悬臂式无人掘进机悬臂截割机构检测系统技术方案

悬臂式无人掘进机悬臂截割机构检测系统，涉及无人掘进机悬臂截割机构检测领域。本实用新型专利技术是为了解决井下工作环境恶劣，对截割臂系统影响大的问题。本实用新型专利技术所述的悬臂式无人掘进机悬臂截割机构检测系统，倾角传感器用于采集截割臂的倾角，转角传感器用于采集无人掘进机悬臂回转台的转角，位移传感器用于采集截割臂的位移，DSP连接脉冲发射电路，脉冲发射电路连接导线线圈，DSP连接信号接收电路，信号接收电路连接波导管，导线线圈缠绕在波导管上，两个阻尼器分别设置在波导管的两端，两个永磁体的N极相对设置，波导管位于两个永磁体之间。本实用新型专利技术用于检测悬臂式无人掘进机悬臂截割机构的摆动状态。

【技术实现步骤摘要】
悬臂式无人掘进机悬臂截割机构检测系统
本技术属于无人掘进机悬臂截割机构检测领域。
技术介绍
我国煤矿巷道传统掘进仍然是手工操作，劳动强度高，危险性大，工作效率较低，另外，施工的安全和质量在很大程度上都受人为因素限制，易发生事故，造成人员伤亡。因此，建立安全、高效、省力的施工巷道，发展掘进机器人技术是未来的发展方向，可以将矿工从繁重的体力劳动和恶劣的工作环境中解脱出来。发展掘进机器人，研究掘进机截割机构的自动控制，是实现掘进无人化的基础。无人掘进机的截割控制系统一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统等组成。掘进机截割头的运行轨迹是和截割机构的水平摆动和垂直摆动有着直接的联系，通过改变水平转动关节和垂直摆动关节的摆动角度实现截割头的水平和垂直运动，结合截割头的转动来完成巷道断面的截割。井下工作环境恶劣，高温、潮湿、振荡等对截割臂系统影响大。
技术实现思路
本技术是为了解决井下工作环境恶劣，对截割臂系统影响大的问题，现提供悬臂式无人掘进机悬臂截割机构检测系统。悬臂式无人掘进机悬臂截割机构检测系统，包括：倾角传感器1、转角传感器2、位移传感器和DSP4；倾角传感器1用于采集悬臂的倾角，倾角传感器1的倾角信号输出端连接DSP4的倾角信号输入端；转角传感器2用于采集无人掘进机悬臂回转台的转角，转角传感器2的转角信号输出端连接DSP4的转角信号输入端；位移传感器用于采集截割头的位移，位移传感器包括脉冲发射电路31、信号接收电路32和位移采集端33，位移采集端33包括：波导管331、导线线圈332、两个阻尼器333和两个永磁体334；DSP4的脉冲信号输出端连接脉冲发射电路31的脉冲信号输入端，脉冲发射电路31的脉冲信号输出端连接导线线圈332，DSP4的位移信号输入端连接信号接收电路32的位移信号输出端，信号接收电路32的信号输入端连接波导管331的一端，导线线圈332缠绕在波导管331上，两个阻尼器333分别设置在波导管331的两端，两个永磁体334的N极相对设置，波导管331位于两个永磁体334之间，DSP4为DSPF28335芯片。本技术由于磁环和传感器自身并无直接接触，不至于被摩擦、磨损，因而其使用寿命长、环境适应能力强，能承受高温、高压和强振动，可靠性高，安全性好，即使在恶劣的煤矿环境下，也能正常工作。附图说明图1为悬臂式无人掘进机悬臂截割机构检测系统的结构框图；图2为脉冲发射电路的结构图；图3为信号接收电路的结构图。具体实施方式具体实施方式一：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的悬臂式无人掘进机悬臂截割机构检测系统，包括：倾角传感器1、转角传感器2、位移传感器和DSP4；倾角传感器1用于采集悬臂的倾角，倾角传感器1的倾角信号输出端连接DSP4的倾角信号输入端；转角传感器2用于采集无人掘进机悬臂回转台的转角，转角传感器2的转角信号输出端连接DSP4的转角信号输入端；位移传感器用于采集截割头的位移，位移传感器包括脉冲发射电路31、信号接收电路32和位移采集端33，位移采集端33包括：波导管331、导线线圈332、两个阻尼器333和两个永磁体334；DSP4的脉冲信号输出端连接脉冲发射电路31的脉冲信号输入端，脉冲发射电路31的脉冲信号输出端连接导线线圈332，DSP4的位移信号输入端连接信号接收电路32的位移信号输出端，信号接收电路32的信号输入端连接波导管331的一端，导线线圈332缠绕在波导管331上，两个阻尼器333分别设置在波导管331的两端，两个永磁体334的N极相对设置，波导管331位于两个永磁体334之间，DSP4为DSPF28335芯片。本实施方式中，通过截割臂的伸缩运动，改变纵向进给深度，位移传感器即为：磁致伸缩位移传感器，它是根据磁致伸缩原理，采用非接触的测量方式，如图1所示，包括脉冲发射电路31、信号接收电路32，测量用的两个永磁体334、波导管331等。脉冲发射电路31的作用是：将DSP4发来的窄脉冲进行放大，使其能产生足够强度的电流脉冲，通过磁致伸缩波导丝产生较强的周向磁场，从而使其能够产生较大的扭转变形。截割臂水平摆动是依靠回转工作台转动来实现，无人掘进机悬臂回转台可以左右水平摆动，此时截割头在截割断面内横向平移，采用转角传感器2测量悬臂回转角度。井下工作环境恶劣，高温、潮湿、振荡等对截割臂控制系统影响大，故采用DSP作为总接收端。本实施方式中采用DSP来接收各传感器输出的信号，为DSP的常规用法，不属于本技术的专利技术点；并且，本技术的专利技术点在于电路之间的连接关系，即：信号采集电路的结构，因此本技术不涉及技术的保护客体问题。具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的悬臂式无人掘进机悬臂截割机构检测系统作进一步说明，本实施方式中，倾角传感器1为光电编码器，光电编码器的A相连接DSP4的SPIO20引脚，光电编码器的B相连接DSP4的SPIO21引脚，光电编码器的Z相连接DSP4的SPIO22引脚。截割臂在垂直面内作摆动，可以方便地改变截割头在巷道断面上的高度。其中光电编码器Z相信号提供准确的零点信息。如果A相超前B相，即为顺时针旋转，反之如果B相超前A相则为逆时针旋转。光电编码器每旋转一圈，输出一个基准脉冲(即Z相)，基准脉冲的波形中心对准通道A输出的波形中心。编码器的精度由旋转一周产生方波数决定,当旋转一周可产生1024个脉冲时(即精度为10位)，每一个脉冲表示为360°/1024。具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一所述的悬臂式无人掘进机悬臂截割机构检测系统作进一步说明，本实施方式中，转角传感器2为TLE5012B芯片，TLE5012B芯片的SCK引脚连接DSP4的SPIO13引脚，TLE5012B芯片的CSQ引脚连接DSP4的SPIO14引脚，TLE5012B芯片的DATA引脚连接DSP4的SPIO15引脚。选用TLE5012B芯片作为转角传感器，TLE5012B传感器基于iGMR技术，其基本检测原理是基于磁阻效应，即指导体或半导体在磁场作用下其电阻值发生变化的现象，TLE5012B由两组惠斯通电桥组成，分别反映正弦变化和余弦变化的巨磁感应单元，采用全桥结构消除温度效应的影响。当转轴旋转时，磁铁随之变化，巨磁感应单元检测磁场变化，计算得出角度值，通过多种通信协议接口输出。TLE5012B用于井下掘进机转台测量，具有分辨率高，处理速度快,抗灰尘、油污等特点。具体实施方式四：参照图2具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的悬臂式无人掘进机悬臂截割机构检测系统作进一步说明，本实施方式中，脉冲发射电路31包括：74HC123D芯片、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C1、电容C2、电容C3、三极管T1、三极管T2、mos管T3和光耦IC1；电阻R1的一端、电容C3的一端、电阻R2的一端和R274HC123D芯片的1RD引脚、VCC引脚、2RD引脚均连接电源正极，光耦IC1的集电极和电阻R5的一端连接+5V电源，电阻R6的一端连接+15V电源，电容C3的另一端、光耦IC1的负极、电阻R3的一端、三极管T1的发射极、三极管T2的发射极、电阻R7的一端和R274HC1本文档来自技高网...

【技术保护点】
悬臂式无人掘进机悬臂截割机构检测系统，其特征在于，包括：倾角传感器(1)、转角传感器(2)、位移传感器和DSP(4)；倾角传感器(1)用于采集悬臂的倾角，倾角传感器(1)的倾角信号输出端连接DSP(4)的倾角信号输入端；转角传感器(2)用于采集无人掘进机悬臂回转台的转角，转角传感器(2)的转角信号输出端连接DSP(4)的转角信号输入端；位移传感器用于采集截割头的位移，位移传感器包括脉冲发射电路(31)、信号接收电路(32)和位移采集端(33)，位移采集端(33)包括：波导管(331)、导线线圈(332)、两个阻尼器(333)和两个永磁体(334)；DSP(4)的脉冲信号输出端连接脉冲发射电路(31)的脉冲信号输入端，脉冲发射电路(31)的脉冲信号输出端连接导线线圈(332)，DSP(4)的位移信号输入端连接信号接收电路(32)的位移信号输出端，信号接收电路(32)的信号输入端连接波导管(331)的一端，导线线圈(332)缠绕在波导管(331)上，两个阻尼器(333)分别设置在波导管(331)的两端，两个永磁体(334)的N极相对设置，波导管(331)位于两个永磁体(334)之间，DSP(4)为DSPF28335芯片。...

【技术特征摘要】
1.悬臂式无人掘进机悬臂截割机构检测系统，其特征在于，包括：倾角传感器(1)、转角传感器(2)、位移传感器和DSP(4)；倾角传感器(1)用于采集悬臂的倾角，倾角传感器(1)的倾角信号输出端连接DSP(4)的倾角信号输入端；转角传感器(2)用于采集无人掘进机悬臂回转台的转角，转角传感器(2)的转角信号输出端连接DSP(4)的转角信号输入端；位移传感器用于采集截割头的位移，位移传感器包括脉冲发射电路(31)、信号接收电路(32)和位移采集端(33)，位移采集端(33)包括：波导管(331)、导线线圈(332)、两个阻尼器(333)和两个永磁体(334)；DSP(4)的脉冲信号输出端连接脉冲发射电路(31)的脉冲信号输入端，脉冲发射电路(31)的脉冲信号输出端连接导线线圈(332)，DSP(4)的位移信号输入端连接信号接收电路(32)的位移信号输出端，信号接收电路(32)的信号输入端连接波导管(331)的一端，导线线圈(332)缠绕在波导管(331)上，两个阻尼器(333)分别设置在波导管(331)的两端，两个永磁体(334)的N极相对设置，波导管(331)位于两个永磁体(334)之间，DSP(4)为DSPF28335芯片。2.根据权利要求1所述的悬臂式无人掘进机悬臂截割机构检测系统，其特征在于，倾角传感器(1)为光电编码器，光电编码器的A相连接DSP(4)的SPIO20引脚，光电编码器的B相连接DSP(4)的SPIO21引脚，光电编码器的Z相连接DSP(4)的SPIO22引脚。3.根据权利要求1所述的悬臂式无人掘进机悬臂截割机构检测系统，其特征在于，转角传感器(2)为TLE5012B芯片，TLE5012B芯片的SCK引脚连接DSP(4)的SPIO13引脚，TLE5012B芯片的CSQ引脚连接DSP(4)的SPIO14引脚，TLE5012B芯片的DATA引脚连接DSP(4)的SPIO15引脚。4.根据权利要求1所述的悬臂式无人掘进机悬臂截割机构检测系统，其特征在于，脉冲发射电路(31)包括：74HC123D芯片、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C1、电容C2、电容C3、三极管T1、三极管T2、mos管T3和光耦IC1；电阻R1的一端、电容C3的一端、电阻R2的一端和R274HC123D芯片的1RD引脚、VCC引脚、2RD引脚均连接电源正极，光耦IC1的集电极和电阻R5的一端连接+5V电源，电阻R6的一端连接+15V电源，电容C3的另一端、光耦IC1的负极、电阻R3的一端、三极管T...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵杰，王丽，于宗艳，刘若涵，
申请(专利权)人：黑龙江科技大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江,23