[发明专利]一种掘进机姿态控制系统及方法

说明书

本发明公开一种掘进机姿态控制系统及方法。该系统包括：激光导向仪、测距仪、基准仪器、下位机、电子激光靶、惯性导航装置、姿态控制器和上位机；激光导向仪、测距仪和下位机位于掘进机的后方位置；电子激光靶、惯性导航装置、姿态控制器和上位机位于掘进机上；激光导向仪用于发射水平基准激光束；测距仪的输出端与下位机连接；基准仪器的输出端与下位机的连接；下位机与上位机通讯；电子激光靶的输出端与姿态控制器连接；惯性导航装置的输出端与姿态控制器连接；上位机连接姿态控制器；姿态控制器根据接收的数据获得掘进机的当前位置和姿态信息，以便工作人员对掘进机进行操作。本发明的系统或方法，提高了掘进机的工作效率和工作人员的安全性。

技术领域

本发明涉及掘进机领域，特别是涉及一种掘进机姿态控制系统及方法。

背景技术

掘进机一般分为全断面掘进机和部分断面掘进机(悬臂式掘进机)两种。在掘进机应用过程中，大多数的掘进机在定位校准、行进、截割操作等过程都需要人为操作，对人员操作能力要求高，不仅效率低下，且现场操作环境恶劣，安全风险较高。如果能实现掘进机运行过程的自动化，则能大幅度提高工作效率，改善人员操作环境。本发明主要针对国内煤矿井下巷道掘进应用中的悬臂式掘进机设计的掘进机姿态控制系统及方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种掘进机姿态控制系统及方法，以提高传统掘进机的工作效率，提高工作人员的安全性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种掘进机姿态控制系统，所述系统包括：激光导向仪、测距仪、基准仪器、下位机、电子激光靶、惯性导航装置、姿态控制器和上位机；

所述激光导向仪、所述测距仪、所述基准仪器和所述下位机位于掘进机的后方位置；所述电子激光靶、所述惯性导航装置、所述姿态控制器和所述上位机位于所述掘进机上；

所述激光导向仪用于发射水平基准激光束；所述测距仪用于测量所述测距仪与所述电子激光靶之间的距离，所述测距仪的输出端与下位机的第一输入端连接；所述基准仪器用于确定掘进机的基准位置坐标，所述基准仪器的输出端与所述下位机的第二输入端连接；

所述下位机与所述上位机通讯，用于将接收的所述测距仪传输的距离信号和所述基准仪器传输的基准位置信号传输至所述上位机；

所述电子激光靶与所述激光导向仪相对设置；所述电子激光靶的输出端与所述姿态控制器的第一输入端连接；所述惯性导航装置与所述激光导向仪相对设置；所述惯性导航装置的输出端与所述姿态控制器的第二输入端连接；所述上位机连接所述姿态控制器的第三输入端，用于将接收的距离信号和基准位置信号传输至所述姿态控制器；

所述姿态控制器用于根据接收的数据获得所述掘进机的当前位置和姿态信息，以便工作人员对所述掘进机进行操作。

可选的，所述系统还包括：位移传感器；所述位移传感器固定于所述掘进机的液压传动部位，用于测量所述掘进机的悬臂的位移量；所述位移传感器的输出端与所述姿态控制器的第四输入端连接。

可选的，所述系统还包括：操作面板，所述操作面板位于所述掘进机上，所述操作面板的信号输出端连接所述姿态控制器的第五输入端。

可选的，所述系统还包括：显示屏，所述显示屏与所述姿态控制器的输出端连接，用于显示所述掘进机的当前位置和姿态信息。

可选的，所述下位机与所述上位机之间通过无线通讯方式通讯。

可选的，所述电子激光靶用于获取激光的入射角和所述掘进机的仰俯角。

可选的，所述惯性导航装置用于获取激光的惯性数据，所述惯性数据包括旋转的角速度。

本发明还提供一种掘进机姿态控制方法，所述方法应用于上述的系统，所述方法包括：