一种多机载锚杆钻机及其控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种多机载锚杆钻机及其控制系统，其特征在于，包括分别与主控系统连接的操作控制系统、图像采集系统、包括若干锚杆机的锚杆装置系统、锚杆钻进系统、锚杆状态采集系统；所述图像采集系统利用设置在锚杆机上的摄像头采集锚孔位置附近的图像，将图像通过显示器显示给操作手；所述锚杆装置系统根据控制指令控制对应锚杆机动作完成对孔工作并在所述锚杆钻进系统的控制下进行钻进；所述锚杆状态采集系统在对应锚杆机钻进时，将采集的实时数据发送给锚杆钻进系统，用于实现锚杆机推进速度及压力的自适应控制，解决了现有技术多锚杆机操作人员多、施工效率低、人员安全风险高的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种多机载锚杆钻机及其控制系统


[0001]本专利技术涉及一种多机载锚杆钻机及其控制系统，属于矿山开采及自动控制


技术介绍

[0002]目前在煤矿开采及隧道掘进施工领域影响掘进效率的重要原因是支护作业耗时长，因此在现有快速掘进设备如掘锚一体机等设备集成多个机载锚杆机来提高锚护作业效率，缓解了掘锚工序失调问题。但也意味着需要更多的操作人员在井下工况恶劣的掘进面人工操作锚杆机施工，因此能够提高锚杆施工效率和质量、同时减少危险环境操作人员的多机载锚杆机控制系统是现阶段亟需研究的课题，也是智能化掘锚施工的核心技术方向。
[0003]目前在掘进施工领域掘进锚护支护集成设备发展迅速，这种设备最大的特点在于集成多台锚杆机设备，可以进行同步打锚杆，解决掘进速度快但锚护时间长的施工节拍不平衡问题。现行设备配备的锚杆机一般采用人工操作，以掘锚机为例至少需要5
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6名操作人员，人工操作劳动强度大效率较低同时在初挖断面施工存在安全风险。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种多机载锚杆钻机及其控制系统，用以解决多锚杆机操作人员多、施工效率低、人员安全风险高的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的方案包括
[0006]一种多机载锚杆钻机控制系统，包括分别与主控系统连接的图像采集系统、包括若干锚杆机的锚杆装置系统、锚杆钻进系统、锚杆状态采集系统；所述图像采集系统利用设置在锚杆机上的摄像头采集锚孔位置附近的图像，根据所述图像产生控制指令；锚杆装置系统根据所述控制指令控制对应锚杆机动作完成对孔工作并在所述锚杆钻进系统的控制下进行钻进；所述锚杆状态采集系统在对应锚杆机钻进时，将采集的实时数据发送给锚杆钻进系统，用于实现锚杆机推进速度及压力的自适应控制。
[0007]本专利技术通过锚杆装置系统实现锚杆机各动作的执行；图像采集系统采集锚杆机对孔状态数据，根据对孔状态数据可以实现基于人工判断或者基于人工智能自动化的锚杆机对孔控制；锚杆状态采集系统采集存储锚杆机实时运行数据；锚杆机钻进控制系统执行钻进控制算法实现负载自适应钻进控制；通过各系统的控制流程实现锚杆机的自动打锚杆功能，解决人工锚杆施工人员多效率低的问题。
[0008]进一步地，本专利技术所述的多机载锚杆钻机控制系统，所述控制指令是将所述图像通过显示器展示给操作手后通过锚杆钻机的操作控制系统得到的；或者，所述控制指令是根据所述图像，利用图像识别算法对孔避障、自动识别锚孔位置得到的。
[0009]可以通过操作手根据采集的锚孔位置附近的图像来进行对孔操作；或者根据锚孔位置附近的图像利用图像识别算法实现对孔避障，可以实现在打锚杆的过程中躲避锚网、钢筋、拱架等障碍物，保护了锚杆机与锚杆，增加了设备工作时的安全性。
[0010]进一步地，本专利技术所述的多机载锚杆钻机控制系统，所述操作控制系统包括遥控控制系统和手动控制系统，所述遥控系统用于通过遥控器和接收器对锚杆钻机进行控制，所述手动控制系统用于通过锚杆钻机的设备操作箱对锚杆钻机进行控制。
[0011]本专利技术设置有操作控制系统，可以自由的切换手动控制模式及遥控控制模式，确保在某一种模式的控制系统无法使用时，整个操作系统不至于瘫痪而无法运作，增强了系统的稳定性。
[0012]进一步地，本专利技术所述的多机载锚杆钻机控制系统，当各锚杆机完成对孔工作后发出信号，在接收到所述遥控控制系统或手动控制系统发来的锚杆机启动指令后，开启多个锚杆机同步打锚孔操作。
[0013]进一步地，本专利技术所述的多机载锚杆钻机控制系统，还包括安全控制系统，所述安全控制系统包括切换互锁开关，所述切换互锁开关执行切换动作时，关闭当前的锚杆机的液压油路上的切换电磁阀，开启下一个锚杆机的液压油路上的切换电磁阀。
[0014]设置切换互锁开关，当执行切换动作时，关闭当前的锚杆机的液压油路上的切换电磁阀，开启下一个锚杆机的液压油路上的切换电磁阀，实现了单个遥控器控制多个锚杆机。
[0015]进一步地，本专利技术所述的多机载锚杆钻机控制系统，在所述当前的锚杆机无实际输出信号时，执行所述切换动作。
[0016]在切换不同锚杆之前，判断所有上一个锚杆机输出实际有无信号，无输出信号才可以切换，这样的方式比判断遥控器的开关更直接有效且安全性更高。
[0017]进一步地，本专利技术所述的多机载锚杆钻机控制系统，所述安全控制系统还包括安全控制开关，当锚杆钻机处于行走模式时，安全控制开关关闭锚杆机总液压油路上的油路切换电磁阀。
[0018]设置安全控制开关，确保一个锚杆机在同一时间只在一种模式下工作，避免两种模式并行造成安全问题。
[0019]进一步地，本专利技术所述的多机载锚杆钻机控制系统，为了提高控制安全性，所述安全控制系统还包括安装于各锚杆机上用于检测机械碰撞的限位开关。
[0020]进一步地，本专利技术所述的多机载锚杆钻机控制系统，还包括定位测量系统，根据所述锚杆状态采集系统采集的锚杆机各动作状态数据计算准确的钻孔位置及随钻数据，用于锚杆施工质量的评估。
[0021]进一步地，本专利技术所述的多机载锚杆钻机控制系统，锚杆钻机的各个电磁阀与主控系统通过多芯电缆或总线电缆电性连接，采用CAN总线控制或模拟信号控制方式。
[0022]本专利技术的一种多机载锚杆钻机的技术方案，包括如上所述的多机载锚杆钻机控制系统。
附图说明
[0023]图1是本专利技术实施例系统组成框图；
[0024]图2是本专利技术实施例系统总体控制流程图。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明了，下面结合附图及实施例，对本专利技术作进一步的详细说明。
[0026]多机载锚杆钻机控制系统实施例：
[0027]如图1所示，为了实现上述目的，本专利技术提出的控制系统包括定位测量系统、图像采集系统、锚杆装置系统、安全控制系统、遥控控制系统、手动控制系统、锚杆钻进控制系统、锚杆状态采集系统以及设备主控系统。通过各系统的数据交互和输入输出控制实现多锚杆机的自动控制。通过手动控制模式和遥控控制模式下切换为锚杆模式，在锚杆模式下通过选择自动手动模式和单控联控模式实现多个锚杆的控制。在自动模式下，选择带控制的锚杆机，通过启动自动控制开关，相应锚杆开启自动控制流程，同时安全空隙系统判断锚杆机运行是否符合设定的安全条件和启动停止条件；锚杆装置系统实现锚杆机各动作的执行；图像采集系统采集锚杆机对孔状态数据，执行自动对孔算法实现自动对孔避障功能；锚杆状态采集系统采集存储锚杆机实时运行数据；锚杆机钻进控制系统执行钻进控制算法实现负载自适应钻进控制；同时设备结合定位测量系统定位数据存储机载锚杆机已锚固锚杆位置和姿态数据。通过各系统的控制流程实现锚杆机的自动打锚杆功能，解决人工锚杆施工人员多效率低的问题。
[0028]如图2所示，基于上述控制系统，本专利技术的多机载锚杆钻机的控制方法为：可通过遥控控制系统或手动控制系统设置选择锚杆机控制模式功能，单控模式和联控模式；单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多机载锚杆钻机控制系统，其特征在于，包括分别与主控系统连接的图像采集系统、包括若干锚杆机的锚杆装置系统、锚杆钻进系统、锚杆状态采集系统；所述图像采集系统利用设置在锚杆机上的摄像头采集锚孔位置附近的图像，根据所述图像产生控制指令；锚杆装置系统根据所述控制指令控制对应锚杆机动作完成对孔工作并在所述锚杆钻进系统的控制下进行钻进；所述锚杆状态采集系统在对应锚杆机钻进时，将采集的实时数据发送给锚杆钻进系统，用于实现锚杆机推进速度及压力的自适应控制。2.根据权利要求1所述的多机载锚杆钻机控制系统，其特征在于，所述控制指令是将所述图像通过显示器展示给操作手后通过锚杆钻机的操作控制系统得到的；或者，所述控制指令是根据所述图像，利用图像识别算法对孔避障，自动识别锚孔位置得到的，用于各锚杆机在工作范围内全自动寻孔和对孔，实现自动钻孔动作。3.根据权利要求2所述的多机载锚杆钻机控制系统，其特征在于，所述操作控制系统包括遥控控制系统和手动控制系统，所述遥控系统用于通过遥控器和接收器对锚杆钻机进行控制，所述手动控制系统用于通过锚杆钻机的设备操作箱对锚杆钻机进行控制。4.根据权利要求3所述的多机载锚杆钻机控制系统，其特征在于，当各锚杆机完成对孔工作后发出信号，在接收到所述遥控控制系统或手动控制系统发来的锚杆机启动指令后，开启多个锚杆机同步打...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙延飞，王志刚，肖威，张立勋，刘会永，桑梓，郭建强，张亚柱，马子云，刘延钊，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团隧道设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：