DE2640662C2

DE2640662C2 - Verfahren zur Steuerung der Bewegung einer Vortriebsmaschine in untertägigen Flözstrecken

Info

Publication number: DE2640662C2
Application number: DE2640662A
Authority: DE
Inventors: Valentin V. Baranov; Jurij N. Bienko; Vladimir A. Minsk Pilipovi&ccaron;; Anatolij M. Soligorsk Pivovarov; Vitalij P. Vlasov
Original assignee: INSTITUT ELEKTRONIKI AKADEMII NAUK BELORUSSKOJ SSR MINSK SU; PROIZVODSTVENNOE OB"EDINENIE BELORUSKALIJ IMENI 50- LETIJA SSSR SOLIGORSK SU
Current assignee: INSTITUT ELEKTRONIKI AKADEMII NAUK BELORUSSKOJ SSR MINSK SU; PROIZVODSTVENNOE OB"EDINENIE BELORUSKALIJ IMENI 50- LETIJA SSSR SOLIGORSK SU
Priority date: 1976-09-09
Filing date: 1976-09-09
Publication date: 1982-07-29
Also published as: DE2640662A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der automatischen Steuerung von Bergbaumaschinen und insbesondere auf ein Verfahren zur automatischen Steuerung der Bewegung einer Vortriebsmaschine in untertägigen Flözstrecken unter Verwendung fotoelektrischer Mittel zur Lagekontrolle der Flöze während des Abbaus und auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein derartiges Verfahren ist aus der Literaturstelle: »Glückauf-Forschungshefte« 1967, Heft 2, Seiten 98/99 bekannt. Dort wird eine Lichtquelle an der Abbaustrekke aufgestellt. Eine an der Vortriebsmaschine angebrachte fotoelektrische Einrichtung mißt die relative Lage der Vortriebsmaschine zu der Lichtquelle, wobei das Meßergebnis optisch am Steuerpult der Vortriebsmaschine angezeigt wird. Folglich kann die Vortriebsmaschine nur entlang einer geradlinigen Bahn gemäß einer vorgegebenen Sollstrecke bewegt werden.

Aus der Literaturstelle »Burtschakow A. S., Worobjew B. M„ Technologija, komplesnaja mechanisazija i awtomatisazija podsemnoj rasrabotki plastowych mestoroschdeniji, Moskowskij Institut radioelektroniki i gornoj elektromechaniki« ist es bekannt, in flözartigen Lagerstätten die Unterschiede in der Rückstrahlung und Absorption fotometrisch festzustellen, wie sie sich durch

das Vorhandensein von Kohle und Nebengestein ergeben. Im einzelnen wird die Differenz der Koeffizienten von Absorption und Reflexion von Licht durch Gestein und Kohle ausgewertet. Dies führt in der Praxis durch Streuung des Lichts aufgrund von Oberflächenun-

ebenheiten, beispielsweise durch den Verstaubungsgrad des Gesteins zu Instabilitäten des Lichtstrahls und damit zu falschen Steuervorgängen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das eingangs genannte Verfahren dahingehend zu verbes-

sern, das eine automatische Steuerung der Vortriebsmaschine längs der Ränder eines Flözes, unabhängig von dessen Lage und Richtung ermöglicht. Weiterhin soll eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

geschaffen werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die unterschiedliche Reflektion eines Lichtstrahles über die Oberfläche eines Abbaustoßes fotoelektrisch mißt und den Farbuntei schied der Abbaumineralien und des Begleitgesteins als optische Kenngrößen feststellt und in ein elektrisches Signal umwandelt, das Abweichen der Vortriebsmaschine von der vorgegebenen Richtung feststellt, die durch die Grenzlinie zwischen Abbauflöz und benachbartem Begleitgestein bestimmt wird und ein entsprechendes Steuerkommando an das Stellorgan der Vortriebsmaschine gibt

In besonders vorteilhafter Weise wird die Erfindung daher in Lagerstätten angewandt, die Schichten unterschiedlicher Farbe aufweisen, die z. B. oft in Kali-Lagerstätten auftreten.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Lichtquelle, einem Objektiv und einem Fotowiderstandsempfänger ist dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Abtastungsgruppe für die zurückgestrahlten Lichtstrahlen versehen ist, die zwischen dem Objektiv und dem Fotowiderstandsempfänger angeordnet ist, der mit einem Block zur Teilung der gebildeten elektrischen Impulse gekoppelt ist, wobei die Abtastungsgruppe und der Block zur Teilung der gebildeten elektrischen Impulse mit einem Synchronisator verbunden sind, und der Ausgang des Blocks zur Teilung der gebildeten elektrischen Impulse mit einem Block ;-.ur operativen Speicherung und zum Vergleich der erzeugten elektrischen Impulse gekoppelt ist, die infolge der Umwandlung der zurückgestrahlten Lichtströme erzeugt werden, dessen Ausgang mit einem Block zum Vergleich der erzielten Differenz der Kenngröße elektrischer Impulse mit der vorgegebenen Differenz für diese Flöze verbunden ist, der durch ein Stellorgan zur Verschiebung des Objektivs mit einem Block zum Messen der Größe der Abweichung der Vortriebsmaschine vom Flözprofil gekoppelt ist, dessen Ausgang mit einer Einheit zum Vergleich der Größe der Abweichung mit der vorgegebenen Genauigkeitstoleranz der Führung der Vortriebsmaschine verbunden ist, die durch einen Verstärker an einen Block zur Formierung von Steuerkommandos für das Stellorgan der Vortriebsmaschine angeschlossen ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zu dessen Durchführung sichern eine qualitative und zuverlässige Orientierung der Vortriebsmaschine am Flözprofil durch Unterscheiden der Schichten nach Farbe und durch eine Nachlaufregelung längs der Trennungsgrenze der Schichten.

Außerdem wird in dem Verfahren durch autonome, von der Bewegung der Vortriebsmaschine unabhängige Nachlaufregelung der Trennungsgrenze der Flöze eine optimale Arbeitsweise der Vortriebsmaschine und die Zuverlässigkeit der N achlauf regelung gesichert. Es wird außerdem durch Vergrößerung der Genauigkeit der Nachlaufregelung der Flözgrenze die Qualität des gewonnenen Minerals erhöht und die Vollständigkeit seines Abbaus vergrößert.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Lage einer Vortriebsmaschine in einer Flözebene,

F i κ. 2 eine Funktionsschaltung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung,

Fig.3 ein Diagramm zur Erläuterung der Bildung elektrischer Signale in dem Moment, zu dem sich die Vortriebsmaschine genau im Flözprofil befindet,
Fig.4 ein Diagramm zur Erläuterung der Bildung elektrischer Signale bei Abweichung der Vortriebsmaschine vom Flözprofil,

Fig.5 ein Diagramm zur Erläuterung der Bildung elektrischer Impulse, die dem Farbenverhältnis der

ίο gewählten Flöze in dem Moment entsprechen, in dem sich die Vortriebsmaschine im Flözprofil befindet,

Fig.6 ein Diagramm zur Erläuterung der Bildung elektrischer Impulse, die dem Farbenverhältnis der gewählten Flöze bei Abweichung der Vortriebsmaschine vom Flözprofil entsprechen,

F ig. 7 ein Diagramm der Bewegung eines Schneidorgans am Flözprofil eines nutzbaren Minerals,

F i g. 8 ein elektrisches Blockschaltbild der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung,

F i g. 9 ein Zeitdiagramm einer elektrischen Spannung am Eingang des Teilungsblocks der gebildeten elektrischen Impulse,
Fig. 10 ein Zeitdiagramm einer elektrischen Spannung am Ausgang des Teilungsblocks der gebildeten elektrischen Impulse.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur automatischen Steuerung der Bewegung einer Vortriebsmaschine in untertägigen Flözstrecken eines nutzbaren Minerals besteht in folgendem: Befindet sich eine Vortriebsmaschine 1 (Fig. 1) in der Flözebene eines nutzbaren Minerals, wird ein Abschnitt A (im oberen Teil des Aubbaustoßes) der Strecke, der an einer Seite der Vortriebsmaschine 1 liegt, beleuchtet. Der beleuchtete Abschnitt A der Strecke soll mindestens zwei Schichten (z. B. Abbaumineral und Begleitgestein) aufweisen, die sich in ihrer Farbe unterscheiden. In Kalilagerstätten, wo die Anwendung dieses Verfahrens besonders zweckmäßig ist, gibt es eine große Anzahl kleiner Flöze und Flözstreifen, die auf die Besonderheiten der bergbaugeologischen Entstehung von Kalilagerstätten zurückzuführen sind. In anderen Lagerstätten kann ein Abschnitt der Strecke beleuchtet werden, der eine Grenze zwischen Gestein-Flöz eines nutzbaren Minerals aufweist. In diesem Fall wird die Steuerung der Bewegung der Vortriebsmaschine 1 an dieser Grenze vorgenommen.

Nach Beleuchtung des Abschnittes A der Strecke wird der zurückgestrahlte Lichtstrom von einer Vorrichtung 2 empfangen und in elektrische Signale umgewandelt. Dabei unterscheidet man nach elektrischen Signalen die Grenzen der Trennung zweier Flöze beziehungsweise eines kontrollierten Flözes in bezug auf benachbartes Begleitgestein nach deren Farbe und führt die Nachlaufregelung nach der Lage der Grenzlinie zwischen Abbaumineralien und Begleitgestein durch. Danach wird die Richtung und die Größe der Abweichung der Vortriebsmaschine gegenüber den Abbaumineralien ermittelt.

In Abhängigkeit von der Größe und Verschiebungsrichtung der Vortriebsmaschine in den Abbaumineralien werden Steuerkommandos gebildet, die auf Stellorgane 3 der Vortriebsmaschine gegeben werden, unter deren Einwirkung ein Schneidorgan 4 der Vortriebsmaschine 1 nach oben oder nach unten versetzt wird. Auf diese Weise erfolgt die Bewegung der Vortriebsmaschine 1 am Flözprofil. Als optische Kenngröße, die Abbaumineralien und Begleitgestein zu unterscheiden und die

deren Grenzlinie zu verfolgen ermöglicht, wird der Farbunterschied zwischen Abbaumineralien und Begleitgestein genommen. In Kalilagerstätten und in den ihnen nach geologischer Entstehung analogen Lagerstätten ist die Farbe der Flöze eine besonders universelle optische Kenngröße, deren Anwendung es ermöglicht, die Flöze sogar bei ihrer geringen Beleuchtung unabhängig von der Qualität der Oberfläche des beleuchteten Abschnitts einer Strecke und vom Verstaubungsgrad der Luft in der Strecke zu unterscheiden.

Eine praktische Variante der Realisierung des Verfahrens sei im folgenden beschrieben.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur automatischen Steuerung der Bewegung einer Vortriebsmaschine 1 längs einer untertägigen Flözslrecke eines nutzbaren Minerals wird wie folgt realisiert. Befindet sich die Vortriebsmaschine 1 (Fig. 1) in der Flözebene eines nutzbaren Minerals, wird der Abschnitt A (Abbaustoß) der Strecke beleuchtet, der an einer Seite der Vortriebsmaschine 1 liegt. Dieser Abschnitt A der Strecke umschließt mindestens zwei in Farben unterschiedliche Schichten.

Der von dem Abschnitt A des Stoßes zurückgestrahlte Lichtstrom wird von einem Objektiv 5 (Fig.2) empfangen, das in der Vorrichtung 2 (Fig. 1) für die Realisierung des Verfahrens vorgesehen ist.

Die ursprüngliche Einstellung des Objektivs 5 (F i g. 2) auf den beleuchteten Abschnitt des Stoßes erfolgt auf solche Weise, daß die gewählte Grenzlinie zweier Flöze bzw. die Grenzlinie der Trennung Abbaumineral/Begleitgestein im Gesichtsfeld des Objektivs 5 liegt und das Gesichtsfeld in zwei gleiche Teile teilt

Danach erfolgt eine Zerlegung der zurückgestrahlten Lichtströme, die so erfolgt, daß man in bestimmten Zeitabschnitten den von einem der gleichen Teile, in die sich das Gesichtsfeld des Objektivs 5 teilt, zurückgestrahlten Lichtstrom wahrnimmt. Diese zurückgestrahlten Lichtströme werden mit Hilfe eines Fotowiderstandsempfängers 6 in periodische Aufeinanderfolge in elektrische Impulse umgewandelt, die auf dem sich monoton verändernden Teil der Kennlinie des Fotowiderstandsempfängers 6 gebildet werden, der unterschiedliche Werte der Empfindlichkeit zur Schichtfarbe aufweist

Dabei kann der Farbenunterschied der Schichten eine unterschiedliche Spektralzusammensetzung oder eine unterschiedliche Farbenintensität der von den Schichten zurückgestrahlten Lichtströme sowie in ihrer Verbindung bewirken.

Deswegen wird für die Formierung der periodischen Aufeinanderfolge der sich unterscheidenden Impulse, die den konkreten Schichten einer Lagerstätte entsprechen, eine spezielle Auswahl des Typs des Fotowiderstandsempfängers 6 nach seinen Spektral- und Integral- kennlinien auf eine solche Weise vorgenommen, daß beim Fehlen eines Unterschieds in der Farbenintensität der Schichten und beim wesentlichen Unterschied des Farbenspektrums der benachbarten Schichten die Spektralkennlinie einen monoton veränderlichen Ab- eo schnitt für den Farbenbereich der kontrollierten Schichten aufweist Beim Fehlen eines wesentlichen Spektralunterschieds der Schichten soll die Integralkennlinie des Fotowiderstandsempfängers 6 einen monoton veränderlichen Abschnitt für den Bereich der Farbenintensität der kontrollierten Schichten haben.

Der Fotowiderstandsempfänger 6 kann sich aus einem oder mehreren fotoelektrischen Bauelementen zusammensetzen. Wenn die Auswahl eines passenden Typs eines fotoelektrischen Bauelements nicht möglich ist, wird die Formierung von Impulsen in einem Fotowiderstandsempfänger vorgenommen, der sich aus einer Gruppe in ihren Kennlinien unterschiedlicher fotoelektrischer Bauelemente zusammensetzt, deren Summencharakteristik das erforderliche Resultat gibt.

Im Zusammenhang mit F i g. 3 und 4 wird das Prinzip der Bildung elektrischer Impulse in Abhängigkeit von der Farbe der benachbarten Schichten erläutert.

In F i g. 3 und 4 ist die Spektralkennlinie (Kurve 7) des Fotowiderstandsempfängers 6 gezeigt.

An der Abszissenachse links von der Ordinatenachse ist die Wellenlänge A der von den Schichten zurückgestrahlten Lichtströme abgebildet, wobei Ai die I .änge der der Schicht R entsprechende Welle (F i g. 1,2, 3 und 4) ist, welche eine rote Farbe (zum Beispiel Sylvinit) hat; X₂ ist die Wellenlänge, die einer grünen Schicht (zum Beispiel Tonerde) entspricht; A3 die Wellenlänge, die einer blauen Schicht G (zum Beispiel Kochsalz) entspricht. Die Spektralkennlinie Ai-A₃ (Kurve 7) (Fig.3 und 4) des Fotowiderstandsempfängers 6 weist einen monoton veränderlichen Abschnitt mit einer wesentlich unterschiedlichen Empfindlichkeit gegenüber den Wellenlängen Αι, X₂ und A3 auf. An der Ordinatenachse ist der Strom I_nA des Fotowiderstandsempfängers 6 und an der Abszissenachse rechts von der Ordinatenachse die vertikale Abmessungen eines Bildes des Stoßabschnitts in cm abgebildet, wobei h Bereich der Strahlenschwenkung im Gesichtsfeld des Objektivs 5 (Fig.2), Si und S₂ (Fig.3 und 4) Flächen der gebildeten Impulse sind, die bei Strahlenschwenkung des oben genannten Abschnittes des Stoßes entstehen, und wobei l\, I₂ und /3 Fotoströme sind, die den Wellenlängen Ai, A₂ und A3 der Lichtströme entsprechen, die von den Schichten R, G und B zurückgestrahlt werden (F i g. 1,2,3 und 4).

Wenn sich die Vortriebsmaschine 1 genau in der Flözebene befindet, liegt die Grenzlinie zwischen zwei Schichten — und im beschriebenen Fall ist das eine kleine Schmitze G (F i g. 3), die sich farblich von den benachbarten Schichten unterscheidet — im Zentrum des Abtastungsbereichs A. Bei Abtastung des Bildes eines Abschnitts des Stoßes im Zeitraum Γι trifft auf dem Fotowiderstandsempfänger 6 der vom Teilbereich /?i zurückgestrahlte Lichtstrom ein (F i g. 2). Dabei wird auf der Spektralkennlinie (Kurve 7) (Fig.3) des Fotowiderstandsempfängers 6 (F i g. 2) ein Stromimpuls gebildet dessen Größe von der Farbe des von einer Schicht zurückgestrahlten Lichtstromes abhängig ist Dabei bildet der Fotowiderstandsempfänger 6 einen Impuls mit der Spannung Uj (F i g. 5), dessen Amplitude durch die Fläche Si (F i g. 4) bestimmt wird.

In der Zeitspanne T₂ (Fig.5) empfängt der Fotowiderstandsempfänger 6 (Fig.2) den vom Teilbereich Ai der Abtastung zurückgestrahlten Lichtstrom (F i g. 3). Dabei wird in der Spektrallinie des Fotowiderstandsempfängers 6 ein Impuls der Spannung U₂ (Fig.5) gebildet, dessen Amplitude proportional der Fläche S₂ (Fig.3) ist Dann wiederholt sich eine derartige Aufeinanderfolge der Messung der zurückgestrahlten Lichtströme.

Am Ausgang des Fotowiderstandsempfängers 6 (Fig.2) wird eine zyklische Aufeinanderfolge der elektrischen Impulse der Spannungen Ux und U₂(FIg. 5) gebildet, deren Amplituden von der Farbe der abgetasteten Abschnitte der Teilbereiche Aj und A₂ (Fig.3) des Abtastungsbereiches A abhängig sind.

Danach werden die sich ergebenden Impulse so getrennt, daß dem vom Teilbereich Ai (F i g. 3) zurückgestrahlten Lichtstrom genau der Impulse der Spannung U\ (F i g. 5) und dem Bereich Zi₂ (F i g. 3) der Impuls der Spannung Ui (F i g. 5) entspricht. Die auf diese Weise getrennten Impulse werden gespeichert und miteinander verglichen, wobei man die Amplitude der Spannung U] (F i g. 5) des Impulses, der in der Zeitspanne Ti erzielt wird, mit der Amplitude der Spannung Ui des Impulses, der in der Zeitspanne T₂ erzielt wird, vergleicht.

Die entstandene Amplitudendifferenz der Impulse der Spannungen ε = U\ — U2 ist konstant für das gegebene Farbenverhältnis des beleuchteten Abschnitts des Stoßes. Für Schichten mit gleicher Farbe, die sich jedoch nach Farbenintensität unterscheiden, erfolgt die Bildung von elektrischen Impulsen analog, wobei jedoch der Prozeß der Bildung der Impulse, die den Schichten mit unterschiedlicher Farbenintensität entsprechen, auf Integralkennlinie des Fotowiderstandsempfängers 6 (Fig.2) in Betracht gezogen werden soll, die die Abhängigkeit des Stromes des Fotowiderstandsempfängers von der Intensität des Lichtstromes darstellt (auf den Fig. nicht gezeigt). Dabei entsteht auch die Amplitudendifferenz ε der Impulse, die für das gegebene Verhältnis der Farbenintensität verschiedener Schichten des beleuchteten Abschnitts des Stoßes konstant ist. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch in dem Fall erfolgreich eingesetzt werden, wenn sich die Schichten gleichzeitig sowohl in Farbe als auch in Farbenintensität unterscheiden.

Die Differenz ει der Amplituden der Impulse zu dem Moment, in dem sich die Vortriebsmaschine 1 (Fig. 1) genau im Flözprofil befindet, ist vorgegeben.

Bei Abweichung der Vortriebsmaschine 1 vom Flözprofil erfolgt die Verschiebung der zu kontrollierenden Schichten in bezug auf das Zentrum des Bereichs h (Fig.4) der Abtastung. Auf der Spektralkennlinie (Kurve 7) des Fotowiderstandsempfängers 6 (Fig.2) werden elektrische Impulse mit einer Fläche von £3 und St (Fig.4) gebildet, die der Aufeinanderfolge der Impulse der Amplituden der Spannungen Uz und Ut, (F i g. 5) entsprechen. Beim Vergleichen der Amplituden dieser Impulse entsteht die Differenz 82 = t/3 — i/4, die sich infolge der Veränderung des Farbenverhältnisses der empfangenen, zurückgestrahlten Lichtströme von ει unterscheidet. Die gewonnene Größe 82 wird mit der für das gegebene Farbenverhältnis der gewählten Schichten Größe ει verglichen, wodurch man die Differenz der Impulsamplituden gegenüber der ursprünglich vorgegebenen Differenz erhält.

Danach wird eine autonome von der Bewegungsrichtung der Vortriebsmaschine ! (Fig. 1) unabhängige Nachlaufregelung der Grenzlinie der zwei Schichten und in dem gegebenen Fall der kontrollierten Schmitze G vorgenommen.

Die Nachlaufregelung wird dadurch ausgeführt, daß man Bedingungen schafft, bei denen die kontrollierte Schmitze G die ganze Zeit im Zentrum des Bereichs der Abtastung (Fig.4) liegt Das erfolgt durch stetiges Aufrechterhalten eines solchen Impulsverhältnisses, bei dem ει = ε2 ist Hierdurch erfolgt eine autonome von der Bewegungsrichtung der Vortriebsmaschine 1 (F i g. 1) unabhängige Nachlauf regelung der kontrollierten Schmitze ε bzw. der Grenzlinie der zwei Schichten.

Danach wird die Abweichung der Vortriebsmscine 1 vom Flözprofil mittels Messung der veränderten Kenngrößen der Nachlaufregehmg im Vergleich zu den ursprünglichen ermittelt die in dem Moment festgelegt werden, zu dem sich die Vortriebsmaschine 1 genau im Flözprofil befand.

Anschließend wird die Abweichungsgröße der Vortriebsmaschine 1 vom Flözprofil geglättet und mit einer vorgegebenen Größe einer Genauigkeitstoleranz der Führung der Vortriebsmaschine verglichen, wodurch aus der Steuerung einer Vortriebsmaschine Signale unwesentlicher Änderungen und starker Schwankungen im Flözprofil ausgeschlossen werden. Dieser Vorgang

ίο ist in F i g. 7 schematisch abgebildet, wo die Kurve 8 die Änderung des Flözprofils eines nutzbaren Minerals darstellt. Die Linie 9 zeigt gemittelte Änderungen eines Flözprofils. 2 Δ ist die Größe der Genauigkeitstoleranz der Führung der Vortriebsmaschine gegenüber der

t5 gemittelten Änderung des Flözprofils (Linie 9). Die Linie IO bildet die Bewegung des Sehneidorgans 4 (Fig. 1) der Vortriebsmaschine 1 im Flözprofil ab. An der Abszissenachse L ist die Ausdehnung eines Flözes in Metern und an der Ordinatenachse H die Flözhöhe in cm aufgetragen. Bei Bewegung der Vortriebsmaschine 1 (F i g. 1) im Flözprofil werden Steuerkommandos für die Änderung der Lage des Schneidorgans 4 der Vortriebsmaschine 1 bei Übersteigung der geglätteten Größe der Abweichung der Vortriebsmaschine 1 gegenüber der vorgegebenen Größe der Genauigkeitstoleranz der Führung der Vortriebsmaschine (in den Punkten L]-Li auf F i g. 7) erzeugt. Die Steuerkommandos werden auf Stellorgane 3 (F i g. 1) gegeben, die das Schneidorgan 4 der Vortriebsmaschine 1 nach oben oder nach unten versetzen. Hierdurch erfolgt eine präzise und stoßfreie Bewegung der Vortriebsmaschine 1 im Flözprofil eines nutzbaren Minerals.

Ein Blockschaltbild einer das erfindungsgemäße Verfahren ausführenden Vorrichtung ist in Fig.2 gezeigt.

Die Vorrichtung besteht aus einer Lichtquelle 11 (Fig.2), die an der Vortriebsmaschine 1 (Fig. 1) montiert ist und die einen Abschnitt des Stoßes A beleuchtet, der mindestens zwei in Farbe unterschiedliehe Schichten aufweist. Es ist ein Objektiv 5 (Fig. 2) vorgesehen, das den zurückgestrahlten Lichtstrom empfängt und das an der Vortriebsmaschine 1 (F i g. 1) mit einem Scharnier 12 (Fig.2) angeordnet ist; weiterhin ist ein Fotowiderstandsempfänger 6 vorgesehen, der den zurückgestrahlten Lichtstrom in ein elektrisches Signal umwandelt. Der Fotowiderstandsempfänger 6 ist am Objektiv 5 befestigt und ist aus einem oder mehreren fotoelektrischen Bauelementen zusammengesetzt In dieser Vorrichtung dient eine Fotodiode 13 (F i g. 8) als Fotowiderstandsempfänger 6. Zwischen dem Objektiv 5 (Fi g. 2) und dem Fotowiderst»ndsemⁿfän^<Ter S ist eine Aotsstun^s^m^^e 14 angebracht die so ausgeführt wird, daß die Teilung des zurückgestrahlten Lichtstroms in zwei gleiche Teile durch abwechselnde Überdeckung jeder dieser Teile erfolgt, so daß in einer vorgegebenen Zeitspanne durch die Abtastungsgruppe 14 der nur von einem der Teile zurückgestrahlte Lichtstrom durchgelassen wird. In der praktischen Variante ist die Abtastungsgruppe 14 in Form einer Blende 15 ausgeführt die innerhalb des Objektivs 5 befestigt ist und die abwechselnd Lichtströme unter Einwirkung von Elektromagneten 16 abdeckt Der Ausgang des Fotowiderstandsempfängers 6 ist an einen Verstärker 17 angeschlossen, an dessen Ausgang ein Block 18 der Teilung der formierten elektrischen Impulse angeschlossen ist der in dieser Variante aus parallel gekoppelten Operationsinverter 19 (F i g. 8) und einem Schalter 20 ausgeführt ist Der

ίο

Block 18 der Teilung der formierten elektrischen Impulse teilt die elektrischen Impulse in Abhängigkeit davon, welchem zurückgestrahlten Lichtstrom er entspricht, und einer von diesen zwei Impulsen wird invertiert. Der Schalter 20 wird von einem Synchronisator 21 (Fig.2 und 8) gesteuert, der an die Abtastungsgruppe 14 und an den Schalter 20 (F i g. 8) des Blocks 18 für die Teilung der formierten Impulse angeschlossen ist und ihren synchronen Betrieb sichert. An den Ausgang des Blocks 18 für die Teilung der formierten elektrischen Impulse ist ein Block 22 für operative Speicherung und Vergleich der geteilten Impulse angeschlossen.

Der Block 22 für operative Speicherung und Vergleich elektrischer Impulse ist als Operationsverstärker 23 ausgeführt, in dessen Rückführung ein Kondensator 24 eingeschaltet ist. An den Ausgang des Blocks 22 für die operative Speicherung und den Vergleich elektrischer Impulse ist ein Block 25 (F i g. 2 und 8) zum Vergleichen der entstandenen Differenz der Kenngrößen elektrischer Impulse mit der vorgegebenen Differenz für das gegebene Farbenverhältnis der Flöze angeschlossen. Dieser Block 25 (F i g. 2 und 8) ist als Operationsverstärker 26 ausgeführt, der zwei Eingänge aufweist, wobei dessen einem Eingang die vorgegebene Spannung zugeführt wird, die durch das Farbenverhältnis der gewählten Flöze festgelegt wird. Dem anderen Eingang des Verstärkers 26 wird die trhaltene Differenz der Kenngrößen der geteilten Impulse zugeführt. Der Eingang des Blocks 25 ist mit einem Stellorgan 27 für die Verschwenkung des Objektivs 5 gekoppelt; als Stellorgan wird in diesem Fall ein reversierbarer Elektromotor 28 und ein Reduktionsgetriebe 29 verwendet, das das Objektiv 5 verschiebt

Das Stellorgan 27 für die Verschwenkung des Objektivs 5 ist mit einem Block 30 zum Messen der Abweichungsgröße der jeweiligen Vortriebsmaschine vom Flözprofil gekoppelt, der die Größe der Winkelverschiebung im Objektiv 5 in ein entsprechendes elektrisches Signal umwandelt

Der Block 30 zum Messen der Verschiebung des Objektivs kann in Form eines beliebigen Gebers ausgeführt werden, der eine lineare Verschiebung bzw. eine Winkelverschiebung des Objektivs 5 in ein elektrisches Signal umwandelt. Der Ausgang dieses Blocks 30 ist mit einer Baugruppe 31 zum Vergleichen der Abweichungsgröße der jeweiligen Vortriebsmaschine mit vorgegebener Genauigkeitstoleranz 2 (Fig.2 und 7) der Führung der Vortriebsmaschine gekoppelt Der Ausgang der Baugruppe 31 ist an einen Block 32 für die Bildung von Steuerkommandos für die Vortriebsmaschine 1 (F i g. 1) angeschlossen, der in Abhängigkeit von der Größe und Richtung der Abweichung der Vortriebsmaschine ϊ vom Flözprofil entsprechende Steuerkommandos erzeugt, die auf Stellorgane 3 (Fig. 1) der Vortriebsmaschine 1 gegeben werden. Im vorliegenden Fall sind dies hydraulische Hebeböcke zur Versetzung des Schneidorgans 4 in senkrechter Ebene

Die Vorrichtung wird zu dem Moment, in dem sich die Vortriebsmaschine 1 (Fi g. 1) genau im Flözprofil eines nutzbaren Minerals befindet, abgestimmt Dabei beleuchtet die Lichtquelle 11 den Abschnitt A des Stoßes, der mindestens zwei Schichten aufweist, die sich in ihrer Farbe unterscheiden.

Der zurückgestrahle Lichtstrom trifft in das Objektiv 5 ein. Dabei teilt die Abtastungsgruppe 14 das Bild der kontrollierten Schichten in zwei gleiche Teile. Die Abtastungsgnippe 14 führt abwechselnd die Oberdekkung der geteilten Lichtströme aus. Am Ausgang der Fotodiode 13 (Fig.8) wird eine periodische Aufeinanderfolge der Impulse mit Amplituden der Spannungen U\ und U₂(Fig.5)gebildet.

Der Synchronisator 21 (F i g. 2 und 8) steuert die Arbeit der Abtastungsgruppe 14, indem er abwechselnd in Zeitspannen Ti und T₂ (F i g. 5) Stromimpulse den Wicklungen der Elektromagnete 16 (F i g. 2) zuführt. Unter der Einwirkung eines Magnetfeldes wird die

ίο Blende 15 abwechselnd nach oben und nach unten versetzt, wodurch sie die Teilung des Bildes des jeweiligen Abschnitts des Strebes in zwei gleiche Teile und ihre abwechselnde Überdeckung durchführt Elektrische Impulse, die am Ausgang der Fotodiode 13

is (F i g. 8) gebildet und vom Verstärker 17 verstärkt sind, gelangen im Block 18 für Teilung der gebildeten impulse.

Der an die Abtastungsgruppe 14 (F i g. 2) und an den Schalter 20 (F i g. 8) angeschlossene Synchronisator 21 sichert deren synchronen Betrieb auf eine solche Weise, daß in der Zeitspanne T₁ (F i g. 2) die untere Hälfte des Bildes des Objektivs 5 durch die Abtastungsgruppe 14 (Fig.2) überdeckt wird, und der zurückgestrahlte Lichtstrom nach dem Durchgang durch die obere Hälfte des Objektivs 5 und infolge der Umwandlung in elektrische Impulse mittels des Fotowiderstandsempfängers 6 sowie nach Verstärkung mittels Verstärkers 17 an den Eingang des Blocks 18 (Fig.2) für Teilung elektrischer Impulse mit einer Amplitude der Spannung t/i (Fi g. 5) gelangt Dabei ist der Schalter 20 (F i g. 8) in der Zeitspanne Tl (F i g. 9) geschlossen und am Ausgang des Blocks 18 für Teilung elektrischer Impulse tritt ein Impuls mit einer Amplitude der Spannung U\ (F i g. 9) auf. In der Zeitspanne T₂ wird die obere Hälfte des Bildes des Objektivs 5 durch die Abtastungsgruppe 14 (F i g. 2) überdeckt und an den Eingang des Blocks 18 (F i g. 2) für Teilung der elektrischen Impulse gelangt ein Impuls mit einer Amplitude der Spannung U₂ (F i g. 9). Dabei ist der Schalter 20 (F i g. 8) in der Zeitspanne Ti geöffnet der Impuls der Spannung U₂ (F i g. 9) wird vom Inverter 19 (Fig.8) invertiert und am Ausgang des Blocks 18 für Teilung elektrischer Impulse tritt ein Impuls mit einer Amplitude der Spannung Ui (Fig. 10), jedoch entgegengesetzter Polarität auf.

Dann wiederholt sich der Arbeitszyklus der Vorrichtung.

Diese periodische Aufeinanderfolge der Impulse von verschiedener Polarität der Spannungen U\ und Ui (F i g. 10) gelangt an den Block 22 (F i g. 2) für operative

so Speicherung und Vergleich, der zum Beispiel an einem Integrator ausgeführt wird. In dem Block 22 erfolgt die operative Speicherung und der Vergleich eingegangener impulse nach Amplitude Uüd aiii Ausgang ucS Blocks 22 erscheint die Differenz der Spannungen ε = t/i — U₂, die für das gegebene Farbenverhältnis der Flöze eine konstante Größe darstellt Die Spannung ει = U\ — Ui gelangt an den Eingang des Blocks 25 zum Vergleich der erzielten Differenz der Kenngrößen elektrischer Impulse mit der vorgegebenen konstanten Differenz. Die konstante Differenz der Kenngrößen der elektrischen Impulse wird gleich ει gewählt, die bei präziser Abstimmung des Objektivs 5 (Fig.2) auf die Trennungsgrenze zwischen zwei Flözen eingestellt wird. Für ein anderes Farbenverhältnis der Flöze verändert sich entsprechend auch die Größe ει. Dabei wird der Wickhing des Elektromotors 28 keine Spannung zugeführt Am Ausgang des Blocks 30 zum Messen der Größe der Abweichung der Vortriebsma-

schine vom Flözprofil ist das Signal gleich Null, der Block 32 für Formierung von Steuerkommandos gibt kein Kommando zu den hydraulischen Hebeböcken zur Versetzung des Schneidorgans 4 (Fig. 1) und das Schneidorgan 4 befindet sich im Profil des Flözes.

Bei Abweichung der Vortriebsmaschine 1 vom Flözprofil erfolgt die Verschiebung des Bildes des abgetasteten Flözes von der ursprünglichen Lage und am Ausgang des Fotowiderstandsempfängers 6 (F i g. 2) wird eine periodische Aufeinanderfolge von Impulsen |₀ mit einer Amplitude der Spannungen U% und LZ₄ (F i g. 6) gebildet. Am Ausgang des Blocks 22 (Fig.2) für operative Speicherung und Vergleich tritt eine Spannung E2 = U] — Ut, auf, die sich von der Spannung ει unterscheidet, und der Block 25 zum Vergleichen der erzielten Differenz der Kenngrößen elektrischer Impulse mit vorgegebener Differenz erzeugt eine Spannung für »Nichtübereinstimmung«, deren Amplituden die Versetzung des Objektivs gegenüber der Grenzlinie von zwei Flözen und deren Vorzeichen die Richtung der Versetzung kennzeichnet. Diese Spannung wird der Wicklung des Elektromotors 28 zugeführt, der durch das Reduktionsgetriebe 29 das Objektiv 5 nach oben bzw. nach unten solange verschiebt, bis 62 gleich ει wird, das heißt, bis das Bild der Grenzlinie der Schichten im Zentrum des Objektivs 5 liegt. Dadurch wird eine autonome von der Lage der Vortriebsmaschine 1 (Fig. 1) unabhängige Nachlaufregelung der kontrollierten Grenzlinie der Schichten mit Hilfe des Objektivs 5 (F i g. 2) durchgeführt. Bei Verschiebung des Objektivs 5 tritt am Ausgang des Blocks 30 ein Signal auf, das sich von Null unterscheidet. Mit dem Ziel der Sicherung der Bedingungen für optimale Funktion des Schneidorgans 4 (Fig. I) der Vortriebsmaschine bei unwesentlichen Veränderungen und starken Schwankungen des Flözprofils, die die Qualität des zu fördernden Minerals nicht beeinflussen, jedoch das Betriebsverhalten der Vortriebsmaschine selbst stark verschlechtern, erfolgt das Glätten des Signals im Block 30 und ein Vergleich des Signals mit der vorgegebenen Toleranz 2Δ der Genauigkeit der Führung der Vortriebsmaschine, was von der Einheit 31 ausgeführt wird. Übersteigt die vorgegebene Toleranz das geglättete Signal, so tritt am Ausgang der Einheit 31 ein Signal auf, das an den Block 32 für die Bildung von Steuerkommandos gelangt, von dessen Ausgang die Steuerkommandos den hydraulischen Hebeböcken 3 zugeführt werden, die das Schneidorgan 4 solange verschieben, bis am Ausgang der Einheit 31 das Signal gleich Null wird. Hierdurch erfolgt eine stoßfreie präzise und automatische Steuerung der Bewegung einer Vortriebsmaschine am Flözprofil eines nutzbaren Minerals.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur automatischen Steuerung der Bewegung einer Vortriebsmaschine in untertägigen Flözstrecken unter Verwendung fotoelektrischer Mitte! zur Lagekontrolle der Flöze während des Abbaus, dadurch gekennzeichnet, daß man die unterschiedliche Reflektion eines Lichtstrahles über die Oberfläche eines Abbaustoßes fotoelektrisch mißt und den Farbunterschied der Abbaumineralien und des Begleitgesteins als optische Kenngrößen feststellt und in ein elektrisches Signal umwandelt, das Abweichen der Vortriebsmaschine von der vorgegebenen Richtung feststellt, die durch die Grenzlinie zwischen Abbauflöz und benachbartem Begleitgestein bestimmt wird und ein entsprechendes Steuerkommando an das Stellorgan der Vortriebsmaschine gibt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbunterschied der Abbaumineralien durch eine abwechselnde Wahrnehmung von Lichtströmen in vorgegebenen Zeitspannen, die von den farbenunterschiedlichen benachbarten Abbaumineralien zurückgestrahlt werden, festgestellt wird, daß eine periodische Aufeinanderfolge von Impulsen gebildet wird, die der Farbe der Abbaumineralien auf einem monoton veränderlichen Abschnitt der Kennlinie eines Fotowiderstandsempfängers entsprechen, und daß die gebildeten Impulse in Übereinstimmung mit der Reihenfolge der Wahrnehmung der zurückgestrahlten Lichtströme getrennt werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Bewegung der Vortriebsmaschine entsprechend der Grenzlinie durch eine operative Speicherung und einen Vergleich der geteilten Impulse und durch Konstanthalten der erzielten Differenz für das gegebene Farbenverhältnis der gewählten Flöze erfolgt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine autonome und von der Bewegungsrichtung der Vortriebsmaschine unabhängige Nachlaufregelung längs der Grenzlinie der kontrollierten Flöze erfolgt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch die au tonome N achlauf regelung durch Messung der Kenngrößen der Nachlaufregelung gegenüber der Lage der Vortriebsmaschine in einem Flözprofil die Größe der Abweichung der Vortriebsmaschine vom Flözprofil ermittelt, die Größe der Abweichung der Vortriebsmaschine vom Flözprofil geglättet und diese mit der vorgegebenen Größe einer Genauigkeitstoleranz der Führung der Vortriebsmaschine verglichen wird, wodurch unwesentliche Änderungen und starke Schwankungen des Flözprofils ausgeschlossen werden, sowie Steuerkommandos bei Übersteigung der vorgegebenen Größe der Genauigkeitstoleranz der Führung der Vortriebsmaschine durch die geglättete Größe der Abweichung erzeugt werden.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einer Lichtquelle, einem Objektiv und einem Fotowiderstandsempfänger, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Abtastungsgruppe (14) für die zurückgestrahlten Lichtstrahlen versehen ist, die zwischen dem Objektiv (5) dem Fotowiderstandsempfänger

(6) angeordnet ist, der mit einem Block (18) zur Teilung der gebildeten elektrischen Impulse gekoppelt ist, wobei die Abtastungsgmppe (14) und der Block (18) zur Teilung der gebildeten elektrischen Impulse mit einem Synchronisator (21) verbunden sind, und der Ausgang des Blocks (18) zur Teilung der gebildeten elektrischen Impulse mit einem Block (22) zur operativen Speicherung und zum Vergleich der erzeugten elektrischen Impulse gekoppelt ist, die infolge der Umwandlung der zurückgestrahlten Lichtströme erzeugt werden, dessen Ausgang mit einem Block (25) zum Vergleich der erzielten Differenz der Kenngröße elektrischer Impulse mit der vorgegebenen Differenz für diese Flöze verbunden ist, der durch ein Stellorgan (27) zur Verschiebung des Objektivs (5) mit einem Block (30) zum Messen der Größe der Abweichung der Vortriebsmaschine (1) vom Flözprofil gekoppelt ist, dessen Ausgang mit einer Einheit (31) zum Vergleich der Größe der Abweichung mit der vorgegebenen Genauigkeitstoleranz der Führung der Vortriebsmaschine (1) verbunden ist, die durch einen Verstärker an einen Block (32) zur Formierung von Steuerkommandos für das Stellorgan der Vortriebsmaschine (1) angeschlossen ist.