螺旋焊管自动割管系统的应用

螺旋焊管生产中的割管工序目前国内多采用手动割管方式,自动割管采用同步编程器和数控制置CNC、可编程逻辑控制器PLC、控制系统等来处理,能保证割管切口平整,转序自动化程度较高,具有推广价值。

数字孪生驱动的巷道自动成形截割虚拟调试方法研究

针对目前巷道自动成形截割控制调试周期长、调试成本大、安全风险大、成形质量难以评价等问题,提出了一种数字孪生驱动的巷道自动成形截割虚拟调试方法。采用基于即时外观建图(RTAP−MAP)技术重建巷道三维环境,构建掘进机控制系统模型,形成虚拟调试环境,并利用虚拟传感器技术实现物理空间到虚拟环境状态的精准映射。针对难以量化评估断面成形质量的问题,确立了巷道自动成形截割性能评价方法,以断面成形截割控制过程在数据传输中心的记录为基础,主要对断面成形精度、截割效率与油缸开关次数、硬岩切割调整、超挖欠挖4个评价指标进行计算,从而为深度学习算法的迭代优化提供精准反馈信号,并提出了一种融合强化学习的自动截割控制策略,以提高自动化作业的适应性和精确度。为验证该虚拟调试方法的有效性和准确性,搭建了掘进机自动控制实验平台,并将虚拟调试系统应用于掘进巷道成形截割自动控制程序中。虚拟仿真结果表明:①被调试软件在控制关键点位处的X,Y,Z轴定位误差的最大值分别为74.8,72.93,123.67 mm,说明虚拟调试方法的定位精度达到性能要求。②虚拟样机与物理样机轨迹基本一致,说明该调试方法实现了对物理空间的映射。应用结果表明:①强化学习控制器在虚拟掘进测试中适应了复杂环境,将虚拟传感器输入有效转换为精准控制指令,验证了模拟−现实迁移训练的可行性。通过处理掘进精度和避免超欠挖的实时反馈,控制器学习并优化了策略。②优化后的断面成形截割控制性能得到了提升,根据数据库中控制量时间戳的记录,用时126 s,较优化前耗时减少了8 s。③优化后截割部末端轨迹跟踪最大误差为6.0 mm,较优化前降低了0.3 mm,避免了截割轨迹抖动导致的欠挖,同时使得轨迹和断面更加平滑。

悬臂掘进机自动截割路径研究

基于常村矿2106工作面地质条件进行掘进机自动截割路径研究分析,建立矿井自动截割理论,即确定矿井采用“S形”截割方式,阐述特征点控制断面边界的方法,断面自动截割距离路径等,并针对矿井不同岩性条件,通过理论分析确定硬岩和软岩截割块体边长分别为2.97 m和3.50 m,相关研究结论可为矿井掘进机在多条件下巷道掘进施工提供理论依据。

基于数字孪生技术的煤矿掘进机自动截割方法研究

为了解决目前掘进工作面设备自动化控制存在的缺乏可视化人机交互控制、缺乏掘进工作面数字孪生动态建模、缺乏巷道模型与掘进机定位导航系统融合的问题,提出一种基于三维数字孪生技术的煤矿掘进机自动截割方法;该方法利用三维数字孪生技术的巷道模型生成截割模板,实现掘进机对预设截割断面的自动化截割,可达到人工远距离、可视化控制掘进机安全自动作业的目的。介绍了数字化巷道和掘进机模型的构建方法以及数据驱动逻辑,并对掘进机自动截割控制方法进行了详细阐述。结果表明,该方法避免了粉尘等对掘进机自动化截割的影响,降低了人员现场作业风险和劳动强度,解决了掘进机远程截割精确度低、巷道断面成型质量差等问题。

数字孪生技术支持下的煤矿掘进机自动截割方法探究

为有效解决传统煤矿掘进机截割技术可靠性低、监测截割状态难度大、缺少高效人机交互控制等问题,在数字孪生技术支持下对掘进机自动截割方法加以探究,运用GIS(Geographic Information System,地理信息系统)实测法和三维激光扫描技术建立数字巷道模型,生成掘进机截割模板,以实现高自动化程度的掘进机截割作业。不仅可避免传统截割方式受掘进粉尘等因素的不良影响,还能降低作业强度,提高作业安全性。

悬臂式掘进机导航定位及自动截割方法研究

针对悬臂式掘进机自主导航定位不准确、巷道超欠挖现象严重等问题,提出一种悬臂式掘进机导航定位及自动截割方法。由捷联惯性导航、自动全站仪模块、测距传感器建立组合导航定位系统,通过捷联惯性导航测量的机身位姿与自动全站仪测量的位置相融合,有效提高掘进机定位定向精度。通过建立悬臂垂直摆动和水平摆动模型,获取截割头精确位置信息,使截割头按照工艺路径自动截割。该方法能够实现悬臂式掘进机精确定位定向,实现巷道断面自动截割及远程控制,提高人员操作安全性。

煤矿综掘机自动截割控制系统的应用研究

针对煤矿井下作业环境恶劣,掘进时视线受影响较大,导致巷道偏离中线、尺寸不足、成型差的问题,对综掘机自动截割控制系统开展应用研究。采用动态倾角、水平方位角、三轴角速率等多种监测方式对综掘机的状态进行连续性监测,根据监测结果对综掘机截割部的运行轨迹进行规划,通过伺服控制系统控制电磁阀,使综掘机运行动作与设定值误差小于0.01,准确实现截割部按规定的轨迹运行,进而实现自动掘进。研究结果表明,自动截割系统能够降低粉尘、机身抖动等外部环境对司机操作综掘机截割过程的影响,使截割效率提高了6%。

采煤机自动记忆截割控制系统的设计及模拟应用研究

为增加采煤机自动截割系统准确性,提高系统对复杂环境的适应性,设计系统整体架构,主控制器选用PLC,并选用CAN总线架构结构,实现采煤机自动记忆截割控制系统设计。并模拟测试采煤机割整刀及端头处理过程,表明该自动截割运行系统运行稳定、方便灵活;进一步对端头截割路径可行性、准确性验证,结果表明端头记忆截割跟踪路径的效果好,符合采煤机控制要求。

基于单片机的智能枣树自动环割控制系统

为了解决枣树开花坐果期环割耗时费力的问题,以单片机为主控单元设计了一种智能枣树自动环割控制系统,通过智能化控制实现对枣树的自动环割操作。该控制系统主要由STC12C5A60S2单片机、电源模块、按键输入模块、显示模块、智能传感器模块、报警模块及电机驱动模块组成。根据智能传感器的检测数据,由单片机控制电机完成枣树的自动环割。该系统的应用可大幅提高枣农的工作效率,也可以为其他果树自动环割机械的设计与应用提供参考。

煤矿掘进机巷道断面自动截割成形控制方法研究

常规的巷道断面自动截割成形控制点位标定均为单点设置,控制的覆盖范围受限,导致最终得出的成形控制垂直偏差增大。针对这一现状,开展煤巷断面自动切割成型控制方法的研究和设计。基于目前的控制要求,探究截面自动切割成型的运动,采用多点位的方式打破控制覆盖范围受到的限制,完成空间位置坐标多点位设定。在此基础上,进行截割臂摆动角控制,设计多感知截割成形控制模型,采用自动平衡调速的方式来实现控制处理。结果表明,在3 200 mm、3 500 mm、3 800 mm、4 200 mm这4个截割断面尺寸下,结合截割点的变动,根据实际的成形控制需求,最终得出的成形控制垂直偏差被较好地控制在40 mm以下,说明此次设计的巷道断面自动截割成形控制方法更佳,针对性与稳定性明显提升,实际应用效果好,具有较高的实践价值。

纵轴式掘进机自动截割断面边界控制误差分析

为实现掘进装备的高精度自动截割、自主巡航,提出了一种纵轴式掘进机自动截割断面边界控制误差分析方法。明确了掘进机自动截割控制系统的误差来源,主要包括系统稳态误差、传感器精度、截割臂惯性、系统控制方法及其他非理论计算因素。对系统进行了仿真,结果表明负载干扰对系统的稳态特性影响较小,系统是稳定的。对各单项误差进行了计算,最终得到自动截割断面水平边界最大控制误差为71.30mm、垂直边界最大控制误差为55.27mm,达到《煤矿井巷工程质量检验评定标准》中规定的最高(优良)标准。进行了掘进机自动截割控制地面试验,实际测量得到系统断面水平边界最大控制误差为45mm、垂直边界最大控制误差为12mm。

适合短壁工作面采煤工艺的采煤机自动截割功能设计

针对短壁工作面采煤工艺的特点,开发适合短壁工作面的自动监控系统,设计短壁采煤机自动截割功能,针对短壁这一特殊开采工艺的采煤机自动化程序运行技术与装备,填补了该领域的空白。

基于模糊控制的自动截割系统设计

针对数控截割掘进机自动截割过程中位置参数受井下恶劣环境干扰产生不准确性特点,采用模糊控制位置算法以实现截割位置偏差在合理范围之内。实验结果表明,用模糊控制位置算法计算数控截割掘进机自动截割位置效果较好。

矿用掘进机自动截割控制系统及工程应用研究

以矿用EBZ200C型掘进机为研究对象,结合工程实践情况对自动截割控制系统进行了设计。系统可以分为下位机部分和上位机部分,前者主要是对掘进机截割头的位置及工作电流进行检测,后者主要是运行系统中内置的程序,两者结合可以实现掘进机的综合控制。以上2个部分的控制器分别为S7-200型PLC控制器和PP480型智能控制面板。系统基于PID技术实现闭环控制,可以保障控制过程的精度和稳定性。将控制系统应用到工程实践中,对其应用效果进行现场测试发现,各项功能都达到了预期效果,整体运行良好。

掘进机的断面自动截割控制的研究

为了自动控制矿井悬臂式掘进机截割断面,在巷道断面尺寸数学模型的基础上,推导了悬臂转角、液压缸位移和截割头空间坐标的函数关系,为悬臂式掘进机断面的自动截割控制奠定了理论基础。掘进机的控制可根据位移传感器采集的实时液压缸位移数据,精确控制液压缸的位移,并通过液压缸控制悬臂的摆动行程,准确反馈截割头的位置坐标并和断面截割边距的范围比较,及时修正,调整控制液压缸伸缩位移,完成巷道断面截割的自动控制。

离心式自动放线割草机构及其弹簧优化设计

针对传统割草装置中刀具更换频繁和使用成本高等问题,通过研究设计了一种离心式自动放线割草机构,构建了自动放线割草机构的动力学模型,利用MATLAB工具箱对其关键件多股弹簧进行了优化设计。

自动割草机器人的设计

介绍自动割草机器人的设计和实现。其硬件系统主要包括单片机系统、电机控制器以及传感器系统三部分。软件部分实现单片机系统的控制以及割草路径的规划。通过对软硬件的整体调试使系统达到设计要求。

ZTR割草机自动变割幅结构及控制系统设计

针对零转弯半径(ZTR)割草机割幅宽度固定、无法适应复杂的作业环境的问题,研发了一种可以自动变割幅的割草器,在1.2m割幅的WBZ12219K-S ZTR割草机的基础上,在主刀盘两侧分别增加一个副刀盘。副刀盘主要由割刀、连接板、伺服电动推杆及曲线槽等组成,通过伺服电动推杆的伸缩,控制副刀盘的旋转,以达到变割幅的目的。工作时,通过图像识别技术识别出前方障碍物信息,判断出障碍物间距,将该间距进行区分做出相应的对策,并经由串口通信协议传递给PLC,然后控制割幅的变化,可以实现1.2~1.8m无极自动变割幅。

数字孪生驱动掘进机远程自动截割控制技术

目前掘进机远程截割控制方法大多基于视频监控与平面信息,巷道断面成形质量取决于人工操作经验,可靠性较低。针对该问题,研究了数字孪生驱动掘进机远程自动截割控制技术,从数据感知、数据驱动、数据传输、远程自动截割控制等方面介绍了数字孪生驱动掘进机自动截割的实现过程。采用视觉测量技术获取掘进机位姿数据、气体传感器等获取掘进环境数据,构成数字孪生驱动的数据来源;建立掘进机虚拟模型和虚拟场景并完成虚拟模型动作编程及虚拟模型与虚拟场景的耦合,通过求解掘进机运动学正逆解,实现掘进机与虚拟模型交互;基于三次多项式方法进行巷道断面“S”形截割轨迹规划,设计反馈线性积分滑模控制器实现截割轨迹跟踪控制;采用MySQL数据库作为数据交互媒介,通过井下工业以太环网及矿用5G技术实现数据远程传输。实验结果表明,掘进机截割头能稳定跟随规划轨迹,且同一时刻虚拟界面显示的掘进机截割头位姿与实际位姿一致。

悬臂式掘进机自动截割控制系统设计

针对目前悬臂式掘进机自动化及智能化控制程度低等问题,提出了自动截割控制技术。通过建立截割头空间位置数学模型,设计了悬臂式掘进机自动控制系统,同时以可编程计算机控制器PCC模块化功能为基础完成对自动截割控制系统的程序设计。针对目前其可视化程度低的缺陷,设计了上位机监控,并与PCC进行实时通讯,以实现掘进机运行状态的实时监测。最后进行了井上井下实验,其结果证明:该控制系统运行可靠、稳定,重复精度高、无累计偏差,完成自动截割及刷帮功能后,巷道两帮无明显误差,能够很好地实现自动截割功能。