[发明专利]一种用于控制掘进机的系统和方法

说明书

本发明公开了一种用于控制掘进机的系统，包括导航装置、雷达、里程计、截割臂驱动油缸、不间断电源、无线发射接收装置和掘进机机体，导航装置、雷达、里程计、截割臂驱动油缸、不间断电源和无线发射接收装置均设于掘进机机体上，掘进机机体为不间断电源供电，掘进机机体上设有掘进机信号接收端，掘进机机体上设有控制系统，控制系统控制掘进机机体动作，雷达和里程计用于监控掘进机机体的掘进位置，截割臂驱动油缸上设有油缸行程传感器，油缸行程传感器用于监测截割臂驱动油缸的运动。本发明涉及掘进机控制系统技术领域，具体提供了一种监测精准度高且反馈及时的用于控制掘进机的系统和方法。

技术领域

本发明涉及掘进机控制系统技术领域，具体为一种用于控制掘进机的系统和方法。

背景技术

掘进机(Boring machine)是用于平直地面开凿巷道的机器。掘进机类型多：按作业对象分为普通机子与隧道掘进机(Tunnel boring machine，简称TBM)；按作业方式分为开敞式掘进机和护盾式掘进机。掘进机主体主要由行走机构、工作机构、装运机构和转载机构组成。随着行走机构向前推进，工作机构中的切割头不断破碎岩石，并将碎岩运走。有安全、高效和成巷质量好等优点，但造价大，构造复杂，损耗也较大。在掘进机作业时，掘进机的监测稳定性和控制稳定性决定着掘进工作的质量及效率。

发明内容

针对上述情况，为弥补上述现有缺陷，本发明提供了一种监测精准度高且反馈及时的用于控制掘进机的系统和方法。

本发明提供如下的技术方案：本发明一种用于控制掘进机的系统，包括导航装置、雷达、里程计、截割臂驱动油缸、不间断电源、无线发射接收装置和掘进机机体，所述导航装置、雷达、里程计、截割臂驱动油缸、不间断电源和无线发射接收装置均设于掘进机机体上，所述掘进机机体为不间断电源供电，所述掘进机机体上设有掘进机信号接收端，所述掘进机机体上设有控制系统，所述控制系统控制掘进机机体动作，所述雷达和里程计用于监控掘进机机体的掘进位置，所述截割臂驱动油缸上设有油缸行程传感器，所述油缸行程传感器用于监测截割臂驱动油缸的运动，所述截割臂驱动油缸的运动包括左右运动和上下运动，所述导航装置用于接收雷达、里程计和油缸行程传感器传输的信号，并将得到的信号进行计算，所述无线发射接收装置用于将导航装置计算得到的掘进机机体的位姿和截割臂驱动油缸的空间位姿通过无线或有线的方式传输给掘进机机体的信号接收端，信号接收端将接收的信号通过控制系统处理，控制系统控制掘进机机体做出相应的动作，以实现按照预定的形状和方向进行巷道的开掘的技术效果，所述不间断电源用于为导航装置、油缸行程传感器和无线发射接收装置供电。

进一步地，所述导航装置为惯导系统，所述导航装置的巷道成型精度为15cm，大线标准偏差10cm，导航装置一次通电工作时间可达4个小时以上，保证一个生产班不用重启系统。

进一步地，所述控制系统的通信方式为can口或者串口中的一种或多种。

一种用于控制掘进机的方法，具体包括下列步骤：

(1)不间断电源用于为导航装置、油缸行程传感器和无线发射接收装置供电，以保证导航装置、油缸行程传感器和无线发射接收装置的长时间不间断的工作；

(2)导航装置为雷达和里程计供电，雷达、里程计和油缸行程传感器监测掘进机机体和截割臂驱动油缸的位姿，将监测的信号传输至导航装置；

(3)导航装置对接收到的雷达、里程计和油缸行程传感器传输的信号进行计算，并将计算结果通过无线或有线的方式传输给掘进机机体的信号接收端；

(4)掘进机机体上的信号接收端将接收的信号传输至控制系统，通过控制系统处理，控制系统控制掘进机机体做出相应的动作，以实现按照预定的形状和方向进行巷道的开掘的技术效果。