一种大流量并联破碎机装置及其惯性导航方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种大流量并联破碎机装置及其惯性导航方法，属于矿用破碎机智能 控制技术领域。
【背景技术】
[0002] 煤炭从地下挖出转移至地面后，将煤炭破碎并磨成煤粉。煤矿破碎机是将煤块破 碎并磨成煤粉的破碎设备。煤矿破碎机的工艺过程是煤被破碎及其表面积不断增加的过 程。现今投入生产的大型破碎机生产效率可以达到每小时800t左右，但随着大规模煤矿企 业不断增多，同时煤炭产量不断上升，对破碎机的需求也在不断地提高，对于大流量甚至 超大流量的煤炭的破碎，现在的破碎机都不能满足要求。
[0003] 此外，现有的破碎机在移动过程中都是人为调整设备的位姿，以对中相邻设备。在 行进的过程中破碎机会偏离所行驶的方向，而且人为的不断调整会增加运作的时间，在机 动性和灵活性方面表现得很差，这就严重影响了整个破碎机在开采破碎时的效率，增加了 投入的成本。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种大流量并联破碎机装置及其惯性导航方法，实现对大流 量以及超大流量的煤炭开采，并且通过惯性导航优化各个装置的运行轨迹实现装置之间的 自动对中。
[0005] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0006] -种大流量并联破碎机装置，包括有七个装置：第一移动式破碎机、第一破碎机进 料器、第一破碎机运料皮带、第二移动式破碎机、第二破碎机进料器、第二破碎机运料皮带、 运料大皮带，以及安装在各个装置上的惯性导航系统和全球导航卫星系统，惯性导航系统 的控制单元与装置上的转向机构连接，所述第一移动式破碎机连接第一破碎机进料器，第 一破碎机进料器连接第一破碎机运料皮带，第二移动式破碎机连接第二破碎机进料器，第 二破碎机进料器连接第二破碎机运料皮带，第一破碎机运料皮带、第二破碎机运料皮带与 运料大皮带相连接。
[0007] -种大流量并联破碎机惯性导航方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0008] A.初始化大流量并联破碎机系统各部分装置中惯性导航系统的位姿信息；
[0009] B.规划工作区域的移动路径；
[0010] C.利用惯性导航系统中的陀螺仪确定装置的航向角；
[0011] D.利用航向角在参考坐标系中分解惯性导航系统中加速度计的测量值；
[0012] E.积分获得装置的速度与位置信息；
[0013] F.将惯性导航系统的位姿与全球导航卫星系统测量值进行信息融合获得更新的 位姿信息；
[0014] G.更新的位姿与预期位姿进行比较后，通过转向机构进行调整；
[0015] Η.各个装置按调整后的轨迹进行自动移动；
[0016] I.测量装置之间的距离，对比设定距离进行自动对中调整。
[0017] 进一步的，所述的移动路径包括：第一移动路径，第二移动路径和第三移动路径， 其中第一移动路径是第一移动式破碎机、第二破碎机进料器和第二破碎机运料皮带的运行 轨迹，第二移动路径是第二移动式破碎机、第二破碎机进料器和第二破碎机运料皮带的运 行轨迹，第三移动路径是运料大皮带的运行轨迹；所述的第一移动路径、第二移动路径和第 三移动路径相互平行且移动第三路径上任意一点到第一移动路径和第二移动路径的垂直 距离相等。
[0018] 进一步的，同一路径上的相邻装置的运动轨迹优化，完成彼此自动对中调整，以及 不同路径上相邻装置的运动轨迹优化，完成彼此自动对中调整。
[0019] 与现有技术相比，本发明采用是并联式的破碎机，在煤炭的开采量方面比传统的 单个破碎机或者破碎站有了很大提高，解决了大流量和超大流量的煤炭无法开采的现状； 同时采用惯性导航来优化装置的移动路径，只需要移动一个装置，其他的装置按照优化的 路径可以实现自动的对中，提高了开采装置的灵活性。
【附图说明】
[0020] 图1是本发明的方法流程图。
[0021] 图2是移动式破碎机运动学分析图
[0022] 图3是相邻装置的对中运动学分析图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0024] 如图1至3所示，一种大流量并联破碎机装置，包括有七个装置：第一移动式破碎 机、第一破碎机进料器、第一破碎机运料皮带、第二移动式破碎机、第二破碎机进料器、第二 破碎机运料皮带、运料大皮带，以及安装在各个装置上的惯性导航系统和全球导航卫星系 统，惯性导航系统的控制单元与装置上的转向机构连接，所述第一移动式破碎机连接第一 破碎机进料器，第一破碎机进料器连接第一破碎机运料皮带，第二移动式破碎机连接第二 破碎机进料器，第二破碎机进料器连接第二破碎机运料皮带，第一破碎机运料皮带、第二破 碎机运料皮带与运料大皮带相连接。
[0025] -种大流量并联破碎机惯性导航方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0026] Α.初始化大流量并联破碎机系统各部分装置中惯性导航系统的位姿信息。即：通 过全球导航卫星系统接收机提供各部分装置的初始位置信息从而初始化惯性导航系统的 位置；通过参考全球导航卫星系统的速度从而初始化惯性导航系统速度；通过全球导航卫 星系统接收机测量姿态从而初始化惯性导航系统的姿态。
[0027] Β.规划工作区域的移动路径。移动路径是设定各装置下一步移动的位置。
[0028] 为了更好地起到对中的效果，进一步的，所述的移动路径包括：第一移动路径，第 二移动路径和第三移动路径，其中第一移动路径是第一移动式破碎机、第二破碎机进料器 和第二破碎机运料皮带的运行轨迹，第二移动路径是第二移动式破碎机、第二破碎机进料 器和第二破碎机运料皮带的运行轨迹，第三移动路径是运料大皮带的运行轨迹；所述的第 一移动路径、第二移动路径和第三移动路径相互平行且移动第三路径上任意一点到第一移 动路径和第二移动路径的垂直距离相等。这种路径的设置，可以保证各个装置保持相同的 间距平行推进。
[0029] C.利用惯性导航系统中的陀螺仪确定装置的航向角；
[0030] D.利用航向角在参考坐标系中分解惯性导航系统中加速度计的测量值；
[0031] E.积分获得装置的速度与位置信息；
[0032] F.将惯性导航系统的位姿与全球导航卫星系统测量值进行信息融合获得更新的 位姿信息；
[0033] G.更新的位姿与预期位姿进行比较后，通过转向机构进行调整；
[0034] H.各个装置按调整后的轨迹进行自动移动；
[0035] I.测量装置之间的距离，对比设定距离进行自动对中调整。
[0036] 具体原理如下：
[0037] 以当地地理坐标系作为参考坐标系，定义参考坐标系下的坐标为[Xa Ya ZJT，定 义载体坐标系的坐标为[Xb Yb Zb]T，载体坐标系下的横滚角、俯仰角和航向角分别为Φ，Θ， 那么参考坐标系与载体坐标系之间的关系为：
[0038]
【主权项】
1. 一种大流量并联破碎机装置，其特征在于，包括有七个装置：第一移动式破碎机、第 一破碎机进料器、第一破碎机运料皮带、第二移动式破碎机、第二破碎机进料器、第二破碎 机运料皮带、运料大皮带，以及安装在各个装置上的惯性导航系统和全球导航卫星系统，惯 性导航系统的控制单元与装置上的转向机构连接，所述第一移动式破碎机连接第一破碎机 进料器，第一破碎机进料器连接第一破碎机运料皮带，第二移动式破碎机连接第二破碎机 进料器，第二破碎机进料器连接第二破碎机运料皮带，第一破碎机运料皮带、第二破碎机运 料皮带与运料大皮带相连接。
2. 根据权利要求1所述的一种大流量并联破碎机装置，其特征在于，所述各个装置上 的惯性导航系统通过无线通信进行数据交互。
3. -种大流量并联破碎机惯性导航方法，其特征在于，包括以下步骤： A. 初始化大流量并联破碎机系统各部分装置中惯性导航系统的位姿信息； B. 规划工作区域的移动路径； C. 利用惯性导航系统中的陀螺仪确定装置的航向角； D. 利用航向角在参考坐标系中分解惯性导航系统中加速度计的测量值； E. 积分获得装置的速度与位置信息； F. 将惯性导航系统的位姿与全球导航卫星系统测量值进行信息融合获得更新的位姿 信息； G. 更新的位姿与预期位姿进行比较后，通过转向机构进行调整； H. 各个装置按调整后的轨迹进行自动移动； I. 测量装置之间的距离，对比设定距离进行自动对中调整。
4. 根据权利要求3所述的一种大流量并联破碎机惯性导航方法，其特征在于， 所述的移动路径包括：第一移动路径，第二移动路径和第三移动路径，其中第一移动路 径是第一移动式破碎机、第二破碎机进料器和第二破碎机运料皮带的运行轨迹，第二移动 路径是第二移动式破碎机、第二破碎机进料器和第二破碎机运料皮带的运行轨迹，第三移 动路径是运料大皮带的运行轨迹；所述的第一移动路径、第二移动路径和第三移动路径相 互平行且移动第三路径上任意一点到第一移动路径和第二移动路径的垂直距离相等。
5. 根据权利要求3所述的一种大流量并联破碎机惯性导航方法，其特征在于，同一路 径上的相邻装置的运动轨迹优化，完成彼此自动对中调整，以及不同路径上相邻装置的运 动轨迹优化，完成彼此自动对中调整。
【专利摘要】一种大流量并联破碎机装置及其惯性导航方法，该装置包括：第一移动式破碎机、第一破碎机进料器、第一破碎机运料皮带、第二移动式破碎机、第二破碎机进料器、第二破碎机运料皮带、运料大皮带，以及安装在各个装置上的惯性导航系统和全球导航卫星系统。该方法包括：初始化系统各部分装置中惯性导航系统的位姿信息；规划工作区域的移动路径；利用路径优化的方法优化系统各部分装置的运动轨迹实现彼此之间的对中。本发明采用并联式破碎机结构，相对于单一的破碎机结构在矿石的开采量与效率方面有很大的提高，并且通过惯性导航系统优化各部分装置的运动路径，实现彼此间的自动对中，不需要通过人为的调整，大大缩短了调整时间、人力和物力。
【IPC分类】G01C21-16, B02C21-00
【公开号】CN104826719
【申请号】CN201510034290
【发明人】刘新华, 彭俊泉, 王忠宾, 谭超, 刘晶晶, 任衍坤, 郑显华, 陈小虎, 张秋香
【申请人】中国矿业大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年1月23日