掘進機截割系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種掘進機截割系統(tǒng)，包括掘進機截割頭定位系統(tǒng)、截割斷面模擬顯示系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)。截割頭定位系統(tǒng)用于確定截割頭相對于巷道的位置，截割斷面模擬顯示系統(tǒng)與截割頭定位系統(tǒng)相連接，包括顯示屏，用于根據(jù)預先存儲的實際巷道的截割斷面參數(shù)及形狀，模擬顯示截割頭相對于該巷道的位置；液壓系統(tǒng)與截割頭定位系統(tǒng)相連接，用于根據(jù)截割斷面模擬顯示系統(tǒng)所顯示的截割頭相對于該巷道的位置信息，驅(qū)動掘進機的執(zhí)行機構(gòu)進行截割操作。本發(fā)明可以提高截割斷面成型準確性，盡可能地避免截割斷面欠挖、超挖現(xiàn)象的發(fā)生，并且降低勞動強度，提高工作效率，提高操作人員作業(yè)的安全性。
【專利說明】掘進機截割系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工程機械領(lǐng)域，特別涉及一種掘進機截割系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦井下掘進機工作面環(huán)境惡劣、地質(zhì)復雜、巖石硬度較大，截割作業(yè)時粉塵、灰塵量很大，掘進機劇烈振動，嚴重影響操作手視線，無法精確定位截割臂及截割頭的位置，需要額外增加一名工作人員配合操作手共同進行截割作業(yè)，即使如此，因斷面輪廓模糊，導致截割斷面欠挖、超挖現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，額外增加支護人力、物力成本。為提高截割斷面成形準確性，必須等灰塵散盡后再進行仔細修形，從而降低截割效率。
[0003]由此，可以看出，在現(xiàn)有技術(shù)的截割機進行截割作業(yè)時，不但增加人員、支護成本，而且使工作面現(xiàn)場人員工作時危險程度及勞動強度增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提出一種掘進機截割系統(tǒng)，以提高截割斷面成型準確性，盡可能地避免截割斷面欠挖、超挖現(xiàn)象的發(fā)生，并且降低勞動強度，提高工作效率，提高作業(yè)的安全性。
[0005]本發(fā)明一種掘進機截割系統(tǒng)，包括掘進機截割頭定位系統(tǒng)、截割斷面模擬顯示系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)；所述掘進機截割頭定位系統(tǒng)包括位置信息采集裝置和電氣控制裝置，所述位置信息采集裝置用于采集定位截割頭所需的位置信息，所述電氣控制裝置用于確定并輸出截割頭相對于巷道的位置；所述截割斷面模擬顯示系統(tǒng)與所述電氣控制裝置相連接，包括顯示屏，用于根據(jù)預先存儲的實際巷道的截割斷面參數(shù)及形狀以及來自所述電氣控制裝置的位置信息，模擬顯示截割頭相對于該巷道的位置；所述電氣控制裝置還用于根據(jù)所述截割斷面模擬顯示系統(tǒng)顯示的位置信息，控制所述液壓系統(tǒng)，以驅(qū)動掘進機的所述執(zhí)行機構(gòu)進行截割操作。
[0006]進一步地，上述掘進機截割系統(tǒng)中，還包括駕駛室；所述截割斷面模擬顯示系統(tǒng)設(shè)置于所述駕駛室內(nèi)，所述駕駛室用于將操作人員與巷道隔離；和/或，所述截割斷面模擬顯示系統(tǒng)還用于根據(jù)截割頭相對于巷道的位置進行報警。
[0007]進一步地，上述掘進機截割系統(tǒng)中，所述截割斷面模擬顯示系統(tǒng)還連接有輸入設(shè)備，用于輸入并預先存儲不同工況下巷道截割斷面的參數(shù)及形狀。
[0008]進一步地，上述掘進機截割系統(tǒng)中，所述位置信息采集裝置包括:車身定位檢測裝置和截割頭定位檢測裝置；其中，所述車身定位檢測裝置用于確定掘進機車身相對于巷道的位置；所述截割頭定位檢測裝置用于確定截割頭相對于掘進機車身的位置；所述電氣控制裝置的信號輸入端與所述車身定位檢測裝置以及所述截割頭定位檢測裝置相連接，用于根據(jù)所述車身定位檢測裝置和所述截割頭定位檢測裝置的輸入信號確定截割頭相對于巷道的位置，并將該位置信息輸出至所述截割斷面模擬顯示系統(tǒng)。
[0009]進一步地，上述掘進機截割系統(tǒng)中，所述車身定位檢測裝置包括:車身相對于巷道的水平位置檢測單元、車身相對于巷道的水平旋轉(zhuǎn)角度檢測單元、車身俯仰角檢測單元、車身翻滾角檢測單元，以及，用于測量掘進機車身到巷道頂板的距離值的高度檢測單元，其中，所述水平位置檢測單元和所述水平旋轉(zhuǎn)角度檢測單元設(shè)置于掘進機車身后部兩側(cè)；所述車身俯仰角檢測單元和車身翻滾角檢測單元設(shè)置于掘進機回轉(zhuǎn)臺；所述高度檢測單元設(shè)置于掘進機回轉(zhuǎn)臺的上部。
[0010]進一步地，上述掘進機截割系統(tǒng)中，所述水平位置檢測單元和所述水平旋轉(zhuǎn)角度檢測單元為激光測距儀、紅外測距儀或雷達測距儀。
[0011]進一步地，上述掘進機截割系統(tǒng)中，所述車身俯仰角檢測單元和所述車身翻滾角檢測單元為雙軸傾角傳感器。
[0012]進一步地，上述掘進機截割系統(tǒng)中，所述截割頭定位檢測裝置包括:截割臂相對于車身的俯仰角度檢測單元、截割臂相對于車身的水平回轉(zhuǎn)角檢測單元；所述截割臂相對于車身的俯仰角度檢測單元和所述水平回轉(zhuǎn)角檢測單元安裝于掘進機回轉(zhuǎn)臺。
[0013]進一步地，上述掘進機截割系統(tǒng)中，所述截割臂相對于車身的俯仰角度檢測單元和所述水平回轉(zhuǎn)角檢測單元為旋轉(zhuǎn)編碼器、截割臂油缸內(nèi)的磁滯位移傳感器或油缸外的拉線位移傳感器。
[0014]進一步地，上述掘進機截割系統(tǒng)中，所述電氣控制裝置為控制器；所述激光測距儀與所述控制器通過RS23或2485數(shù)據(jù)連接；所述旋轉(zhuǎn)編碼器與所述控制器通過CAN總線連接；所述傾角傳感器與所述控制器通過CAN總線輸入連接；所述控制器通過電磁閥與所述液壓系統(tǒng)相連接。
[0015]本發(fā)明的工作原理是，通過掘進機截割頭定位系統(tǒng)確定截割頭相對于巷道的位置；然后，通過截割斷面模擬顯示系統(tǒng)將截割頭相對于該巷道的位置在顯示屏上直觀的表示；操作人員根據(jù)顯示屏顯示的位置信息，控制電氣控制裝置，電氣控制裝置驅(qū)動掘進機的執(zhí)行機構(gòu)進行截割操作。
[0016]由于截割斷面模擬顯示系統(tǒng)顯示的位置信息即為實際作業(yè)真實情況的縮影，方便操作人員對截割操作的控制。進而，本實施例可以提高截割斷面成型準確性，盡可能地避免截割斷面欠挖、超挖現(xiàn)象的發(fā)生，并且降低勞動強度，提高工作效率，提高操作人員作業(yè)的安全性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:
[0018]圖1為本發(fā)明掘進機截割系統(tǒng)第一實施例的結(jié)構(gòu)框圖；
[0019]圖2為本發(fā)明掘進機截割系統(tǒng)實施例中，掘進機截割斷面模擬顯示系統(tǒng)顯示屏的顯示界面示意圖；
[0020]圖3為本發(fā)明掘進機截割系統(tǒng)實施例整個截割操作的閉環(huán)控制系統(tǒng)示意圖；
[0021]圖4為本發(fā)明掘進機截割系統(tǒng)第二實施例中的結(jié)構(gòu)框圖；
[0022]圖5為本發(fā)明掘進機截割系統(tǒng)優(yōu)選實施中，掘進機截割頭定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖6為本發(fā)明掘進機截割系統(tǒng)優(yōu)選實施例中，駕駛室，輸入設(shè)備和截割斷面模擬顯示計算機的布置示意圖；
[0024]圖7為掘進機車身相對于巷道的水平旋轉(zhuǎn)角度的示意圖；
[0025]圖8為掘進機車身相對于巷道的俯仰角的示意圖；
[0026]圖9為掘進機車身相對于巷道的車身翻滾角的示意圖；
[0027]圖10為掘進機截割臂相對于車身的俯仰角度示意圖；
[0028]圖11為掘進機截割臂相對于車身的水平回轉(zhuǎn)角示意圖。
[0029]附圖標記說明
[0030]I雙軸傾角傳感器
[0031]2第一旋轉(zhuǎn)編碼器
[0032]3第二旋轉(zhuǎn)編碼器
[0033]4第一激光測距儀
[0034]5第二激光測距儀
[0035]6第三激光測距儀
[0036]7第四激光測距儀
[0037]8控制器
[0038]9液壓系統(tǒng)
[0039]10執(zhí)行機構(gòu)
[0040]11回轉(zhuǎn)臺上部測距儀
[0041]12輸入設(shè)備
[0042]13截割斷面模擬顯示計算機；
[0043]14駕駛室
[0044]Al預報警線
[0045]A2修行報警線
[0046]A3超挖報警線
【具體實施方式】
[0047]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0048]參照圖1，圖1為本發(fā)明掘進機截割系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)框圖。
[0049]本實施例一種掘進機截割系統(tǒng)，包括掘進機截割頭定位系統(tǒng)、截割斷面模擬顯示系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)；掘進機截割頭定位系統(tǒng)包括位置信息采集裝置和電氣控制裝置，位置信息采集裝置用于采集定位截割頭所需的位置信息，電氣控制裝置用于確定并輸出截割頭相對于巷道的位置；截割斷面模擬顯示系統(tǒng)與電氣控制裝置相連接，包括顯示屏，用于根據(jù)預先存儲的實際巷道的截割斷面參數(shù)及形狀以及來自電氣控制裝置的位置信息，模擬顯示截割頭相對于該巷道的位置；電氣控制裝置還用于根據(jù)截割斷面模擬顯示系統(tǒng)顯示的位置信息，控制液壓系統(tǒng)，以驅(qū)動掘進機的執(zhí)行機構(gòu)進行截割操作。
[0050]截割斷面模擬顯示系統(tǒng)可以采用截割斷面模擬顯示計算機。
[0051]本實施例的工作原理是，通過掘進機截割頭定位系統(tǒng)確定截割頭相對于巷道的位置；然后，通過截割斷面模擬顯示系統(tǒng)將截割頭相對于該巷道的位置在顯示屏上直觀的表示；操作人員根據(jù)顯示屏顯示的位置信息，控制電氣控制裝置，電氣控制裝置驅(qū)動掘進機的執(zhí)行機構(gòu)進行截割操作。
[0052]由于截割斷面模擬顯示系統(tǒng)顯示的位置信息即為實際作業(yè)真實情況的縮影，方便操作人員對截割操作的控制。進而，本實施例可以提高截割斷面成型準確性，盡可能地避免截割斷面欠挖、超挖現(xiàn)象的發(fā)生，并且降低勞動強度，提高工作效率，提高操作人員作業(yè)的安全性。
[0053]進一步優(yōu)選地，上述掘進機截割系統(tǒng)還包括駕駛室；截割斷面模擬顯示系統(tǒng)設(shè)置于駕駛室內(nèi)，駕駛室用于將操作人員與巷道隔離。這樣操作人員在駕駛室內(nèi)作業(yè)既不影響視線，又可以減少惡劣環(huán)境的危害，保證健康。進而，可以有效地解決除塵問題。
[0054]更進一步地，截割斷面模擬顯示系統(tǒng)還可以具有根據(jù)截割頭相對于巷道的位置進行報警的功能，基于截割頭相對于巷道的位置，以及操作手的經(jīng)驗，或者預置于截割斷面模擬顯示系統(tǒng)中的安全位置即可實現(xiàn)。參照圖2，例如:報警類型可以為，(I)截割頭位置接近截割斷面-預報警，如圖2所示的預報警線Al ; (2)截割頭到達截割斷面-修形報警，如圖2所示的修行報警線A2 ; (3)截割頭即將超出截割斷面-超挖報警，如圖2所示超挖報警線A3。
[0055]掘進機正常截割工作時，掘進機截割頭定位系統(tǒng)實時檢測截割頭相對于巷道的位置(X，Y)與設(shè)定的截割斷面參數(shù)進行比較，并模擬顯示。如果截割頭在巷道截割斷面內(nèi)部截割時，正常截割；如檢測到截割頭接近截割斷面邊界時，顯示預報警，操作人員使電氣控制裝置輸出信號控制掘進機液壓系統(tǒng)主油路電磁閥，進行粗調(diào)截割臂動作；此時，如截割頭繼續(xù)接近截割斷面，進行斷面邊界修形，顯示到達截割斷面報警，操作人員使電氣控制裝置將進一步控制截割臂油路電磁閥，進行細調(diào)控制功能，通過雙重控制作用完成斷面成形；即將達到超挖狀態(tài)時，顯示超挖報警，掘進機控制系統(tǒng)關(guān)閉液壓系統(tǒng)主油路電磁閥，切斷主油路，使截割臂動作油缸失去動力源，停止移動，從而避免超挖現(xiàn)象的發(fā)生；當截割頭遠離截割斷面邊界時，操作人員使電氣控制裝置控制液壓系統(tǒng)主油路電磁閥正常工作。通過上述方式，實現(xiàn)掘進機截割頭位置信息采集一控制液壓系統(tǒng)一驅(qū)動截割臂動作電磁閥(執(zhí)行機構(gòu))——截割頭位置信息采集的掘進機防止超挖閉環(huán)控制方案。參照圖3所示。
[0056]此外，截割斷面模擬顯示系統(tǒng)還連接有輸入設(shè)備，用于輸入并預先存儲不同工況下巷道截割斷面的參數(shù)及形狀。也就是說，截割斷面模擬顯示系統(tǒng)可輸入并存儲各種實際巷道截割斷面參數(shù)及形狀，可命名并存儲，供實際工作時進行選擇。
[0057]下面，結(jié)合圖4，對本發(fā)明掘進機截割系統(tǒng)做進一步的詳細說明。
[0058]本優(yōu)選實施例包括掘進機截割頭定位系統(tǒng)、截割斷面模擬顯示系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)；掘進機截割頭定位系統(tǒng)包括位置信息采集裝置和電氣控制裝置，位置信息采集裝置用于采集定位截割頭所需的位置信息，電氣控制裝置用于確定并輸出截割頭相對于巷道的位置。截割斷面模擬顯示系統(tǒng)與電氣控制裝置相連接，包括顯示屏，用于根據(jù)預先存儲的實際巷道的截割斷面參數(shù)及形狀以及來自電氣控制裝置的位置信息，模擬顯示截割頭相對于該巷道的位置；電氣控制裝置還用于根據(jù)截割斷面模擬顯示系統(tǒng)顯示的位置信息，控制液壓系統(tǒng)，以驅(qū)動掘進機的執(zhí)行機構(gòu)進行截割操作。
[0059]其中，位置信息采集裝置包括:車身定位檢測裝置和截割頭定位檢測裝置；其中，車身定位檢測裝置用于確定掘進機車身相對于巷道的位置；截割頭定位檢測裝置用于確定截割頭相對于掘進機車身的位置；電氣控制裝置的信號輸入端與車身定位檢測裝置以及截割頭定位檢測裝置相連接，用于根據(jù)車身定位檢測裝置和截割頭定位檢測裝置的輸入信號確定截割頭相對于巷道的位置，并將該位置信息輸出至截割斷面模擬顯示系統(tǒng)。
[0060]更加具體地，車身定位檢測裝置包括:車身相對于巷道的水平位置檢測單元、車身相對于巷道的水平旋轉(zhuǎn)角度檢測單元、車身俯仰角檢測單元、車身翻滾角檢測單元和高度檢測單元，該高度檢測單元用于測量掘進機車身到巷道頂板的距離值。其中，水平位置檢測單元和水平旋轉(zhuǎn)角度檢測單元設(shè)置于掘進機車身后部兩側(cè)；車身俯仰角檢測單元車身翻滾角檢測單元設(shè)置于掘進機回轉(zhuǎn)臺；高度檢測單元設(shè)置于掘進機回轉(zhuǎn)臺的上部。
[0061]優(yōu)選地，水平位置檢測單元和水平旋轉(zhuǎn)角度檢測單元可以為激光測距儀、紅外測距儀或雷達測距儀。當然，水平位置檢測單元和水平旋轉(zhuǎn)角度檢測單元也可以為紅外測距儀或雷達測距儀，或者，水平位置檢測單元也可以用不可見光測距儀測量，本發(fā)明對此不做限定。
[0062]車身俯仰角檢測單元和車身翻滾角檢測單元可以為雙軸傾角傳感器。
[0063]截割頭定位檢測裝置包括:截割臂相對于車身的俯仰角度檢測單元、截割臂相對于車身的水平回轉(zhuǎn)角檢測單元；截割臂相對于車身的垂直俯仰角度檢測單元和水平旋轉(zhuǎn)角檢測單元安裝于掘進機回轉(zhuǎn)臺。優(yōu)選地，截割臂相對于車身的俯仰角度檢測單元和水平回轉(zhuǎn)角檢測單元為旋轉(zhuǎn)編碼器。也可以為截割臂油缸內(nèi)的磁滯位移傳感器或油缸外的拉線位移傳感器，采用這種方式時，測量掘進機截割臂油缸行程，經(jīng)過映射計算出截割頭相對于掘進機的水平和俯仰距離。
[0064]電氣控制裝置采用一個控制器即可。激光測距儀與控制器通過RS23或485數(shù)據(jù)連接；旋轉(zhuǎn)編碼器與控制器通過CAN總線連接；傾角傳感器與控制器通過CAN總線輸入連接；控制器通過電磁閥與液壓系統(tǒng)相連接。
[0065]截割斷面模擬顯示系統(tǒng)與第一實施例相似，本實施例在此不再贅述。
[0066]下面結(jié)合圖5至圖11，對本發(fā)明掘進機截割系統(tǒng)中的掘進機截割頭定位系統(tǒng)做進一步的詳細說明。
[0067]參照圖5，，圖5為本發(fā)明掘進機截割系統(tǒng)優(yōu)選實施中，掘進機截割頭定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，定位系統(tǒng)包括雙軸傾角傳感器1、第一旋轉(zhuǎn)編碼器2、第二旋轉(zhuǎn)編碼器3、第一激光測距儀4、第二激光測距儀5、第三激光測距儀6、第四激光測距儀7、控制器8、液壓系統(tǒng)
9、執(zhí)行機構(gòu)10和回轉(zhuǎn)臺上部測距儀11。
[0068]在具體實施時，在測量掘進機車體相對于巷道的位置時，為減少截割時粉塵及振動的影響，掘進機車身后部兩側(cè)安裝四個激光測距儀，即第一激光測距儀4、第二激光測距儀5、第三激光測距儀6和第四激光測距儀7，通過這四個激光測距儀，實時檢測掘進機車身相對于巷道的水平位置及水平旋轉(zhuǎn)角度，同時，通過安裝在掘進機回轉(zhuǎn)臺上的雙軸傾角傳感器I檢測掘進機車身相對于巷道的俯仰角Y和翻滾角β，通過回轉(zhuǎn)臺上部測距儀11，測量掘進機車身到巷道頂板的距離值；進而，建立掘進機車身相對于巷道的坐標系。從而確定車身相對于巷道的位置。各個激光測距儀的設(shè)置方式參照圖5。
[0069]更加具體地，車身相對于巷道的位置通過如下方式確定。
[0070]首先，通過第一激光測距儀4、第二激光測距儀5、第三激光測距儀6和第四激光測距儀7測量掘進機車身到巷道兩側(cè)的距離(L1、L2、L3、L4)。參照圖7至圖9。通過幾何關(guān)系可得掘進機水平旋轉(zhuǎn)角度a=arctag【(L2-L1)/ (LI和L2激光束的垂直距離)】或a =arctag【(L3_L4)/ (L3和L4激光束的垂直距離)】，剔除異常的激光測距數(shù)據(jù)，取兩個α角度的均值作為最終的水平旋轉(zhuǎn)角度；其次，檢測掘進機車身俯仰角度Y和翻滾角β，通過安裝在掘進機上的雙軸傾角傳感器I分別測量掘進機車身相對于巷道的俯仰角Y和掘進機車身相對于巷道的車身翻滾角β。
[0071]再次參照圖5，截割頭定位檢測裝置包括:截割臂相對于車身的俯仰角度檢測單元、截割臂相對于車身的水平回轉(zhuǎn)角檢測單元；并且，截割臂相對于車身的俯仰角度檢測單元和水平回轉(zhuǎn)角檢測單元安裝于掘進機回轉(zhuǎn)臺，二者可以均采用旋轉(zhuǎn)編碼器，即第一旋轉(zhuǎn)編碼器2和第二旋轉(zhuǎn)編碼器3。或者，截割臂相對于車身的俯仰角度檢測單元、截割臂相對于車身的水平回轉(zhuǎn)角檢測單元也可以為安裝在截割臂油缸內(nèi)的磁滯位移傳感器、油缸外的拉線位移傳感器，測量掘進機截割臂油缸行程，經(jīng)過映射計算出截割頭相對于掘進機的水平和俯仰距離。然后，通過截割臂的長度即可計算出截割頭相對于掘進機的水平和俯仰距離。從而確定截割頭相對于掘進機的相對位置。
[0072]旋轉(zhuǎn)編碼器的測量原理如下。參照圖10和圖11。由第一旋轉(zhuǎn)編碼器2和第二旋轉(zhuǎn)編碼器3測量掘進機截割臂相對于掘進機車身的俯仰角度Z A和水平回轉(zhuǎn)角Z B,通過截割臂的長度即可計算出截割頭相對于掘進機的水平和俯仰距離。
[0073]將檢測獲取的掘進機車身相對于巷道的位置，以及截割頭相對于掘進機的位置輸入掘進機控制器8進行分析，處理。最終確立截割頭相對于巷道的空間位置。
[0074]參照圖6，圖6示出了本發(fā)明掘進機截割系統(tǒng)優(yōu)選實施例中，駕駛室14，輸入設(shè)備12和截割斷面模擬顯示計算機13的布置示意圖。截割斷面模擬顯示計算機13通過USB接口連接輸入設(shè)備12，用于輸入并預先存儲不同工況下巷道截割斷面的參數(shù)及形狀。截割斷面模擬顯示計算機13可輸入并存儲各種實際巷道截割斷面參數(shù)及形狀，可命名并存儲，供實際工作時進行選擇。駕駛室14四面封閉，既不影響操作人員的視線，又減少粉塵危害，保證身體健康。
[0075]控制器8根據(jù)截割斷面模擬顯示計算機13顯示的位置信息，控制液壓系統(tǒng)9，以驅(qū)動掘進機的執(zhí)行機構(gòu)10進行截割操作。
[0076]綜上，在本申請中:在現(xiàn)有掘進機基礎(chǔ)上增加操作人員駕駛室。通過掘進機車身定位檢測裝置確定掘進機自身位置及姿態(tài)，建立相對于巷道的坐標系；通過截割頭定位檢測裝置確定截割頭相對掘進機的位置及姿態(tài)，建立相對于掘進機的坐標系；通過車身定位檢測裝置和截割頭定位檢測裝置確定掘進機截割頭相對于巷道的相對坐標系及坐標位置。通過輸入斷面參數(shù)，生成與參數(shù)匹配的模擬截割斷面并存儲，截割作業(yè)時，實時檢測掘進機截割頭相對于巷道的位置信息、傳輸?shù)斤@示計算機，實現(xiàn)截割斷面模擬顯示功能，駕駛室內(nèi)的操作者可完全通過觀察顯示器，進行截割作業(yè)。
[0077]通過上述說明，可以看出，本發(fā)明在實施時具有如下技術(shù)優(yōu)勢:
[0078]第一、測量距離的方式確定車身水平旋轉(zhuǎn)角度，簡單、可靠、獨立性強。
[0079]第二、通過旋 轉(zhuǎn)編碼器測量角度，設(shè)置極限零點，避免出現(xiàn)負值，避免傾角傳感器必須依靠水平面為基準的局限性。測量容易、算法簡單、位置準確。
[0080]第三、利用掘進機防止超挖閉環(huán)控制系統(tǒng)，節(jié)約超挖支護成本。
[0081]第四、截割斷面模擬顯示系統(tǒng)即巷道斷面真實情況的縮影顯示，顯示內(nèi)容符合實際工況，操作手易于掌握，使用。
[0082]第五、截割斷面顯示系統(tǒng)可輸入、命名并存儲各種巷道截割斷面參數(shù)及形狀。
[0083]第六、節(jié)約一名副司機，截割斷面準確成型，截割速度快、效率高。
[0084]第七、安裝駕駛室既不影響操作手視線，又減少粉塵危害，保證身體健康。
[0085]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種掘進機截割系統(tǒng)，其特征在于，包括掘進機截割頭定位系統(tǒng)、截割斷面模擬顯示系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)； 所述掘進機截割頭定位系統(tǒng)包括位置信息采集裝置和電氣控制裝置，所述位置信息采集裝置用于采集定位截割頭所需的位置信息，所述電氣控制裝置用于確定并輸出截割頭相對于巷道的位置； 所述截割斷面模擬顯示系統(tǒng)與所述電氣控制裝置相連接，包括顯示屏，用于根據(jù)預先存儲的實際巷道的截割斷面參數(shù)及形狀以及來自所述電氣控制裝置的位置信息，模擬顯示截割頭相對于該巷道的位置； 所述電氣控制裝置還用于根據(jù)所述截割斷面模擬顯示系統(tǒng)顯示的位置信息，控制所述液壓系統(tǒng)，以驅(qū)動掘進機的所述執(zhí)行機構(gòu)進行截割操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掘進機截割系統(tǒng)，其特征在于， 還包括駕駛室；所述截割斷面模擬顯示系統(tǒng)設(shè)置于所述駕駛室內(nèi)，所述駕駛室用于將操作人員與巷道隔離；和/或 所述截割斷面模擬顯示系統(tǒng)還用于根據(jù)截割頭相對于巷道的位置進行報警。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的掘進機截割系統(tǒng)，其特征在于， 所述截割斷面模擬顯示系統(tǒng)還連接有輸入設(shè)備，用于輸入并預先存儲不同工況下巷道截割斷面的參數(shù)及形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的掘進機截割系統(tǒng)，其特征在于， 所述位置信息采集裝置包括:車身定位檢測裝置和截割頭定位檢測裝置；其中， 所述車身定位檢測裝置用于確定掘進機車身相對于巷道的位置； 所述截割頭定位檢測裝置用于確定截割頭相對于掘進機車身的位置； 所述電氣控制裝置的信號輸入端與所述車身定位檢測裝置以及所述截割頭定位檢測裝置相連接，用于根據(jù)所述車身定位檢測裝置和所述截割頭定位檢測裝置的輸入信號確定截割頭相對于巷道的位置，并將該位置信息輸出至所述截割斷面模擬顯示系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的掘進機截割系統(tǒng)，其特征在于， 所述車身定位檢測裝置包括:車身相對于巷道的水平位置檢測單元、車身相對于巷道的水平旋轉(zhuǎn)角度檢測單元、車身俯仰角檢測單元、車身翻滾角檢測單元，以及，用于測量掘進機車身到巷道頂板的距離值的高度檢測單元，; 其中，所述水平位置檢測單元和所述水平旋轉(zhuǎn)角度檢測單元設(shè)置于掘進機車身后部兩側(cè)； 所述車身俯仰角檢測單元和車身翻滾角檢測單元設(shè)置于掘進機回轉(zhuǎn)臺； 所述高度檢測單元設(shè)置于掘進機回轉(zhuǎn)臺的上部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的掘進機截割系統(tǒng)，其特征在于， 所述水平位置檢測單元和所·述水平旋轉(zhuǎn)角度檢測單元為激光測距儀、紅外測距儀或雷達測距儀。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的掘進機截割系統(tǒng)，其特征在于， 所述車身俯仰角檢測單元和所述車身翻滾角檢測單元為雙軸傾角傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的掘進機截割系統(tǒng)，其特征在于， 所述截割頭定位檢測裝置包括:截割臂相對于車身的俯仰角度檢測單元、截割臂相對于車身的水平回轉(zhuǎn)角檢測單元； 所述截割臂相對于車身的俯仰角度檢測單元和所述水平回轉(zhuǎn)角檢測單元安裝于掘進機回轉(zhuǎn)臺。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的掘進機截割系統(tǒng)，其特征在于， 所述截割臂相對于車身的俯仰角度檢測單元和所述水平回轉(zhuǎn)角檢測單元為旋轉(zhuǎn)編碼器、截割臂油缸內(nèi)的磁滯位移傳感器或油缸外的拉線位移傳感器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的掘進機截割系統(tǒng)，其特征在于， 所述電氣控制裝置為控制器； 所述激光測距儀與所述控制器通過RS23或2485數(shù)據(jù)連接； 所述旋轉(zhuǎn)編碼器與所述控制器通過CAN總線連接； 所述傾角傳感器與所述控制器通過CAN總線輸入連接； 所述控制器通過電磁閥與所述液壓系統(tǒng)相連接。`
【文檔編號】E21C35/24GK103821514SQ201410039083
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年1月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月25日
【發(fā)明者】楊潔, 侯寶革 申請人:三一重型裝備有限公司