[发明专利]掘进机用防碰控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种掘进机用防碰控制系统及方法。 

背景技术

目前，不论是煤矿用还是隧道用掘进机在工作时，都存在灰尘大、可视度差的问题。操作手无法看到前方截割头底部或顶部截割位置，因此，很容易导致底部截割臂与铲板碰撞或超挖或欠挖。 

针对截割臂与铲板的碰撞问题，现有技术常常采用的方法是，在极限位置发出报警信号（例如声音报警信号）进行预警，操作手在预警信号的提示下，进行相关操作。 

这种方式存在的问题是，若报警信号发生后，操作员没能及时采取相关措施（例如，由于掘进机在工作时噪音很大，有时候听不到报警信号）还是会产生碰撞，导致故障或破坏。 

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种掘进机用防碰控制系统及方法，以更好的地解决截割臂与铲板碰撞的碰撞问题，或进一步地解决超挖或欠挖问题。 

第一方面，本发明提供了一种掘进机用防碰控制系统，包括：信号采集装置和控制器。其中，信号采集装置包括设置于掘进机截割臂的第一信号采集单元，以及设置于掘进机铲板的第二信号采集单元；控制器与所述信号采集装置相连接，用于根据所述信号采集装置获取的位置信号，计算所述截割臂和铲板之间的距离；并判断所述距离是否小于预置的极限距离，若是，则驱动掘进机的电磁阀，使液压系统控制掘进机的执行装置进行主动防护。 

进一步地，上述掘进机用防碰控制系统中，所述第一信号采集单元为第一倾角传感器，用于采集所述截割臂相对于水平面的夹角；所述第二信号采集单元为第二倾角传感器，用于采集所述铲板相对于水平面的夹角。 

进一步地，上述掘进机用防碰控制系统中，所述第一信号采集单元为第一油缸磁滞位移传感器，用于采集截割臂升降油缸的位移量，通过三角关系换算近而获得截割臂相对机身本体部履带水平面的夹角；所述第二信号采集单元为第二油缸磁滞位移传感器，用于采集铲板升降油缸的位移量，通过三角关系换算近而获得铲板相对机身本体部履带水平面的夹角。 

进一步地，上述掘进机用防碰控制系统还包括：信号防爆隔离装置，其连接于所述信号采集装置与所述控制器之间，用于将所述信号采集装置获取的本安信号转换为非本安信号，并输入至所述控制器中。 

进一步地，上述掘进机用防碰控制系统中，所述信号采集装置还包括第三信号采集单元，所述第三信号采集单元为第三倾角传感器，用于采集机身相对于水平面的角度；并且，所述控制器进一步用于，根据如下两个参数计算截割臂截割头的实际作业高度：A、所述机身相对于水平面所成的角度与所述截割臂与水平面所成角度的差；B、截割臂处于水平状态时，截割头的高度；并且，当所述实际作业高度大于预定的极限高度时，则驱动电磁阀，使液压系统控制执行装置进行限高模式下的掘进。 

进一步地，上述掘进机用防碰控制系统还包括报警装置，与所述控制器相连接；该报警装置用于：在所述截割臂和铲板之间的距离小于预置的极限距离时，发出报警信号；和/或，在所述截割臂的截割头高于预置限高的情况下发出报警信号。 

进一步地，上述掘进机用防碰控制系统还包括人机交互设备，与所述控制器相连接，设置有显示单元，用于显示截割臂、铲板或机身的位置或状态信息。 

进一步地，上述掘进机用防碰控制系统中，所述人机交互设备还设置有软设定单元，用于临时调整预置的截割臂和铲板之间的极限距离；和/或，临时调整所述截割臂截割头的预置限高。 

本发明根据信号采集装置获取的位置信号，计算截割臂和铲板之间的距离；在距离小于预置的极限距离时，则驱动电磁阀，使液压系统控制执行装置进行主动防护，更好的地解决截割臂与铲板碰撞的碰撞问题。 

这里“主动防护”的含义是，通过电磁阀直接控制液压系统的执行机构，使极限状态下的截割臂或铲板不能继续向前运动，只能向相反方向运动，进而彻底有效保证掘进机的截割臂与铲板不碰撞，保证掘进机的正常截割工作。这里的“主动”是相对于现有技术中的放碰撞的控制而言的，因为现有技术中，若报警信号发生后，操作员没能及时采取相关措施还是会产生碰撞，导致故障或破坏，因此，碰撞防护比较被动。而本发明不完全依赖与操作手针对预警信号的反应，当发生报警的时候，通过电磁阀和液压系统的控制，执行机构就可以自动避免碰撞的发生。 

第二方面，本发明还公开了一种掘进机用防碰控制方法，包括如下步骤：获取掘进机截割臂和铲板的位置信号；根据所述位置信号，计算所述截割臂和铲板之间的距离；判断所述距离是否小于预置的极限距离，若是，则驱动电磁阀，使液压系统控制其执行装置进行主动防护。