掘进机掘进自动定向系统技术方案

技术编号:17623152 阅读:40 留言:0更新日期:2018-04-04 16:15
本实用新型专利技术涉及掘进工程自动控制技术领域,具体涉及一种掘进机掘进自动定向系统;包括固定于综掘机机身后端上部的全站仪,安装在巷道的测量基准点正上方的ELS电子激光系统,安装于综掘机机身内的探测系统计算机,安装于综掘机机身内的陀螺仪传感器和设置在综掘机内部的综掘机炮头控制油路;本实用新型专利技术掘进机掘进自动定向系统可自动确定综掘机的位置、姿态、掘进距离,并能实时地监测综掘机炮头的截割角度,与综掘工作面的设计轨迹进行对比,对炮头的截割边界进行控制,保证煤壁的截割整齐;提高了生产效率,降低了工人的劳动强度。

【技术实现步骤摘要】
掘进机掘进自动定向系统
本技术涉及掘进工程自动控制
,具体涉及一种掘进机掘进自动定向系统。
技术介绍
目前煤矿井下的掘进工作面,综掘机在掘进过程中的探测装置,仅能利用激光指向仪实现指向功能,无法实现对综掘机炮头的边界(掘进方向两侧的垂直面L1、L2,如图2所示)控制,而且整个指向过程为开环控制,需要井下工作人员人为地判断综掘机的掘进边界,调整机身和炮头姿态来实现控制。这不仅严重地影响井下工作面的掘进准确性,而且掘进的效率、安全性也无法得到保证。
技术实现思路
本技术为解决现有综掘机的探测装置无法实现对综掘机炮头的边界(即掘进方向两侧的垂直面)进行控制的技术问题,提供一种集指向、显示、控制功能为一体,具备闭环控制的综掘机掘进自动定向系统。为解决上述技术问题,本技术所采用的技术方案为:一种掘进机掘进自动定向系统,包括固定于综掘机机身后端上部的全站仪,安装在巷道的测量基准点正上方的ELS电子激光系统,安装于综掘机机身内的探测系统计算机,安装于综掘机机身内的陀螺仪传感器和设置在综掘机内部的综掘机炮头控制油路,安装于综掘机驾驶位左侧的综掘机报警系统;所述ELS电子激光系统的安装位置相对于综掘机轴线的关系和参数为已知;所述全站仪、ELS电子激光系统、探测系统计算机均具备防爆和无线通讯功能;所述全站仪、ELS电子激光系统、陀螺仪传感器、探测系统计算机及炮头控制油路为输出部件,全站仪发出激光束,ELS电子激光系统发出检测数据,陀螺仪传感器发出综掘机实时的姿态信号,炮头控制油路发出控制指令,均与探测系统计算机保持实时通讯;ELS电子激光系统也是输入部件,接收全站仪发出的激光束,陀螺仪传感器同样也是输入部件,监测综掘机的姿态变化信号,探测系统计算机负责接受全站仪、ELS电子激光系统和陀螺仪传感器发出的信号,并与综掘机炮头控制油路和综掘机报警系统保持通讯联系,形成闭环控制系统。本技术掘进机掘进自动定向系统各部分的功能作用为:全站仪,具有自动照准目标功能的全站仪,具备防爆和无线通讯功能,固定于综掘机机身后端上部,使用综掘机电源,主要用于测量水平和垂直的角度和距离、发射激光束。ELS电子激光系统,亦称为标板或激光靶板,将其安装在巷道的测量基准点(该点的位置信息通过前期测量得到)正上方,具备防爆和无线通讯功能,采用防爆蓄电池供电。ELS电子激光系统在安装时其位置就已确定,它相对于综掘机轴线的关系和参数为已知。ELS电子激光系统是一台智能型传感器,它接受全站仪发出的激光束,测定水平方向和垂直方向的入射点,测定掘进机的掘进方向(指向)与位置信息(测距)。坡度和旋转也由该系统内的倾斜仪测量,偏角由ELS电子激光系统上激光器的入射角确认。探测系统计算机,用于运行控制系统软件,安装于掘进机的机身内,封装、预留数据输入、存储与输出接口-SUB接口,具备防爆和无线通讯功能。陀螺仪传感器,安装在综掘机机身内,用于实时监测综掘机机身与炮头姿态,使用综掘机电源。综掘机炮头控制油路,负责控制炮头的各种截割动作。综掘机报警系统,负责接收探测系统计算机发出的报警指令,能够发出灯光、声音信号。所述掘进机掘进自动定向系统的控制过程为:首先,向探测系统计算机导入预设的巷道掘进轨迹,确定测量基准点,并以该点为基准,调整综掘机的初始姿态,以保证机身、炮头纵轴方向中心线与设计掘进轨迹的中心线基本重合于一条直线;然后,全站仪发射激光束;ELS电子激光系统接收全站仪发出的激光束,测定水平方向和垂直方向的入射点,测定出掘进机的掘进方向和位置信息,再将这些检测数据发送至探测系统计算机;陀螺仪传感器实时监测综掘机机身与炮头姿态,并将姿态信号发送至探测系统计算机;最后,探测系统计算机在控制软件的支持下对ELS电子激光系统和陀螺仪传感器提供的测量信息进行分析,自动地确定综掘机及其炮头的姿态,并实时地监测综掘机炮头的截割角度,进行炮头的边界控制:当炮头接近设计的煤壁截割边界时,探测系统计算机向综掘机报警系统发出信号,综掘机报警系统发出灯光和声音报警;当炮头越界截割时,探测系统计算机向综掘机炮头控制油路发出信号,其控制油路自动锁死,并进行相应地回调,保证煤壁的截割整齐。本技术所使用的控制软件为现有的公知的软件。与现有技术相比本技术具有以下有益效果:本技术掘进机掘进自动定向系统可自动确定综掘机的位置、姿态、掘进距离,并能实时地监测综掘机炮头的截割角度,与综掘工作面的设计轨迹进行对比,对炮头的截割边界进行控制,保证煤壁的截割整齐。本技术保证了综掘机工作的准确性,提高了生产效率,降低了工人的劳动强度,适用于各种井下掘进工作面的掘进工作,能使煤矿企业获得更大的经济效益,同时推动煤矿井下的自动化设备升级。本技术采用模块化设计思想,可适用于不同掘进要求的掘进工作面,并采用无线信号传输,计算机信号处理,实时性好、精度高、噪音低,能够实现精密控制,易于升级。附图说明图1为本技术掘进机掘进自动定向系统的结构示意图。图2为综掘机掘进边界示意图。图3为本技术的工作流程图。图中标记如下:1-全站仪,2-ELS电子激光系,3-探测系统计算机,4-陀螺仪传感器,5-综掘机炮头控制油路,6-综掘机报警系统,7-基准点,8-掘进面,9-煤层。具体实施方式以下结合具体实施例对本技术作进一步说明。实施例1如图1所示,一种掘进机掘进自动定向系统,包括固定于综掘机机身后端上部的全站仪1,安装在巷道的测量基准点正上方的ELS电子激光系统2,安装于综掘机机身内的探测系统计算机3,安装于综掘机机身内的陀螺仪传感器4和设置在综掘机内部的综掘机炮头控制油路5,安装于综掘机驾驶位左侧的综掘机报警系统6;所述ELS电子激光系统2的安装位置相对于综掘机轴线的关系和参数为已知;所述全站仪1、ELS电子激光系统2、探测系统计算机3均具备防爆和无线通讯功能。综掘机工作开始前,首先向探测系统计算机3导入预设的巷道掘进轨迹(如图2所示);确定测量基准点,并以该点为基准,调整综掘机的初始姿态,以保证机身、炮头姿态满足设计的掘进方向(机身、炮头纵轴方向中心线与设计掘进轨迹的中心线基本重合于一条直线L),综掘机掘进过程中全站仪1发射激光束,由ELS电子激光系2接受全站仪1发出的激光束,测定水平方向和垂直方向的入射点,确定掘进机的掘进方向(指向)与位置信息(测距)。坡度和旋转也由该系统内的倾斜仪测量,偏角由ELS电子激光系统2上激光器的入射角确认。ELS电子激光系2安装在巷道的测量基准点正上方,在安装时其位置信息就已确定,它相对于综掘机轴线的关系和参数即为已知,ELS电子激光系2将位置信息传送给探测系统计算机3;综掘机机身内的陀螺仪传感器4实时监测其姿态信息,并将其实时传递给探测系统计算机3;由探测系统计算机3上的探测系统软件对ELS电子激光系2、陀螺仪传感器4提供的测量信息进行分析,自动地确定综掘机及其炮头的姿态,并实时地监测综掘机炮头的截割角度,进行炮头的边界控制(X、Y方向),保证煤壁的截割整齐。当炮头接近设计的煤壁截割边界(如图2中L1、L2所示)时,综掘机报警系统6发出灯光报警;当炮头越界截割时,探测系统软件向综掘机炮头控制油路5发出信号,将其控制油路自动锁死,并进行相应地回调(保护本文档来自技高网...
掘进机掘进自动定向系统

【技术保护点】
一种掘进机掘进自动定向系统,其特征在于:包括固定于综掘机机身后端上部的全站仪(1),安装在巷道的测量基准点正上方的ELS电子激光系统(2),安装于综掘机机身内的探测系统计算机(3),安装于综掘机机身内的陀螺仪传感器(4)和设置在综掘机内部的综掘机炮头控制油路(5),安装于综掘机驾驶位左侧的综掘机报警系统(6);所述ELS电子激光系统(2)的安装位置相对于综掘机轴线的关系和参数为已知;所述全站仪(1)、ELS电子激光系统(2)、探测系统计算机(3)均具备防爆和无线通讯功能;全站仪(1)发出激光束,ELS电子激光系统(2)发出检测数据,陀螺仪传感器(4)发出综掘机实时的姿态信号,炮头控制油路发出控制指令,均与探测系统计算机(3)保持实时通讯;ELS电子激光系统(2)接收全站仪(1)发出的激光束,陀螺仪传感器(4)监测综掘机的姿态变化信号,探测系统计算机(3)负责接受全站仪(1)、ELS电子激光系统(2)和陀螺仪传感器(4)发出的信号,并与综掘机炮头控制油路(5)和综掘机报警系统(6)保持通讯联系,形成闭环控制系统。

【技术特征摘要】
1.一种掘进机掘进自动定向系统,其特征在于:包括固定于综掘机机身后端上部的全站仪(1),安装在巷道的测量基准点正上方的ELS电子激光系统(2),安装于综掘机机身内的探测系统计算机(3),安装于综掘机机身内的陀螺仪传感器(4)和设置在综掘机内部的综掘机炮头控制油路(5),安装于综掘机驾驶位左侧的综掘机报警系统(6);所述ELS电子激光系统(2)的安装位置相对于综掘机轴线的关系和参数为已知;所述全站仪(1)、ELS电子激光系统(2)、探测系统计算机(3)均具备防爆...

【专利技术属性】
技术研发人员:梁春豪丛佩超李丽绒
申请(专利权)人:山西焦煤集团有限责任公司
类型:新型
国别省市:山西,14

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