“机器人+”典型应用场景案例集--矿山领域机器人典型应用场景:立井刚罐道智能巡检

科技   2024-09-29 14:43   天津  

编者按:为加快矿山领域机器人应用推广,更好服务矿山安全高质量发展,国家矿山安全监察局安全基础司、工业和信息化部装备工业一司联合开展了矿山领域机器人典型应用场景遴选工作,确定推广31个典型应用场景、66个场景实例。现组织中国软件评测中心梳理66个场景实例的先进经验及应用成效,在“机器人+”供需对接与应用推广公共服务平台及相关微信公众号开展持续宣传,以更好推动典型应用场景的复制与推广。


案例7:立井刚罐道智能巡检


一、基本信息

矿山种类煤矿
应用场景:井筒巡检
场景实例:立井刚罐道智能巡检
机器人产品及制造单位立井刚罐道巡检机器人,中国矿业大学
应用单位:淮北矿业股份有限公司杨柳煤矿


二、详细介绍

1.重点解决的痛点难点问题

在煤矿矿井的建设运行中,冷弯轧制方管罐道因其重量轻、质量高、纵向抗剪切能力强、使用寿命长等特点被广泛使用,但由于在大吨位提升容器(罐笼/箕斗)工作时存在大动量、多频次冲击,立井刚罐道容易出现大尺寸的错位、弯曲、倾斜等问题,若无法及时检测与维护,将引起提升容器冲击振动、提升钢丝绳张力失衡等故障,进而导致人员伤亡等事故。针对立井刚罐道进行检测与维护,是保障矿井提升系统安全、高效运行的关键环节。
立井钢罐道人工巡检效率低、风险高,检测精度随机性大。煤矿矿井工作条件差,提升容器易出现颠簸、卡顿等故障,人工作业安全风险高;传统的人工巡检方式耗时费力,工作量大且巡检效率低;检测精度及准确性依赖人工经验,不同作业人员巡检结果难以保持一致。
现有单一传感器检测方式准确性差,结果不可靠。例如加速度传感器可获得刚罐道在发生错位、凸起、间隙缺陷时的振动信号,但其无法描述刚罐道的倾斜程度;倾角传感器可以获得刚罐道的倾斜程度,但局部缺陷表征能力弱;视觉传感器可以更加直观的检测刚罐道运行状态,但其对于缺陷程度难以量化。

2.解决方案介绍

图1 立井刚罐道巡检机器人

图2 上位机界面示意图

立井刚罐道巡检机器人采用磁吸的方式,吸附于刚罐道上,具备加速度、陀螺仪、视觉等多传感器协同监测功能与无线遥控功能,可以对罐道间隙、错位、倾斜等状态参数和缺陷进行智能化检测。
立井刚罐道巡检机器人创新设计了基于Halbach阵列的永磁磁轮,并利用拓扑优化法对整体结构进行轻量化设计,实现了机器人在刚罐道上的强吸附性。研发了一种多传感器协同的刚罐道状态检测技术,通过基于机器人姿态的刚罐道局部缺陷检测方法、基于航迹推算的刚罐道整体缺陷检测方法和基于机器视觉的刚罐道表面缺陷识别方法,搭建了罐道健康状态监测系统,实现了复杂环境下立井刚罐道结构缺陷和表面缺陷的协同检测,提高了检测结果的可靠性。

3.应用推广情况及应用效果

立井刚罐道巡检机器人在淮北矿业集团杨柳煤矿进行了试应用,其中杨柳煤矿井深为598.2m。
应用前,刚罐道缺陷检测需要人员进入井筒内进行维护检修,检测周期长、风险大、准确性低。应用后,立井刚罐道巡检机器人能够全天候实时监测罐道状态,可以在较短时间内完成巡检任务,提高了监测效率和全面性。对罐道倾斜、错位、凸起等状态参数检测准确率大于90%,续航大于1500m,可为罐道的运维提供数据支持,具有较好的推广前景。

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