掘进机机载相机振动测试系统

480 编辑：中冶有色技术网来源：西安科技大学

2023-12-27 13:32:23

权利要求书： 1.一种掘进机机载相机振动测试系统，包括PC机、变频器、转换器、加速度传感器、振动电机、防爆相机，其特征在于：振动电机（3）通过螺栓（7）固定于弹簧连接板（9）上，弹簧连接板（9）与上弹簧挡板（11）连接，下弹簧挡板（12）与掘进机机身固定板（6）连接，上下弹簧挡板与弹簧（5）通过小连杆（10）相连接，掘进机机身固定板（6）固定于掘进机机身上；防爆相机（2）固定于防爆壳（1）内，防爆壳（1）固定于电机连接板（8）上，电机连接板（8）通过螺纹杆（4）固定于振动电机（3）正上方；

PC机包括变频器设置模块、振动工况测试模块、振动电机状态模块、历史数据查询模块；变频器设置模块设定变频器的主频率输入选择、运转指令源及通讯位址；振动工况测试模块输出正弦信号、余弦信号、随机信号、模拟信号，并且可以根据需要调节输出信号的频率、幅值、相位信息；振动电机状态模块通过加速度传感器对振动电机运行状态进行实时监测；历史数据查询模块可随时查询实验历史数据；

以PC机为上位机，以变频器为下位机，PC机利用LABIEW对RS232串口进行编程，并将该串口输出信号转换成RS485信号后输入变频器，实现对振动电机（3）的控制；

首先通过变频器设置模块设定变频器的主频率输入、运转指令源及通讯位址；然后使用振动工况测试模块设定输出信号类型、幅值、频率、相位信息，PC机发送信号指令经双绞屏蔽线传至变频器，变频器依据接收的信号指令控制振动电机（3）同步振动，因振动电机（3）与掘进机刚性连接，故可视为掘进机的振动；然后相机在振动电机（3）工作状态下采集照片，并且利用加速度传感器对振动电机运行状态进行实时监测，并将结果实时反馈至振动电机状态模块；最后将相机拍摄出的照片进行处理和补偿，将补偿后的参数进行保存；将补偿参数反馈给掘进机电机与防爆相机（2），进而使掘进机截割头姿态得以补偿，更有效的减少了防爆相机拍摄画面的抖动，从而提高了煤矿井下相机的成像质量，为进一步实现煤矿采掘智能化提供了基础。

2.根据权利要求1所述的一种掘进机机载相机振动测试系统，其特征在于：为保证电机振动的平稳性并减少碰撞噪声，各钢性连接处均增加了皮垫圈，减少了非电机振动的影响。

3.根据权利要求1所述的一种掘进机机载相机振动测试系统，其特征在于：所述的小连杆（10）由带螺纹的45钢制作，表面做防锈处理，小连杆（10）通过螺纹孔将上下弹簧挡板连接，弹簧挡板上下均设有皮胶片。

4.根据权利要求1所述的一种掘进机机载相机振动测试系统，其特征在于：弹簧（5）垂直固定于上下两个弹簧挡板之间，弹簧端头利用皮圈挡住，安装时保证上下弹簧挡板平行。

5.根据权利要求1所述的一种掘进机机载相机振动测试系统，其特征在于：为保证小连杆（10）与上下两个弹簧挡板之间不发生相对变位而削弱装置减震效果，弹簧的预紧力要足够大，并且小连杆（10）上加装皮胶环，减小摩擦带来的噪声。

6.根据权利要求1所述的一种掘进机机载相机振动测试系统，其特征在于：为保证电机连接板（8）、振动电机（3）与防爆壳（1）之间不发生相对变位而削弱装置减震效果，连接的螺栓（7）应不少于两个，且需增加弹簧垫片并放松垫圈。

说明书：一种掘进机机载相机振动测试系统技术领域[0001] 本发明涉及煤矿机械振动控制领域，具体涉及一种矿井掘进机相机振动测试系统。背景技术[0002] 近年来，我国智能化采煤工作面发展迅速。煤矿井下少人、无人化进程的推进，使得机器视觉技术以其成本低、时效性好、节省人力物力、使用灵活等优势得到广阔的应用前景。[0003] 但对于井下复杂的环境，由于井下试验难度增大，以至于机器视觉技术受到了一定限制。在传统试验过程中，模拟振动转动重量大，难以移动，价格高，相机质量不能过大，并且井下需要对相机安装防爆壳。因此，传统的相机振动装置就不易用于模拟煤矿机械振动。发明内容[0004] 为解决上述问题，本发明的目的是提供了一种掘进机机载相机振动测试系统，克服了现有相机振动装置的缺点，使之能够测量出机载相机振动，为姿态补偿提供参数依据，从而提高掘进机机载相机影像质量。[0005] 为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种掘进机机载相机振动测试系统，包括PC机、变频器、转换器、加速度传感器、振动电机、防爆相机，其特征在于：振动电机通过螺栓固定于弹簧连接板上，弹簧连接板与上弹簧挡板连接，下弹簧挡板与掘进机机身固定板连接，上下弹簧挡板与弹簧通过小连杆相连接，掘进机机身固定板固定于掘进机机身上；防爆相机固定于防爆壳内，防爆壳固定于电机连接板上，振动电机连接板通过螺纹杆固定于振动电机正上方；[0006] PC机包括变频器设置模块、振动工况测试模块、振动电机状态模块、历史数据查询模块；变频器设置模块设定变频器的主频率输入选择、运转指令源及通讯位址；振动工况测试模块输出正弦信号、余弦信号、随机信号、模拟信号，并且可以根据需要调节输出信号的频率、幅值、相位信息；振动电机状态模块通过加速度传感器对振动电机运行状态进行实时监测；历史数据查询模块可随时查询实验历史数据。[0007] 进一步地，为保证电机振动的平稳性并减少碰撞噪声，各钢性连接处均增加了皮垫圈，减少了非电机振动的影响。[0008] 进一步地，所述的小连杆由带螺纹的45钢制作，表面做防锈处理，小连杆通过螺纹孔将上下弹簧挡板连接，弹簧挡板上下均设有皮胶片。[0009] 进一步地，弹簧垂直固定于上下两个弹簧挡板之间，弹簧端头利用皮圈挡住，安装时保证上下弹簧挡板平行。[0010] 进一步地，为保证小连杆与弹簧挡板之间不发生相对变位而削弱装置减震效果，弹簧的预紧力要足够大，并且小连杆上加装皮胶环，减小摩擦带来的噪声。[0011] 进一步地，为保证电机连接板、振动电机与防爆壳之间不发生相对变位而削弱装置减震效果，连接的螺栓应不少于两个，且应需增加弹簧垫片与放松垫圈。[0012] 本发明的有益效果是：[0013] 本发明利用LABIEW编程实现变频器初始化设定、振动信号多类型输出、振动相机状态监测、实验历史数据查询。[0014] 本发明可模拟掘进机不同信号、振幅对相机的影响，根据相机拍摄出的照片，经过处理后将补偿后的参数进行保存。[0015] 本发明可输出正弦信号、余弦信号、随机信号、模拟信号信号，并且可以根据需要调节输出信号的频率、幅值、相位信息。附图说明[0016] 图1是掘进机机载相机振动测试系统控制原理图。[0017] 图2是掘进机机载相机振动测试系统。[0018] 图3是振动电机与相机的固定。[0019] 附图标号说明：[0020] 防爆壳1、防爆相机2、振动电机3、螺纹杆4、弹簧5、掘进机机身[0021] 固定板6、螺栓7、电机连接板8、弹簧连接板9、小连杆10、上弹[0022] 簧挡板11、下弹簧挡板12。具体实施方式[0023] 如图1所示，本发明实施例提供的一种矿井掘进机机载相机振动测试系统，主要由PC机、变频器、振动电机、相机组成。以PC机为上位机，以变频器为下位机，PC机利用LABIEW对RS232串口进行编程，并将该串口输出信号转换成RS485信号后输入变频器，实现对振动电机的控制。[0024] 如图2所示，PC机包括变频器设置模块、振动工况测试模块、振动电机状态模块、历史数据查询模块。变频器设置模块设定变频器的主频率输入选择、运转指令源及通讯位址；振动工况测试模块输出正弦信号、余弦信号、随机信号、模拟信号，并且可以根据需要调节输出信号的频率、幅值、相位信息；振动电机状态模块通过加速度传感器对振动电机运行状态进行实时监测；历史数据查询模块可随时查询实验历史数据。

[0025] 如图3所示，振动电机3和防爆相机2的固定装置包括掘进机机身固定板6、弹簧5、小连杆10、上弹簧挡板11、下弹簧挡板12、弹簧连接板9、螺栓7、螺纹杆4、振动电机3、电机连接板8、防爆壳1、防爆相机2。其中，掘进机机身固定板6固定于掘进机机身上，弹簧5与弹簧挡板通过小连杆10相连接，下弹簧挡板12与掘进机机身固定板6连接，上弹簧挡板11与弹簧连接板9连接，振动电机3通过螺栓7固定于弹簧连接板9上，电机连接板8通过螺纹杆4固定于振动电机3正上方，防爆壳1固定于电机连接板8上，防爆相机2固定于防爆壳1内。为保证振动电机3振动的平稳性并减少碰撞噪声，各钢性连接处均增加了皮垫圈，减少了非电机振动的影响。[0026] 首先通过变频器设置模块设定变频器的主频率输入、运转指令源及通讯位址；然后使用振动工况测试模块设定输出信号类型、幅值、频率、相位等信息，PC机发送信号指令经双绞屏蔽线传至变频器，变频器依据接收的信号指令控制振动电机3同步振动，因振动电机3与掘进机刚性连接，故可视为掘进机的振动；然后相机在振动电机3工作状态下采集照片，并且利用加速度传感器对振动电机运行状态进行实时监测，并将结果实时反馈至振动电机状态模块；最后将相机拍摄出的照片进行处理和补偿，将补偿后的参数进行保存。[0027] 在井下实际工作中，可测量出掘进机的平均振幅，可将补偿参数反馈给掘进机电机与防爆相机2，进而使掘进机截割头姿态得以补偿，更有效的减少了防爆相机拍摄画面的抖动，从而提高了煤矿井下相机的成像质量，为进一步实现煤矿采掘智能化提供了基础。[0028] 以上所述，仅仅是本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。