[发明专利]一种掘进机定位掘进方法及其系统

权利要求书

1.一种掘进机定位掘进方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：根据隧道设计生成隧道模型并根据截割头活动范围生成截割范围模型；

S2：确定定位原点，建立坐标系，生成隧道模型坐标和截割范围模型坐标；

S3：掘进机初步定位，确定掘进机截割范围模型坐标；

S4：在待截割面上突出的部分之外的2-5cm选取基点；确定基准面，所述基准面是隧道模型上经过所述基点的横截面；根据基准面和每次截割深度确定待截割体坐标；

S5：沿垂直于基准面的方向进行凿孔，孔相对于基准面的深度相同；

S6：以待截割体为掘进目标，沿垂直于基准面的方向开始掘进作业；

S7：重复步骤S4-S6直至隧道掘进完成。

2.根据权利要求1所述的一种掘进机定位掘进方法，其特征在于：隧道模型和截割范围模型的坐标通过关键点位置信息确定，关键点须包括模型直线的端点、圆弧的端点和圆心以及曲线的端点。

3.根据权利要求2所述的一种掘进机定位掘进方法，其特征在于：在开始掘进之前还校对待截割体是否在截割范围模型内。

4.根据权利要求3所述的一种掘进机定位掘进方法，其特征在于，掘进路线采用“S”型路径自下往上掘进。

5.一种掘进机定位掘进系统，其特征在于：用于权利要求2-4任一项所述掘进机定位掘进方法中，包括：

存储模块：存储隧道模型以及截割范围模型并记录所述关键点信息；

定位模块：根据选取的定位原点和关键点位置，定位隧道模型和截割范围模型坐标；根据选取的基点确定基准面；同时根据基准面得出待截割体坐标；根据定位发射器信号，确定定位发射器在坐标中的位置；

计算模块：根据截割头所处位置和方向、目标位置和方向，计算截割头移动和旋转路径，并生成指令；

控制模块：根据所述指令，控制电机和液压设备的启动和停止。

6.根据权利要求5所述的一种掘进机定位掘进系统，其特征在于：还包括校对模块；所述校对模块校对待截割体是否在截割范围模型内。

7.根据权利要求6所述的一种掘进机定位掘进系统，其特征在于：在掘进硬岩层时，定位模块还定位驱动板，计算模块计算驱动板移动和旋转路径并生成所述指令；控制模块根据指令控制凿孔机位置并凿孔。

8.一种由权利要求5-7任一项所述系统控制的掘进机定位凿孔装置，其特征在于：包括分别位于掘进机截割机构两侧的两个定位凿孔机构；所述定位凿孔机构包括凿孔机、控制凿孔机沿其长度方向前进或者后退的驱动板和配合掘进机转向机构控制驱动板空间位置和角度的机械臂；驱动板两端设有定位发射器；所述计算模块还根据驱动板所处位置和方向、目标位置和方向，计算驱动板移动和旋转路径，并生成指令。

9.根据权利要求8所述的一种掘进机定位凿孔装置，其特征在于：所述机械臂包括支撑柱、第一转动盘和第二转动盘，所述支撑柱的轴线和第一转动盘的轴线垂直；所述第一转动盘的轴线和第二转动盘的轴线垂直；支撑柱可伸缩设置，支撑柱一端铰接在掘进机上，并可在液压缸的驱动下上下摆动，所述第一转动盘设置在支撑柱的自由端，所述第二转动盘设置在第一转动盘上，所述第一转动盘和第二转动盘用以控制所述驱动板的角度。

10.根据权利要求9所述的一种掘进机定位凿孔装置，其特征在于：所述驱动板和第二转动盘之间还设有调节槽，所述调节槽上设有供所述驱动板沿其长度方向滑动的凹槽；所述调节槽内设有丝杠机构为驱动板提供动力；所述驱动板上设有控制凿孔机位置的无杆气缸。