[发明专利]全自动掘进机

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿用掘进机设备，具体地说是一种全自动掘进控制系统。它可实现全自动掘进操作，可以减少人为因素的影响，使掘进巷道更准确。

背景技术

目前，一般的掘进机进给都是依靠煤矿工人手动操作，来控制设备完成掘进任务的。但是由于矿井内工作环境恶劣，体力消耗大，手动操作使煤矿工人承担较大的劳动强度，同时也增加了煤矿工人在井下操作的危险性。所以，非常需要一种全自动掘进操作机械，来提高工作效率，降低操作者的劳动强度。

发明内容

为了克服上述不足，本发明的目的在于提供一种工作效率高、能大大降低操作者劳动强度的全自动掘进机。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：由地测数据生成掘进机的运动轨线及航天导航定位仪实时检测掘进机在惯性空间的绝对位置坐标，对掘进机实施位置控制，实现自动寻迹功能，包括：

上位机，存有系统管理程序；接收航天导航定位仪上传数据，通过CAN-BUS传输接口与下位机通讯；

航天导航定位仪，由测量单元和各种传感器组成，将传感器采集到的各种信息传送到测量单元进行信号处理，将掘进机特征提取值和导航计算值通过RS-232接口传送到上位机进行数据特征融合；

下位机，以两个运动控制器(主运动控制器和辅助运动控制器)为核心，作为控制部分；通过RS-232接口与航天导航定位仪与上位机的通讯，实时检测掘进机在惯性空间的绝对位置坐标，由下位机对掘进机实施位置控制，实现自动寻迹功能；运动控制器根据预存在上位机里的地测数据及航天导航定位仪所提供的本地数据及自动生成掘进机当前位置开采面的网格数据，以及掘进机和截割头的当前位置通过执行机构对掘进机和截割头进行实时控制，实现自动掘进机的自动开采。

其中所述主运动控制器，存有下位机控制程序，控制与液压回路液压换向阀相连的电磁阀，控制液压马达的运行及转向，从而控制掘进机的左前进、左后退、右前进、右后退、星轮正转及星轮反转；经第一～八继电器的线圈的常开接点分别与油泵电机、高速截割电机、低速截割电机，二运电机、以及循环泵电机回路的第一～五真空接触器的线圈相连，从而实现对各电机的控制；

倾角传感器，分别接收截割臂的倾角的检测信号及掘进机铲扳的倾角信号，经CAN总线发送随之发生变化的数据至上位机；

综合转换电路，作为显示器与CAN总线的RS-422/CAN的转换电路；

旋转编码器，接收截割臂的摆转角度信号，经CAN总线上发送随之发生变化的数据至上位机；

航天导航定位仪，接收传感器信号，经过信号预处理，将结果传送到上位机；

遥控接收器，接收遥控发射器的指令，并将控制指令发送到CAN总线上，通过CAN总线传送到主运动控制器；

脉冲位移传感器，安装在截割头伸缩油缸内部、用来截割头的伸缩位置，输出的电流信号至航天导航定位仪；

辅助运动控制器经继电器及电磁水阀来控制水路，实现截割时的冷却和灭尘。

其中所述上位机中系统管理程序流程中主程序包括自检子程序流程，行驶状态及调整轨迹子程序，检查截割状态子程序流程，经实时通信接口与下位机通信，通过CAN总线接收安装在截割臂上的倾角传感器和安装在回转台上旋转编码器发出的数据、遥控接收器等发送的信息，执行实时监控程序，对运动轨迹、车体位置、车体姿态、截割头位置进行显示；具体流程为：初始化，装入掘进机车体轨迹、确定作业规划和控制策略并进行系统自检，并将这些数据和命令通过通讯接口下达到下位机，由下位机完成所有的控制工作；调用自检子程序，查询开始按钮是否按下，否则重复查询开始按钮是否按下，是则装入车体轨迹；求得当前车体坐标与目标点之间的坐标偏差；再判断当前掘进机车体是否应该到达目标点，若否，则查询是否有人工启动信号，如有人工启动信号，调用行驶状态及调整轨迹子程序；当掘进机到达目标点时，或行驶状态及调整轨迹子程序执行完毕时，发送安放支撑命令，当放好支撑后执行检查截割状态子程序，之后在收好支撑时返回载入车体轨迹步骤。

下位机的控制程序在主运动控制器中运行，进行掘进机车体运动控制、截割头的升降、回转控制和伸缩控制并与上位机实时通讯、实现对执行机构的实时控制；接收手动/自动切换指令，处理暂时不能识别的异常地质结构情况下的手动操作处理，方便系统调试，并通过传感器检测截割电流的大小；系统初始化后调用显示输出程序、数据采集与、数据处理、报警输出控制后调用油泵控制子程序和截割电机控制子程序进行电机运行控制。

本发明的有益效果是：