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中新网长沙8月20日电 (王露曼)长期以来,下井凿岩是一项具有较高风险的工作,需要工人在阴暗封闭、闷热潮湿、粉尘弥漫的巷道中完成。但来自湖南工业职业技术学院的殷俊杰、廖子琛等同学,自主研发的无人化高精度矿用凿岩装备智能控制系统,经过三次迭代升级,实现了工人不用下井,直接在操控台上轻点指尖,便可远程控制井下凿岩台车完成作业。
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“凿岩钻孔是矿山开采与隧道施工的重要环节。无论是过去的人工凿岩,还是近些年的机械化凿岩,均需要工人在矿井现场进行操作,存在较大安全隐患。”生长于“世界锑都”湖南冷水江市的殷俊杰,从小身边就有许多亲戚从事矿井开采,为了解决他们作业环境恶劣的现状,殷俊杰立志研发一款智能化凿岩装备,实现井下无人化作业。
为了实现这一目标,进入湖南工业职业技术学院电气自动化技术专业班学习的殷俊杰,与学校工业互联网技术、大数据技术等专业的十余名同学组成了团队,在老师的指导下,开始研发之旅。
“台车臂架定位对孔是凿岩作业的第一步,定位偏差会影响凿岩精度和准确度。”湖南工业职业技术学院电气创新工作室负责人廖子琛同学说,在项目初期,他们首选激光雷达获取工作面点云轮廓,进行定位对孔。但在雷达性能测试时遇到一个难题——他们使用水泥面、石板面、瓷砖面等,模拟凿岩台车各种作业工况时发现,当测试一些比较光滑的平面时,雷达获取的数据会有所缺失。“这意味着在真实施工环境中,如遇到地下水渗透等情况,设备将无法识别。”
在随后的一个月里,团队成员加班加点、连续作战。他们使用10余种不同类型的传感器进行测试,完成了50多次设备的布线、安装、调试,最终选用工业相机获取图像数据的方式,补全了这一部分数据的缺失,实现基于工业相机、激光雷达、编码器多源感知融合的高精度无人化快速定位功能。
“定位精度提升至20毫米内,几乎达到国内最高水平。”殷俊杰说,这一次成功给了团队莫大鼓舞,在一次次成功与失败交替、泪水与汗水混杂之中,团队通过两年时间完成了600余次实地测试与硬件选型、软硬件联合调试、系统集成优化等工作,最终交出了一张满意“答卷”,并在2024年湖南省大学生创新大赛斩获一等奖。
“该系统内置的智能路径规划模块,能够根据隧道地形、岩石特性及施工要求,自动计算出最优钻孔路径。同时,基于凿岩数据库动态调整钻孔参数,真正实现‘一键智凿’。”殷俊杰说,通过精准控制和高效作业,矿井使用该套系统在大幅提高作业效率的同时,可减少三分之二的操作人员需求,仅钻孔定位时间就从30分钟缩短至5分钟。(完)
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