一种掘进机悬臂回转角检测方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种掘进机悬臂回转角检测装置和方法，在掘进机回转台上设置了螺旋柱面和位移传感器，位移传感器采集位移传感器与螺旋柱面之间的距离，通过公式计算，转换为掘进机悬臂的相对回转角和绝对回转角。通过本发明专利技术，能够克服掘进机工作时机身、回转轴的强烈震动导致旋转编码器难以进行悬臂回转角检测的问题，提高了测量精度和可靠性。

A Method and Device for Detecting Rotary Angle of Roadheader Cantilever

The invention discloses a detection device and method for the cantilever rotation angle of a roadheader. A helical cylinder and a displacement sensor are installed on the turntable of the roadheader. The displacement sensor collects the distance between the displacement sensor and the helical cylinder, and converts the relative rotation angle and the absolute rotation angle of the cantilever of the roadheader through formula calculation. The invention can overcome the problem that the rotary encoder is difficult to detect the cantilever rotation angle caused by the strong vibration of the body and the rotary shaft of the roadheader when working, and improve the measurement accuracy and reliability.

【技术实现步骤摘要】
一种掘进机悬臂回转角检测方法和装置
本专利技术涉及掘进机检测领域，尤其涉及一种掘进机悬臂回转角检测方法和装置。
技术介绍
检测掘进机悬臂回转角、俯仰角从而计算截割头空间位置是实现掘进机自动截割的必要前提。目前，悬臂俯仰角的检测可以很方便的通过倾角传感器实现，回转角的检测则一直没有可靠且高精度的解决办法，由于掘进机工作时机身、回转轴等的强烈震动无法采用轴端安装旋转编码器的方式测角，外置式拉线位移传感器检测回转角则存在明显的可靠性问题，目前较为认可的方式是通过在回转油缸内安装磁致伸缩传感器测量活塞杆的位移，然后通过悬臂运动模型(建立回转油缸活塞杆位移量和悬臂回转角度的关系)计算出悬臂的回转角，这一方式的优点是活塞杆位移检测精度高、节约空间，存在的问题是属于二次测量，检测精度不仅受传感器精度和可靠性的影响，更重要的是受悬臂运动学模型的影响，而建立运动学模型时必然存在各种简化、忽略以及理想化等处理，这些处理会对通过模型进行的参数测量精度造成不可避免的影响(这种影响往往远大于传感器本身测量精度的影响)，其次，安装磁致伸缩传感器需要对回转油缸进行专门设计和改造，很多时候涉及到改造后油缸安装空间不足等问题，此外，磁致伸缩传感器在振动工况下可靠性较差也影响其推广应用。因此，需要开发一种可靠性高、可直接检测回转角度的传感技术。申请号为CN201310546109的专利技术公开了一种回转角度测量机构、回转角度测量方法、装置及系统，该测量机构包括：与被测设备的旋转轴固定连接的旋转驱动件；第一驱动杆和第二驱动杆，所述第一驱动杆与所述旋转驱动件铰接，所述第二驱动杆与所述第一驱动杆铰接，所述第一驱动杆的长度大于所述旋转驱动件与所述第一驱动杆的铰接点的旋转直径；电压检测电路，所述电压检测电路包括滑动变阻器，所述滑动变阻器的电刷与所述第二驱动杆固定连接，所述电刷随着所述第二驱动杆的运动在所述滑动变阻器的电阻丝表面滑动。申请号为CN103527620A的专利技术公开了一种可实现回转角度测量的球铰链及测量方法，其特征是：由底座和端盖构成内部具有球窝的球座，球头置入在球窝中，并在端盖的开口处露出球冠，在球头的球冠顶面连接球铰杆；球头与球窝为同心，并且球头可相对于球窝同心转动；在球头的下半球表面嵌装有永磁体，各永磁体均匀分布在球头的下半球表面；在球窝的表面嵌装有磁效应传感器，各磁效应传感器均匀分布在球窝的表面；利用磁效应传感器的感应输出信号判断球头与球窝之间的相对位置及相对运动的方向。申请号为CN103499327A的专利技术公开了一种新型的角度测量系统，包括特定曲线实体、终端显示器和监测点，所述的特定曲线实体上的所有点在极坐标系内具有唯一值，监测点上安装有测距传感器并与终端显示器连接，监测点设有规定的相对运行轨迹，该运行轨迹是一个与特定曲线实体基圆同心的圆周轨道。上述公开专利技术均与本专利技术公开的解决方案不同，应用场合不同，且无法很好地解决上文中提到的应用问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种掘进机悬臂回转角检测方法和装置。本专利技术的目的可以通过采用如下的技术措施来实现，设计一种掘进机悬臂回转角检测装置，设置于掘进机机架的掘进机回转台上，所述掘进机回转台设置于掘进机机架上，掘进机的悬臂及切割头连接所述掘进机回转台，且掘进机的油缸分别连接掘进机机架和掘进机回转台，所述掘进机回转台固定设置于回转轴承内圈上，回转轴承内圈外侧设置回转轴承外圈，掘进机的回转轴、回转轴承外圈均固定设置于掘进机的机架上，所述装置包括：位移传感器、传感器支架、提供螺旋柱面的空心圆柱及处理器；其中，所述空心圆柱置于所述回转轴承内圈上，所述空心圆柱和所述回转轴、所述掘进机回转轴承内圈及回转轴承外圈同心设置；所述传感器支架固定设置于所述回转轴上，所述位移传感器固定连接所述传感器支架，所述位移传感器发出的激光光束直射到所述空心圆柱的螺旋柱面进行检测；所述处理器连接所述位移传感器，接收所述位移传感器的位移检测数据进行计算，以进行掘进机悬臂回转角检测。其中，传感器支架呈直角状，其中一端固定设置于所述回转轴上，另一端固定连接所述位移传感器。其中，螺旋柱面是在空心圆柱的端面加工出的螺旋面，螺旋柱面由一垂直于圆柱面轴线的直线按照一定升角绕圆柱面轴线旋转360度切割圆柱面形成。本专利技术的目的可以通过采用如下的技术措施来实现，设计一种掘进机悬臂回转角检测方法，基于如前述技术方案所述的掘进机悬臂回转角检测装置进行掘进机悬臂回转角的检测，包括：掘进机回转台带动掘进机的悬臂及切割头旋转时，位移传感器实时采集检测数据，并将检测数据传输到处理器；处理器对检测数据进行数据处理和分析处理得到掘进机悬臂相对回转角和绝对回转角参数。其中，位移传感器产生的检测数据至少包括：位移传感器到螺旋柱面的高度。其中，掘进机悬臂绝对回转角β和相对回转角Δβ分别如公式(1)和(2)所示：其中，螺旋柱面最低点到最高点的高度差为OA，π为常数，位移传感器到螺旋柱面最低点所在平面的高度为H，位移传感器到螺旋柱面的高度为l，绝对回转角指的是以螺旋柱面的最低点为起点的掘进机回转台和悬臂转过的角度，相对回转角指的是掘进机回转台和悬臂相对上一时刻转过的角度。区别于现有技术，本专利技术的掘进机悬臂回转角检测装置和方法在掘进机回转台上设置了螺旋柱面和位移传感器，位移传感器采集位移传感器与螺旋柱面之间的距离，通过公式计算，转换为掘进机悬臂的相对回转角和绝对回转角。通过本专利技术，能够克服掘进机工作时机身、回转轴的强烈震动导致旋转编码器难以进行悬臂回转角检测的问题，提高了测量精度和可靠性。附图说明图1是本专利技术提供的一种掘进机悬臂回转角检测装置的侧视结构示意图；图2是本专利技术提供的一种掘进机悬臂回转角检测装置的俯视结构示意图；图3是本专利技术提供的一种掘进机悬臂回转角检测装置的螺旋柱面展开进行计算的示意图；图4是本专利技术提供的一种掘进机悬臂回转角检测方法的流程示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步更详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。参阅图1和图2，图1和图2是本专利技术提供的一种掘进机悬臂回转角检测装置的侧视和俯视结构示意图。该装置设置于掘进机机架的掘进机回转台1上，掘进机回转台1设置于掘进机机架6上，掘进机的悬臂及切割头9连接所述掘进机回转台1，且掘进机的油缸10分别连接掘进机机架和掘进机回转台1，所述掘进机回转台1固定设置于回转轴承内圈7上，掘进机的回转轴5、回转轴承外圈8均固定设置于掘进机的机架6上，该装置包括：位移传感器2、传感器支架3、提供螺旋柱面的空心圆柱4及处理器11；提供螺旋柱面的空心圆柱4与回转轴5同轴安装，传感器支架3安装在回转轴5顶端，位移传感器2安装在传感器支架3的另一端，安装应保证悬臂回转时位移传感器2发射出的光斑投射在螺旋柱面4的螺旋面上；空心圆柱4套置于所述回转轴5外侧；位移传感器2发出的激光光束直射到空心圆柱4的螺旋柱面进行检测；处理器11连接位移传感器2，接收位移传感器2的检测数据进行计算，以进行掘进机悬臂回转角检测。其中，传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种掘进机悬臂回转角检测装置，设置于掘进机机架的掘进机回转台上，所述掘进机回转台设置于掘进机机架上，掘进机的悬臂及切割头连接所述掘进机回转台，且掘进机的回转油缸分别连接掘进机架及掘进机回转台，所述掘进机回转台固定设置于回转轴承内圈上，回转轴承内圈外侧设置回转轴承外圈，掘进机悬臂的回转轴、回转轴承外圈均固定设置于掘进机的机架上，其特征在于，所述装置包括：位移传感器、传感器支架、提供螺旋柱面的空心圆柱及处理器；其中，所述空心圆柱置于所述回转轴承内圈上，所述空心圆柱和所述回转轴、所述回转轴承内圈及回转轴承外圈同心设置；所述传感器支架固定设置于所述回转轴上，所述位移传感器固定连接在所述传感器支架末端，所述位移传感器发出的激光光束直射到所述空心圆柱的螺旋柱面进行位移检测；所述处理器连接所述位移传感器，接收所述位移传感器的位移检测数据进行计算，以进行掘进机悬臂回转角检测。

【技术特征摘要】
1.一种掘进机悬臂回转角检测装置，设置于掘进机机架的掘进机回转台上，所述掘进机回转台设置于掘进机机架上，掘进机的悬臂及切割头连接所述掘进机回转台，且掘进机的回转油缸分别连接掘进机架及掘进机回转台，所述掘进机回转台固定设置于回转轴承内圈上，回转轴承内圈外侧设置回转轴承外圈，掘进机悬臂的回转轴、回转轴承外圈均固定设置于掘进机的机架上，其特征在于，所述装置包括：位移传感器、传感器支架、提供螺旋柱面的空心圆柱及处理器；其中，所述空心圆柱置于所述回转轴承内圈上，所述空心圆柱和所述回转轴、所述回转轴承内圈及回转轴承外圈同心设置；所述传感器支架固定设置于所述回转轴上，所述位移传感器固定连接在所述传感器支架末端，所述位移传感器发出的激光光束直射到所述空心圆柱的螺旋柱面进行位移检测；所述处理器连接所述位移传感器，接收所述位移传感器的位移检测数据进行计算，以进行掘进机悬臂回转角检测。2.根据权利要求1所述的掘进机悬臂回转角检测装置，其特征在于，所述传感器支架呈直角状，其中一端固定设置于所述回转轴上，另一端固定连接所述位移传感器。3.根据权利要求1所述的掘进机悬臂回转角检测装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：田原，王传武，秦国强，赵永红，梁万吉，王帅，桑盛远，白雪峰，王炳效，杨文杰，王瑶，王学成，
申请(专利权)人：中国煤炭科工集团太原研究院有限公司，山西天地煤机装备有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14