[发明专利]一种采煤机截割控制系统及截割轨迹规划方法

说明书

一种采煤机截割控制系统及截割轨迹规划方法。截割控制系统包括图像获取模块、数据处理模块与控制模块。图像获取模块固定在若干个液压支架上，并使图像获取模块能捕获到所在位置相对应的待截割面的图像；数据处理模块接受来自图像获取模块的信息并进行图像处理；控制模块为PLC系统，实现数据处理、信息交互、控制执行机构等功能；规划时进行图像处理，利用支持向量机进行煤岩界面识别，对识别的多个煤岩界面点进行平滑连线，并进行相对平移，作为滚筒截割轨迹，所连接的曲线符合滚筒运动形式。本发明能够使采煤机滚筒在巷道截割过程中自动避开顶岩，减少了滚筒截齿磨损，提升了截割速度和截割效率，为实现采煤机的自动化、高效化作业提供条件。

技术领域

本发明涉及一种采煤机截割控制系统，具体是一种采煤机截割控制系统及截割轨迹规划方法，属于自动化采煤装备技术领域。

背景技术

煤炭是我国的基础能源产业，保证基础支柱产业的稳定运行才能为经济建设奠定良好的基础。在采煤作业中，采煤机滚筒的自动调高控制是发展智能无人开采技术的重要一环，现采用的多为人工调节，即采煤机司机根据视力观察和采煤机的工作噪声判断截齿是否截割到岩石，然后进行调节。由于工作面的能见度低、噪声大，操作人员无法及时准确地判断滚筒的截割状态，导致人工调节方式容易截割到顶部岩石，加大了滚筒截齿工作磨损，影响截齿寿命；截割的煤炭中混入矸石后还会降低煤炭品质；对于高瓦斯矿井，易导致爆炸事故的发生；对待截割工作面的煤岩分布不了解还会导致欠截割，欠截割会造成煤炭资源的浪费，不能得到较大回采率，影响经济效益；人工操作易导致顶底板表面不平整，影响液压支架的移架和推溜。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种采煤机截割控制系统及截割轨迹规划方法，能够实时精确判断待截割工作面的煤岩分布，并根据煤岩分布情况规划出合理的滚筒截割路径，可有效避免采煤机截割到顶板、减少滚筒截齿的磨损和破坏，提升采煤品质；能够避免煤炭资源的浪费，保证顶底板表面平整。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种采煤机截割控制系统，包括多个图像获取模块、一个数据处理模块和采煤机主体上的一滚筒高度控制模块，所述各图像获取模块分别设置在待截割面前方布设的各个液压支架上，各图像获取模块皆正对待截割面，且各图像获取模块皆与数据处理模块的输入端电连接；滚筒高度控制模块包括PLC控制系统，所述数据处理模块的输出端与PLC控制系统的输入端连接，且PLC控制系统通过电液比例控制阀与采煤机主体上的滚筒调高液压部件连接。

优选的，所述图像获取模块包括上下布置的隔爆型探照灯和CCD摄像机隔爆型探照灯和CCD摄像机皆置于安装壳体中，所述安装壳体上与CCD摄像机的镜头相对的一侧设有外开式旋转门，所述外开式旋转门的门轴与一步进电机的输出轴对接且由步进电机驱动旋转。外开式旋转门可以保护CCD摄像机，在不需要摄像时关闭外开式旋转门可以避免摄像机镜头被掉落的煤块砸到发生损坏；隔爆型探照灯能够提供照明、辅助CCD摄像机进行摄像工作。

优选的，为了保证控制质量和稳定性，本发明中所述数据处理模块可以采用嵌入式微处理器系统，型号为LPC2210，嵌入式微处理器系统中设有具有学习功能的支持向量机；所述的PLC控制系统为三菱FX2n-80MR-ES/UL型PLC控制器。

各个图像获取模块将拍摄的图像信息输送至数据处理模块，数据处理模块进行处理和规划轨迹后将信息作为输入信号输送至PLC控制系统；PLC控制系统能够通过电液比例控制阀控制滚筒调高液压部件运转，对滚筒的高度进行调节。上述采用的滚筒调高液压部件为安装在截割臂上的液压油缸。

本发明公开的采煤机截割轨迹规划方法包括如下步骤：

第一步、在未截割前对大量的可作为学习样本的待截割面的煤岩图像分别进行雾尘图像复原处理并去噪，对灰度共生矩阵的纹理统计量进行提取，然后利用支持向量机训练区分煤岩；