一种掘进机自动测量及纠偏系统技术方案

本发明专利技术公开了一种掘进机自动测量及纠偏系统，由PLC控制系统、倾角传感器、电子罗盘仪、激光指向仪、位移传感器、人机交互模块以及驱动机构组成。所述的各模块通过通讯电缆和控制电缆连接。通过定位掘进机自身的三维位置坐标，以及PLC控制系统的计算分析，掘进机就可以完成自动测量及纠偏控制，大大提高掘进作业的效率、精度及安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及掘进机的行进轨迹测量及纠偏控制，具体涉及一种掘进机自动测量及纠偏系统。
技术介绍
掘进机是一种隧道掘进的专用工程机械，现代掘进机集机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌等功能。掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电隧道工程。掘进机作为隧道机械化掘进中最重要的设备，其工作情况直接影响到施工质量。实际施工中，掘进机无论是在行走过程中还是作业过程中，其运行轨迹总是会发生与巷道轴线偏离的问题，在掘进机的行进轨迹测量及纠偏控制上，目前掘进机使用的还是人工测量和人工手动纠偏，由于掘进环境恶劣，工作条件差，且受到粉尘、水雾等影响，这种方式不仅安全性差、工作量大，且对操作人员的经验、操作技术都是严厉的考验，如果测量及纠偏的结果存在一定的偏差，那么就不能较高程度的跟设计轨迹吻合，从而影响工程质量。因此，一种便捷高效、运行安全可靠、能自动进行测量和纠偏作业的掘进机自动化技术亟待出现。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术公开了一种掘进机自动测量及纠偏系统，以达到使用便捷高效、运行安全可靠、并能自动进行测量和纠偏作业的目的。为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种掘进机自动测量及纠偏系统，包括PLC控制系统，所述PLC控制系统同时与倾角传感器、电子罗盘仪、激光指向仪、位移传感器、人机交互模块以及驱动机构连接。优选的，所述PLC控制系统通过通讯电缆和控制电缆与倾角传感器、电子罗盘仪、激光指向仪、位移传感器、人机交互模块以及驱动机构连接。本专利技术的有益技术效果是：本专利技术采用与倾角传感器、电子罗盘仪相匹配的定位技术，通过高精度的倾角传感器检测掘进方向相对于水平面形成的俯仰角以及机身与水平面的倾斜角，然后再与电子罗盘仪的N(地磁北极)级形成的方位夹角，通过这3个方向的角度测量及检测，建立起掘进机自身的位置坐标，就可以确定掘进的方向以及对方向进行控制。PLC控制系统通过计算分析掘进机位置坐标参数并和激光指向仪采集的数据进行调整控制，掘进机就可以完成自动测量及纠偏控制，大大提高掘进作业的效率、精度和安全性。本专利技术实现了掘进机作业轨在线监视、诊断与控制功能，使操作人员远离工作面迎头，减少了人员伤害事故，对实现安全、高效、精准的自动化掘进施工作业具有一定的现实意义。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的系统连接框图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术公开了一种掘进机自动测量及纠偏系统，以达到可以完成自动测量及纠偏控制，大大提高掘进作业的效率、精度和安全性的目的。本专利技术的构成如图1所示，由PLC控制系统、倾角传感器、电子罗盘仪、激光指向仪、位移传感器、人机交互模块以及驱动机构组成。机箱采用标准PLC控制机箱，各模块通过通讯电缆和控制电缆连接。系统采用组态式软件功能设计。上述各模块的功能如下：PLC控制系统：用于数据处理、通讯处理、信息交互、程序判断；包括微处理器、存储器、开关量输入、控制输出、光电隔离、模拟量输入整形等，采用工业级高度集成的微处理器，大大提高了装置的抗电磁干扰能力。倾角传感器：用于系统的水平测量和相对于水平面的倾角变化量的测量。电子罗盘仪：用于方向定位，内置微处理器计算传感器与磁北夹角，输出串口格式数据帧。可选RS485和RS422输出。三轴磁阻传感器测量平面地磁场，双轴倾角补偿。激光指向仪：是以激光器为光源的发射系统并给出直线方向的仪器。位移传感器：采用数字式位移传感器，用于检测与掘进机的位置在运动过程中的移动有关的量，把各种被测物理量转换为电信号，并将信号直接送入PLC控制系统。人机交互模块：用于数据显示、参数设置、人工控制等；有触摸屏和液晶屏两种显示方式。由面板CPU、显示器件、信号指示灯、复归按钮、操作按钮等构成，完成键盘或触摸操作响应、菜单操作、数据显示、与PLC控制系统通讯、信号指示、复归确认等功能。驱动机构：用于输出系统指令，完成自动测量及纠偏控制。工作时：使用倾角传感器、电子罗盘仪同时检测掘进方向相对于水平面形成的俯仰角，机身与水平面的倾斜角，然后再与电子罗盘仪的N(地磁北极)级形成的方位夹角，通过这3个方向的角度测量及检测，确定掘进机自身的三维位置坐标，并通过通讯线将数据上送至PLC控制系统中。通过激光指向仪和位移传感器的检测数据确定掘进机的运行轨迹，并将所得数据通过通讯线将数据上送至PLC控制系统中。PLC控制系统通过计算分析掘进机位置坐标参数和运行轨迹数据，确定掘进机的运行状态，若有偏差，则下发指令至驱动机构进行纠正控制。驱动机构根据接收到PLC控制系统的下发指令，输出控制指令来进行纠正控制。本专利技术的目的在于整合一系列现有的模块，将上述模块按照一定的工序配合以实现技术效果，因此，本方案的核心不在于深度挖掘每个模块的具体原理或构造，而在于上述所有模块的运行秩序。本专利技术所提供的一种掘进机自动测量及纠偏系统，采用与倾角传感器、电子罗盘仪相匹配的定位技术，通过高精度的倾角传感器检测掘进方向相对于水平面形成的俯仰角以及机身与水平面的倾斜角，然后再与电子罗盘仪的N(地磁北极)级形成的方位夹角，通过这3个方向的角度测量及检测，建立起掘进机自身的位置坐标，就可以确定掘进的方向以及对方向进行控制。PLC控制系统通过计算分析掘进机位置坐标参数并和激光指向仪采集的数据进行调整控制，掘进机就可以完成自动测量及纠偏控制，大大提高掘进作业的效率、精度和安全性。本专利技术实现了掘进机作业轨在线监视、诊断与控制功能，使操作人员远离工作面迎头，减少了人员伤害事故，对实现安全、高效、精准的自动化掘进施工作业具有一定的现实意义。以上为对本专利技术实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种掘进机自动测量及纠偏系统，其特征在于，包括PLC控制系统，所述PLC控制系统同时与倾角传感器、电子罗盘仪、激光指向仪、位移传感器、人机交互模块以及驱动机构连接。

【技术特征摘要】
1.一种掘进机自动测量及纠偏系统，其特征在于，包括PLC控制系
统，所述PLC控制系统同时与倾角传感器、电子罗盘仪、激光指向仪、位
移传感器、人机交互模块以及驱动机构连接。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁金堂，
申请(专利权)人：丁金堂，
类型：发明
国别省市：山东;37