自驱动双关节模组同步控制系统研究

针对自驱动关节臂测量机双关节模组的双电机同步控制问题,根据双关节模组的组成结构和工作原理设计了一种双关节模组同步控制系统。该系统采用LabVIEW软件搭建双电机的上位机控制界面,主控制器为FPGA,两者通过USB串口通信;STM32为双关节模组内部的核心处理器,通过CAN总线与主控制器通信。通过设定不同的负载和速度进行了正反转对比实验,得到双关节模组电机最大转速误差为4.26%,关节转角的最大误差为0.25°,两电机同步时间控制精度为2 ms,验证了双关节模组在负载状态下仍满足技术指标要求,为提高传动精度提供了依据。

自发电式井下钻具多功能振动倾角传感器研究

钻探过程中井底钻具的振动及倾角是调控钻探工艺及轨迹的重要参数,有必要实时监测。基于摩擦纳米发电机,提出了一种新型的多功能自发电井下传感器,可同步实现振动频率及倾角的测量。试验表明,该传感器测量振动频率及倾角范围分别为0~11 Hz及0~90°,测量误差均为±5%,可在温度0~100℃及湿度0~90%的工况环境下正常工作。与传统的井下传感器相比,该传感器可同步监测振动频率和倾角,有效缩减了传感器数量,同时还具有自发电功能,有效减轻了井下供电压力。

基于线激光的煤矿输送带纵向撕裂检测系统研究

针对煤矿输送带纵向撕裂检测准确率、实时性和响应性均不高的问题,设计了一种基于线激光和机器视觉的检测系统。介绍了该系统的工作原理,重点讲述了撕裂特征的视觉检测算法,包括图像预处理、激光条纹中心线提取、中心线断点补偿、重合误差和局部曲率的撕裂特征综合判断等。实验结果表明,该系统可实时、准确地检测输送带纵向撕裂,提升撕裂响应速度,降低撕裂事故成本,具有一定的推广应用价值。

基于YOLOv5的焊缝图像特征信息检测方法研究

为了满足自动化工艺的需要和获取更为清晰的焊缝原始图像,提出了一种基于YOLOv5和结构光的焊缝特征点提取算法。首先利用激光视觉系统获取焊缝图像,使用改进后的YOLOv5算法进行预训练;然后通过Steger算法提取结构光中心线,使用Harris算法对中心线图像进行处理,并确定焊缝坐标点的坐标;最后将坐标信息传输给PLC,控制十字滑台带动焊枪进行焊缝的跟踪操作。实验结果表明,改进后的YOLOv5算法mAP值更大、稳定性更高、鲁棒性更强。

基于ADAMS的底卸式矿车转向架模态仿真分析研究

转向架为矿用自卸车的重要组成部分,用来改变或恢复其行驶方向。为提升转向架的静强度、疲劳强度、可靠性等性能,使用SolidWorks软件建立底卸式矿车转向架三维实体模型,然后将三维实体模型导入ADAMS软件中的Vibration模块计算得到底卸式矿车转向架前19阶固有频率。仿真分析表明,转向架振动频率从2.098 Hz开始到2.3478 Hz之间形成一个阶段性的振动波峰并发生共振现象,接着转向架振动逐渐趋向于和缓。直至在8.3418 Hz形成相比于前一个更大的振动波峰,再次发生共振现象,之后转向架振动逐渐趋向于和缓。该结果为后续转向架结构优化、平顺性研究及改进设计提供了理论参考。

矿用井下无轨胶轮车失速阻拦系统

无轨胶轮车失速阻拦系统已成为煤矿运输系统急需的一项保护性措施。该系统应具有可靠性高、结构简便、便于维护等特点。对传统阻拦设备的缺点进行改进,提出一种自动变载的新式阻拦系统,并对柔性阻拦的可靠性进行验证。实验结果表明,该系统可以简化阻拦设备,并对失速车辆进行柔性阻拦,防止随车人员受到刚性阻拦造成的二次伤害。

GNSS与SINS融合下的露天煤矿无人驾驶矿用卡车视觉惯性导航方法

无人驾驶矿用卡车在露天煤矿内工作时,依靠单一的捷联惯性导航系统(SINS)实现车辆惯性导航,长期推算导航过程中会发生信息累积,导致导航轨迹绝对位置误差较大。因此提出全球导航卫星系统(GNSS)与SINS融合的露天煤矿无人驾驶矿用卡车视觉惯性导航方法。获取露天煤矿场景动态视觉图像,依托于同时定位与地图构建(SLAM)算法建立车辆行驶动态环境地图,并运用基于3D距离误差的判断方法,筛选出动态特征点,标注出地图内动态区域,以此来定位无人驾驶矿用卡车实时位置。将GNSS和SINS融合起来,构建一种组合型视觉惯性导航模型,并引入卡尔曼滤波方程优化模型参数。最后,在循环神经网络的辅助下修正导航结果,生成高精度无人驾驶矿用卡车导航结果。实验结果表明,该方法形成的导航轨迹绝对位置误差不超过3 m,证明了其优越的导航性能。

煤矿灾害监测预警与融合展现平台研究

灾害监测预警是智能化矿山的重点建设内容和验收要求。针对当前煤矿灾害监测预警数据接入规范不完整、地质保障系统三维模型不能共享、灾害监测预警结果无法融合展现等突出问题,制定了井巷工程地理信息、地质体及设备三维模型、灾害监测预警、灾害应急处置等数据的接入规范,研究了数据采集治理与存储、三维模型的快速构建和实时渲染、多种灾害监测预警融合展现等技术,研发了煤矿灾害监测预警与融合展现平台。现场应用表明,该平台利用已有地质保障系统建设成果,实现了基于三维模型的监测预警数据的融合展现,有效提升了煤矿灾害监测预警的表达能力,为煤矿安全生产和灾害应急处置提供了技术支撑。

矿用伽马测井仪在察哈素矿区应用研究

为了实现煤炭智能化开采,采用基于伽马测井技术的煤岩界面高精度探测来构建三维地质模型。设计了基于单片机和无线模块的矿用伽马测井仪,主要介绍了测井仪设计理论、系统组成、工作原理及应用情况。矿用伽马测井仪在煤矿井下底抽巷穿层钻孔中的应用试验表明:该测井仪测量数据准确可靠,能有效地鉴定钻探中遇到的地层岩性变化和出煤点的空间位置,应用效果良好。

恶劣综采工况条件下的采煤机摇臂散热设计研究

简述了在采煤机设计过程中对恶劣综采工况中工作倾角较大、煤岩硬度较硬、截割功率大且结构紧凑限制条件下的摇臂热功率的计算,分析了该工况中摇臂简化为复杂齿轮箱思路下的热功率计算、散热途径和热平衡点,提出了摇臂内部结构改进及增加外置冷却装置的散热设计方案,并验证了满载试验条件下摇臂截割热平衡温度不超过90℃的方案可行性。

大罐笼载胶轮车用液压自动阻车器的开发

针对传统大罐笼内的胶轮车阻车器多为手动阻车,提出了一种无轨胶轮车用液压自动阻车器。该液压阻车器采用液压自动控制,无须工人进罐操作,安全、可靠,为立井大罐笼载无轨胶轮车的运输安全提供了保障。

主斜井带式输送机软驱动技术浅析

随着煤矿行业对高效率和环保要求的不断提升,主斜井带式输送机的驱动技术也在不断发展。分析了3种主要的软驱动形式:变频减速驱动方式、液力偶合器驱动方式及永磁直驱方式。对这些驱动方式的工作原理、优缺点及其应用场景进行了综合评估,这些技术不仅提升了运输效率,还保障了系统运行的稳定性和安全性,是煤矿高效开采的重要技术支撑。

基于螺旋钻进工艺的顺层孔施工参数优化研究

为了提高大扭矩螺旋钻进施工效率,开展了基于螺旋钻进工艺的顺层孔施工参数优化研究。首先,通过研究确定了钻杆最优参数和最大钻杆转速:杆芯直径为φ80 mm、螺旋钻杆螺距为130 mm,钻杆最大转速不超过270 r/min;然后,基于理论分析和现场试验相结合的方式得到了不同煤层赋存条件下钻压与钻速、转速与钻速的关系模型,模型相关性达98%以上;最后,基于机械比能原理分析得到了不同煤层赋存条件下,转速和钻压耦合作用下的机械比能三维模型结果,该结果印证了不同煤层硬度区域螺旋钻进过程中存在最优组合参数。

基于参数迁移的摇臂传动系统跨工况故障诊断算法

摇臂传动系统在采煤机中扮演着至关重要的角色,直接影响着煤炭生产的效率。针对跨工况迁移故障诊断难题,研究发现源域和目标域的故障数据特征分布相似。为此,提出了一种基于参数迁移的故障诊断模型。该模型采用全局均值池化的迁移卷积神经网络(TCNNG)模型,能够自动从源域工况数据中提取特征信息。通过参数迁移加微调的策略,将诊断知识参数从源域成功迁移到目标域,显著提高了模型在不同工况下的故障识别率和泛化性能。

带式输送机智能化发展现状研究

带式输送机作为煤矿运输的关键装备,通过与智能化技术深度融合,成为智慧矿山建设的重要组成部分。从安全生产、可靠运行、高效运输、无人化作业4个智能化应用场景目标出发,列举了视觉分析、全生命周期监测、智控调速、巡检集控平台等带式输送机智能化关键技术应用现状,结合现场反馈,明确在安全预警、专家库模型、输送带精准调控、无人巡检作业等方面尚存在问题。结合技术发展趋势,给出了以大数据技术与带式输送机远程运维控制中心为基础、以透明化感知应用与全矿井智能运输体系为依托、通过工业级信息交互与数据挖掘手段、实现带式输送机安全可靠高效无人化的目标,为推动智能矿山新质生产力提供支撑。

煤矿带式输送机矸石识别新方法

带式输送机煤矸石高效分拣是实现煤炭资源绿色开采的重要途径,其核心问题是煤和矸石的快速精准识别。因此提出了一种基于电磁波探测的带式输送机煤矸石识别方法。首先,结合电磁波信号在煤矸石分界表面的反射和透射现象,分析了探测过程中电磁信号的传播特性;然后,利用连续小波变换(CWT)将电磁信号映射为二维时频图,并将其作为输入对MobileNetV2煤矸石识别模型进行训练和验证,输出识别结果。实验结果表明,MobileNetV2模型的平均准确率和平均F1分别可达97.58%和92.75%,验证了所提方法对带式输送机煤矸石识别的可行性和有效性。

煤矿湿式混凝土喷浆系统的研发与应用

针对煤矿井下巷道混凝土干喷作业存在的作业环境粉尘大、工人劳动强度高、固化强度低、喷射回弹率高等问题,研发了一种新型湿式混凝土喷浆系统。该系统由铲料搅拌机、输送泵、喷浆机器人等主要设备组成。完成了样机制造,并进行了应用试验,试验结果达到了预期目标。

国内煤矿锚杆钻机应用现状及发展趋势

按照单体锚杆钻机、全液压履带式锚杆钻车及电液自动化锚杆钻车三类介绍了锚杆钻机在国内煤矿的应用现状,指出各类锚杆钻机在实际应用中存在的问题。结合国内煤矿井下巷道掘进的特点,分析了锚杆钻机的技术特点与适用性,研究了国内煤矿锚杆钻机的发展方向,提出了电动锚杆钻车的思路及实现方式。

煤矿井下巡检机器人的应用与探讨

随着巡检机器人在煤矿井下的应用逐渐增多,问题也逐渐显现,引发了对煤矿井下机器人化作业可持续性的质疑。从产品技术发展的角度出发,结合当前巡检机器人在使用中的问题,对国内煤矿井下机器人作业进行了深入的分析与探讨。通过论证煤矿井下机器人应用的前景与技术发展趋势,为煤矿行业的转型升级提供理论支撑与实践指导。

袁大滩煤矿主斜井带式输送机提能改造设计

以袁大滩煤矿主斜井带式输送机为例,介绍了主斜井带式输送机提能改造的设计特点:采用低噪声节能托辊和低滚阻节能型输送带来降低运行阻力,采用工期最短的改造方案来减少矿井停产造成的经济损失。改造的思路和方案,可供相关煤矿和设计人员参考借鉴。