Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The Use of a Stereovision System in Shape Detection of the Side Surface of the Body of the Mining Machine Working Unit

Cheluszka Piotr, Jagieła-Zając Amadeus

New Trends in Production Engineering

|

2020

|

Vol. 3, Iss. 1

251--271

EN

Ensuring the compliance of the finished product with the project during the manufacturing of cutting heads/drums of the mining machines, largely determines the efficiency of rock mining, especially hard-to-cut rocks. The manufacturing process of these crucial elements of cutting machines is being robotized in order to ensure high accuracy and repeatability. This determines, among others the need to assess in real-time the degree of the approach of pick holders positioned by the industrial robot to the side surface of the working unit of the cutting machine in their target position. This problem is particularly important when in the manufacturing process are used the bodies of decommissioned cutting heads/drums, from which old pick holders have been removed. The shape and external dimensions of these hulls, unless they are subjected to regeneration, may differ quite significantly from the nominal ones. The publication, on the example of a road header cutting head, presents the procedure for automatically identifying and indexing markers displayed on its side surface, recorded on measuring photos by two digital cameras of a 3D vision system. Experimental research of the developed method was carried out using the KUKA VisionTech vision system installed on the test stand in the robotics laboratory of the Department of Mining Mechanization and Robotization at the Faculty of Mining, Safety Engineering and Industrial Automation of the Silesian University of Technology. Data processing was carried out in the Matlab environment using the libraries of the Image Processing Toolbox. The functions provided in this library were used in the developed algorithm, implemented in the software. This algorithm allows automatic identification of markers located in the images of the side surface of the cutting head. This is the basis for determining their location in space. The publication presents a method of segmenting images recorded by cameras into homogeneous areas. The method of separating interesting areas from the image by comparison to the pattern was presented. Also shown is the method of the automatic numbering of mutually matching pairs of markers on photos from two cameras included in the vision system depending on the spatial orientation of the marker grid in the measuring images.

2

Wykorzystanie zgniotu powierzchniowego do polepszenia trwałości eksploatacyjnej trzonków noży kombajnów górniczych

Cheluszka Piotr, Mikuła Stanisław, Mikuła Jarosław

Przegląd Górniczy

|

2019

|

T. 75, nr 12

38--45

PL

Urabianiu skał, zwłaszcza trudno urabialnych oraz silnie abrazyjnych, kombajnami górniczymi towarzyszy intensywne zużycie narzędzi o różnym charakterze. Dominującymi formami uszkodzeń eksploatacyjnych noży kombajnowych jest zużycie ściernoerozyjne ostrzy oraz wykruszanie węglików spiekanych. Narzędzia te poddawane są przy tym działaniu cyklicznie zmiennych, silnych obciążeń, nierzadko o charakterze udarowym. Prowadzi to niejednokrotnie do wskrośnego pękania zmęczeniowego trzonków noży w obrębie karbu konstrukcyjnego, jakim jest przejście pomiędzy kołnierzem oporowym i częścią chwytową trzonka noża. Własności wytrzymałościowe zastosowanego materiału, postać konstrukcyjna oraz technologia wykonania noży kombajnowych zapewnić powinny dlatego możliwość przenoszenia dużej liczby cykli zmian obciążenia do wystąpienia pełnego przełomu zmęczeniowego. W artykule zajęto się możliwością wydatnego zwiększenia trwałości zmęczeniowej trzonków noży dzięki wykorzystaniu zgniotu powierzchniowego wykonywanego na zimno. Przedstawiono opracowane w Katedrze Mechanizacji i Robotyzacji Górnictwa Politechniki Śląskiej wybrane rozwiązania urządzeń do umacniania trzonków noży styczno-obrotowych stosowanych w kombajnach górniczych, zwłaszcza w kombajnach chodnikowych metodą naporowego i dynamicznego ich nagniatania. Zaletą tych rozwiązań jest prosta konstrukcja, możliwość wykorzystania konwencjonalnego parku maszynowego oraz niski koszt takiego zabiegu.

EN

The cutting with mining machines, especially of hard and very abrasive rocks, is accompanied by various types of intensive wear and tear of the tools. The predominant types of wear and tear are abrasive and erosive wear of the picks and chipping of the carbide tips. These tools are subjected to the action of cyclically variable, strong and often impact loads. This often leads to fatigue cracking of the shank of the picks within the constructional notch, which is the transition between the thrust collar and the handle of the shank. The strength properties of the material used, the constructional form and the technology of cutting picks should therefore ensure the possibility of transferring a large number of cycles of load changes to the occurrence of a full fatigue break. The article looks at the possibility of significantly increasing the durability of mining machines picks due to the use of burnishing process. The selected solutions of devices for strengthening the shanks of conical picks used in mining machines, especially in roadheaders by means of static and dynamic burnishing developed at the Department of Mining Mechanization and Robotisation of the Silesian University of Technology are presented.

3

Doświadczalna identyfikacja obciążenia napędów wysięgnikowego kombajnu chodnikowego podczas urabiania

Cheluszka Piotr, Habryka Dawid, Szolc Patryk

Przegląd Górniczy

|

2019

|

T. 75, nr 3

47--61

PL

Proces urabiania, zwłaszcza skał trudno urabialnych, wysięgnikowymi kombajnami chodnikowymi jest źródłem silnych obciążeń dynamicznych, nie tylko napędu głowic urabiających, ale również mechanizmów wychylania wysięgnika, na którego końcu głowice te są rozmieszczone. Zapewnienie odpowiednich proporcji pomiędzy wartościami parametrów siłowych mechanizmów wychylania wysięgnika oraz mocą napędu głowic urabiających i masą kombajnu ma kluczowe znaczenie z punktu widzenia skuteczności i efektywności urabiania czoła przodku drążonego wyrobiska korytarzowego w kopalniach podziemnych lub tuneli. W artykule przedstawiono wybrane wyniki badań doświadczalnych kombajnu chodnikowego R–130 (prod. Famur S.A.) w warunkach półprzemysłowych. Na podstawie charakterystyk dynamicznych zarejestrowanych podczas urabiania powierzchni bloku cementowo-piaskowego określone zostały relacje pomiędzy obciążeniem napędu głowic urabiających oraz mechanizmów wychylania wysięgnika. Zbadano wpływ technologii urabiania (rodzaju skrawu wykonywanego podczas przemieszczania głowic urabiających w ruchu roboczym) przy różnych skojarzeniach wartości parametrów procesu urabiania na obciążenie napędów kombajnu chodnikowego odpowiedzialnych za realizację tego procesu.

EN

The mining process, especially of hard rocks, using boom–type roadheaders is the source of strong dynamic loads not only for the drive of cutting heads, but also for boom swinging mechanisms, at the end of which these cutting heads are arranged. Ensuring appropriate proportions between the values of the force parameters of the boom swinging mechanisms and the power of cutting heads drive and the weight of the roadheader is of key importance from the point of view of efficiency and effectiveness of mining the heading face of the drilled roadways in the underground mine or tunnels. The article presents selected results of experimental investigations of the R–130 roadheader (manufactured by Famur S.A.) in laboratory conditions. On the basis of dynamic characteristics recorded during cutting of the cement-sand block surface, the relations between the load of the cutting heads drive and boom swinging mechanisms were determined. The influence of cutting technology (the type of cut performed during moving of cutting heads in a work movement) was examined with different associations of the values of cutting process parameters for the load of the roadheader’s drives responsible for this process.

4

Determination of boom vibrations of the road header during cutting based on the analysis of images from high-speed cameras

Cheluszka Piotr, Mann Rajmund

New Trends in Production Engineering

|

2019

|

Vol. 2, Iss. 1

37--49

EN

Excavation, especially of hard rocks, using boom-type road headers is a source of strong vibrations of the boom in which they are equipped. These vibrations are transferred through construction nodes further to the turntable and the body of the road header. On the one hand, they are of great importance from the point of view of the durability and the reliability of the mining machine. On the other hand, they affect the variability of the parameters at which the process of cutting the heading face surface of a drilled roadway or tunnel is carried out. For the purpose of determining the vibration intensity of the boom of the road header a photogrammetry system based on two high-speed cameras Phantom Miro LC 120 was used. During the experimental investigations of the cutting process of a cement-sand block using the R-130 road header, the boom and turntable movements were recorded. The analysis of the time-lapse pictures of the recorded footage obtained from the high-speed cameras using dedicated TEMA 3D software allowed to determine the spatial trajectory of movement of the boom and the turntable during the cutting of the massive with specified mechanical properties with set values of the parameters of this process. Basing on the time courses of the coordinates of the boom and turntable characteristic points, the courses of the actual boom swinging speed and acceleration components of its vibrations were determined. The intensity of these vibrations was related to the conditions of the cutting process.

5

Pomiary ustawienia uchwytów nożowych na pobocznicy głowicy urabiającej kombajnu górniczego z wykorzystaniem widzenia stereoskopowego

Jagieła-Zając Amadeus, Cheluszka Piotr

Maszyny Górnicze

|

2019

|

R. 37, nr 3

10--23

PL

O efektywności urabiania skał kombajnami górniczymi decyduje w dużym stopniu układ noży, a więc liczba i sposób ich rozmieszczenia na organie roboczym maszyny urabiającej. Istotne znaczenie ma nie tylko prawidłowy dobór układu noży do danych warunków na etapie projektowania, lecz również zapewnienie zgodności z projektem gotowego wyrobu. Dąży się m.in. dlatego do robotyzacji procesu wytwarzania głowic/organów urabiających kombajnów górniczych. Z punktu widzenia możliwości robotyzacji procesu spawania uchwytów nożowych niezbędna jest ocena w czasie rzeczywistym ustawienia uchwytów nożowych względem powierzchni pobocznicy kadłuba głowicy urabiającej. Dogodnym sposobem jest tu wykorzystanie bezstykowych metod pomiaru, opartych na systemach wizyjnych. W artykule przedstawiono metodę wyznaczania ustawienia uchwytów nożowych względem pobocznicy kadłuba głowicy urabiającej kombajnu chodnikowego, w trakcie ich pozycjonowania, z wykorzystaniem systemu wizyjnego 3D. Przetwarzanie danych zrealizowane zostało w środowisku Matlab z wykorzystaniem bibliotek pakietu Computer Vision Toolbox. Przestawiono model matematyczny opisujący transformację obrazów zarejestrowanych przez kamery, w oparciu o którą wyznaczono rozkład odległości pomiędzy punktami podstawy uchwytu nożowego i pobocznicy kadłuba głowicy urabiającej, dla zadanego ustawienia uchwytu nożowego. Opracowaną metodę pomiaru przetestowano na stanowisku doświadczalnym zbudowanym w Laboratorium robotyki Katedry Mechanizacji i Robotyzacji Górnictwa Politechniki Śląskiej.

EN

The efficiency of rock cutting with mining machines is largely determined by the arrangement of picks, i.e. the number and their arrangement on the working unit of the mining machine. Not only the correct selection of the pick system for given conditions at the design stage is important, but also ensuring compliance with the design of the finished product. Strives, among others therefore, for robotisation of the process of manufacturing cutting heads/drums. From the point of view of the robotisation of the pick holders welding process, it is necessary to assess in real time the position of the pick holders relative to the side surface of the cutting head body. A convenient way is to use contactless measurement methods based on vision systems. The article presents a method of determining the position of pick holders relative to the side surface of the cutting head body of a roadheader, during their positioning, using a 3D vision system. Data processing was carried out in the Matlab software using the libraries of the Computer Vision Toolbox. A mathematical model describing the transformation of images recorded by cameras has been presented. On the basis of this model, the distribution of distances between the pick holder base points and the side surface of the cutting head was determined for a given pick holder setting. The developed measurement method was tested on an experimental stand built in the Laboratory of robotics of the Department of Mining Mechanization and Robotisation at the Silesian University of Technology.

6

Analiza intensywności drgań wysięgnikowego kombajnu chodnikowego generowanych procesem urabiania

Cheluszka Piotr, Plaszczymąka Dawid

Maszyny Górnicze

|

2019

|

R. 37, nr 1

12--32

PL

Kombajny chodnikowe podczas urabiania, zwłaszcza skał trudno urabialnych, podlegają działaniu silnych obciążeń dynamicznych i wymuszeń drgań. Zjawiska te są skutkiem dużej zmienności obciążenia głowic urabiających, wynikającej z przebiegu procesu skrawania skały. W efekcie, drgania generowane podczas urabiania przenoszone są z głowic urabiających na ich ustrój nośny – wysięgnik, obrotnicę oraz kadłub kombajnu. Duża intensywność drgań towarzyszących realizacji procesu roboczego może być przyczyną spadku trwałości i niezawodności kombajnu prowadząc do wzrostu jego awaryjności. Silne drgania tego rodzaju maszyn górniczych mają przy tym negatywny wpływ na środowisko (przenoszone są one za pośrednictwem podpór na spąg) oraz ergonomię i bezpieczeństwo ich użytkowania. W artykule przedstawiono wyniki pomiarów stanowiskowych przyspieszenia drgań w węzłach konstrukcyjnych wysięgnikowego kombajnu chodnikowego R–130 podczas urabiania powierzchni bloku wykonanego z materiałów ekwiwalentnych. Określona została intensywność drgań w różnych warunkach realizacji procesu urabiania. Zbadano wpływ technologii urabiania powierzchni czoła przodku oraz parametrów procesu urabiania na drgania kombajnu wysięgnikowego w trakcie jego pracy.

EN

Boom–type roadheaders during cutting, especially hard rocks, are subjected to strong dynamic loads and vibration excitations. These phenomena result from the high variability of the load of cutting heads, resulting from the course of the process of cutting the rocks with picks in which these heads are equipped. As a result, the vibrations generated during cutting are transferred from the cutting heads to their load-carrying structure – the boom, the turntable and the body of the roadheader. High intensity of vibrations accompanying the working process may cause a decrease in durability and reliability of the roadheader, leading to an increase in its failure rate. Strong vibrations of this kind of mining machines have a negative impact on the environment (they are transferred via supports to the floor) as well as ergonomics and safety of their use. The article presents the results of stand measurements of vibration acceleration in selected construction nodes of the R–130 roadheader while cutting block surface made of equivalent materials. The intensity of vibrations in various conditions of the cutting process was determined. The influence of cutting technology on the heading face and cutting process parameters on the intensity of vibrations of the boom–type roadheader with transverse cutting heads was examined during its operation.

7

The use of low-budget self-assembly sets for research and robotics education

Cheluszka Piotr

Management Systems in Production Engineering

|

2019

|

nr 1 (27)

55--62

EN

The article presents the possibilities of using easily accessible and inexpensive educational sets in scientific research and the process of robotics education. Such kits allow the exploration of theoretical and practical knowledge taking into account aspects of engineering, such as: mechanics, drive systems, sensor systems, control and programming of robots. Models of robots built from inexpensive components can also be used to test new solutions in the field of construction or control algorithms before they are used in real applications. As an example, the model of the palletizing manipulator for self-assembly was shown, the control of which was based on the Arduino Uno controller, while the drives were implemented using low-cost hobby-grade servos. For the kinematic structure of this manipulator, the forward and inverse kinematics task for the position has been discussed. This constituted the basis for the development of a manual control algorithm implemented in the controller – using a joystick and programmed – based on the data sent to the controller using serial communication from a PC. The article presents the results of the computer simulation of the manipulator kinematics, the hardware and software implementation of the robot model and the effects of its operation. The possibility of expanding the control system with additional elements to increase its functionality was indicated.