挥舞长臂,将煤岩层层剥落。

  这道看似普通的光柱引发了掘进机智能控制自动化技术的一次飞跃。

  灵感来自绿光

  “这道红光,是从装在巷道上的激光发射仪中发出的,发射到掘进机机身上,掘进机机身上装有激光接收仪,这些是掘进机位姿检测技术的核心部分。”中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院教授吴淼说。

  吴淼进一步解释,在掘进机位姿检测上,以前以巷道为基准,对掘进机的位姿偏角和偏距进行检测,是相对检测。相对检测存在的问题是,会产生误差积累,误差积累到一定程度,掘进机就会发生偏向,影响掘进效率,这个问题一直困扰着煤炭企业。而新的位姿检测技术是用绝对测量法进行检测,实现了掘进机的定向截割及自动纠偏,促进了掘进工作面的安全高效生产。利用新的位姿检测技术可以测出掘进机的5个位姿参数,包括偏角、偏距、俯仰角、翻滚角和车前距,掘进机水平偏角和偏距的有效检测距离为30米到130米,水平偏角检测误差小于0.1度,俯仰角及流动角检测误差小于0.05度,车前距测距误差小于6毫米。

  怎么想到用激光进行定位呢?吴淼说,掘进机位姿检测技术方面没有相关资料可供参考。于是,他们找到包括挖地铁巷道用的盾构机在内的大型机械的资料进行比照研究,还启用了智能型全站仪,但是因为没有煤安标志,而且通讯问题也不好解决,所以不能应用于井下。

  就在研发人员一筹莫展时,一道绿色光柱给了他们创新的灵感。这道绿色光柱是地测部门在巷道里设的激光定向点。能不能以此为绝对坐标,用激光定向的方法,来进行位姿检测呢?他们决定试一试。

  首先是选择用什么颜色的光。他们对各种光的衰减性、波长和波段进行比较,又考虑到光敏元件对红光最敏感,最终选择了红光激光。其次是研制激光发射仪。再其次是研制激光接收仪。一开始,他们把激光接收仪制作成了一块大的电路板,上面有一排光敏元件。后来,他们又将这块大的电路板分成8个小块,把光敏元件分成3排。这样,即使3排光敏元件中有2排发生故障,剩下的1排仍可正常工作,大大提高了激光接收仪的可靠性。而8个小块电路板每块都可单独更换,维修起来更加方便。

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