[发明专利]一种巷道自动喷浆喷枪运动速度数学模型构建方法

说明书

本发明属于锚喷领域，涉及一种巷道自动喷浆喷枪运动速度数学模型构建方法，喷枪在喷浆过程中延X方向做直线运动，由于喷浆喷射混凝土的流量一定，当受喷面凹陷时，需要减小喷枪移动速度，增加喷射混凝土的厚度；当受喷面凸出时，需要增加喷枪移动速度，减小喷射混凝土厚度，从而保证喷浆后巷道表面的平整度，本发明通过巷道自动喷浆喷枪运动速度数学模型来计算喷浆机械手喷枪运动的速度，相较于匀速喷浆，考虑到了受喷面的质量影响，可以根据受喷面形状调整喷枪移动速度，将大幅提升喷浆机械手自动喷浆后的巷道表面平整度。

技术领域

本发明属于锚喷领域，涉及一种巷道自动喷浆喷枪运动速度数学模型构建方法。

背景技术

锚喷是煤矿井下运输大巷、回风大巷等永久性巷道应用最为广泛的支护工艺，喷浆是锚喷支护最重要的工序。目前喷浆大多采用人工喷浆，通过人工观察受喷面质量来控制喷枪移动，从而保证喷浆后巷道表面的平整度。但是由于喷浆劳动强度大，喷浆过程中产生大量粉尘，会对喷浆工人的职业健康造成危害，并且人工喷浆需要人工观察，难以保证喷浆后巷道表面的平整度。

随着煤矿智能化、无人化改革的推进，喷浆机械手将代替人工喷浆，目前喷浆机械手喷枪为匀速运动进行喷浆，但是由于喷浆前受喷面存在凹凸不平的情况，导致难以保证喷浆过后巷道表面的平整度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种巷道自动喷浆喷枪运动速度数学模型构建方法，通过控制喷枪的移动速度，从而保证喷浆后巷道表面的平整度。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种巷道自动喷浆喷枪运动速度数学模型构建方法，构建喷枪在直线运动过程中的速度控制的数学模型，包括以下步骤：

S1，设置喷枪起始点为坐标原点，喷枪沿巷道轴向方向为X方向，喷浆方向为Y方向，喷枪延巷道轴向方向喷浆1～2m，喷完此段直线后对边缘另外一条直线进行喷浆；

S2，通过三维激光扫描仪获取受喷面表面的坐标参数：

X'＝[X′₁，X′₂，X′₃……X′_n]

Y^′＝[Y′₁，Y′₂，Y′₃……X′_n]

S3，计算喷浆后需要达到的巷道尺寸Y″：

其中，h为需要保证的喷浆厚度，单位为mm；

S4，计算喷枪喷射时受喷位置厚度增加速度σ，mm/s：

其中，Q为喷枪喷浆流量，单位为m³/h；D为喷枪喷射直径，单位为mm；

S5，查找喷枪移动到位置x喷射时对应受喷面的坐标，当喷枪在坐标为x时，查找其在受喷面Y′中对应的坐标，查找方法如下：

在i＝1，2，3…n中查找i，使i满足(x-X′_i)×(x-X′_i+1)≤0，此时查找到对应受喷面的最近点的坐标[X′_i，Y′_i]；

S6，计算喷枪在坐标为x时的移动速度V，mm/s：

可选的，S3步骤中，喷浆厚度h为40～60mm。

可选的，S4步骤中，喷枪喷浆流量为5～8m³/min。

可选的，S2步骤中，通过三维激光扫描仪获取受喷面表面的坐标参数的数量不少于1000个。