懸臂式掘進(jìn)機(jī)視覺伺服截割控制系統(tǒng)研究

張旭輝，趙建勛，張 超，楊文娟

（1.西安科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，陜西 西安 710054；2.陜西省礦山機(jī)電裝備智能監(jiān)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710054）

0 前 言

未來較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)煤炭仍將是我國(guó)主體能源［1］，但我國(guó)因巷道掘進(jìn)困難而導(dǎo)致采掘比例嚴(yán)重失調(diào)［2］。 巷道掘進(jìn)工作中環(huán)境復(fù)雜、司機(jī)視野差，通過掘進(jìn)機(jī)司機(jī)手動(dòng)操作進(jìn)行煤巷掘進(jìn)作業(yè)無法準(zhǔn)確控制掘進(jìn)機(jī)的運(yùn)行位姿，導(dǎo)致巷道掘進(jìn)過程中出現(xiàn)巷道成形質(zhì)量差、掘進(jìn)效率低的問題。 因此，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)的信息化、自動(dòng)化和智能化對(duì)減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、提高開采效率具有重要意義［3］。 目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)懸臂式掘進(jìn)機(jī)的自動(dòng)截割控制的研究現(xiàn)狀如下：日本三井三池公司針對(duì)截割控制研發(fā)了截割功率自適應(yīng)控制系統(tǒng)［4］；毛君等［5］建立了斷面仿形截割控制的數(shù)學(xué)模型；吳淼等［6］利用激光測(cè)距儀和傾角傳感器設(shè)計(jì)掘進(jìn)機(jī)位姿檢測(cè)系統(tǒng)；王蘇彧等［7］根據(jù)液壓缸伸縮量與截割頭的位置關(guān)系，利用傾角傳感器及旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)量液壓缸的伸縮量計(jì)算得到截割頭位置，并提出了掘進(jìn)機(jī)記憶截割控制方法；毛清華等［8］利用行程傳感器、超聲和慣導(dǎo)等多傳感器檢測(cè)掘進(jìn)機(jī)機(jī)身空間位姿，可有效準(zhǔn)確地檢測(cè)掘進(jìn)機(jī)的空間位姿。 目前針對(duì)懸臂式掘進(jìn)機(jī)所建立的控制系統(tǒng)中，大多利用位移傳感器的間接式位移傳感器及角度編碼器來反饋掘進(jìn)機(jī)截割頭位姿信息，但利用位移傳感器間接式測(cè)量方式對(duì)安裝精度有較高的要求，且在振動(dòng)環(huán)境下，現(xiàn)有方法的測(cè)量穩(wěn)定性和傳感器壽命較低?！?br>