掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)及方法。掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)包括信號采集裝置和控制器。其中，信號采集裝置包括設(shè)置于掘進(jìn)機(jī)截割臂的第一信號采集單元，以及設(shè)置于鏟板的第二信號采集單元；控制器與信號采集裝置相連接，用于根據(jù)信號采集裝置獲取的位置信號，計算截割臂和鏟板之間的距離；并判斷距離是否小于預(yù)置的極限距離，若是，則驅(qū)動電磁閥，使液壓系統(tǒng)控制執(zhí)行裝置進(jìn)行主動防護(hù)。本發(fā)明根據(jù)信號采集裝置獲取的位置信號，計算截割臂和鏟板之間的距離；在距離小于預(yù)置的極限距離時，則驅(qū)動電磁閥，使液壓系統(tǒng)控制執(zhí)行裝置進(jìn)行主動防護(hù)，更好的地解決截割臂與鏟板的碰撞問題。
【專利說明】掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工程機(jī)械領(lǐng)域，特別涉及一種掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，不論是煤礦用還是隧道用掘進(jìn)機(jī)在工作時，都存在灰塵大、可視度差的問題。操作手無法看到前方截割頭底部或頂部截割位置，因此，很容易導(dǎo)致底部截割臂與鏟板碰撞或超挖或欠挖。
[0003]針對截割臂與鏟板的碰撞問題，現(xiàn)有技術(shù)常常采用的方法是，在極限位置發(fā)出報警信號(例如聲音報警信號)進(jìn)行預(yù)警，操作手在預(yù)警信號的提示下，進(jìn)行相關(guān)操作。
[0004]這種方式存在的問題是，若報警信號發(fā)生后，操作員沒能及時采取相關(guān)措施(例如，由于掘進(jìn)機(jī)在工作時噪音很大，有時候聽不到報警信號)還是會產(chǎn)生碰撞，導(dǎo)致故障或破壞。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]有鑒于此，本發(fā)明提出一種掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)及方法，以更好的地解決截割臂與鏟板碰撞的碰撞問題，或進(jìn)一步地解決超挖或欠挖問題。
[0006]第一方面，本發(fā)明提供了一種掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)，包括:信號采集裝置和控制器。其中，信號采集裝置包括設(shè)置于掘進(jìn)機(jī)截割臂的第一信號采集單元，以及設(shè)置于掘進(jìn)機(jī)鏟板的第二信號采集單元；控制器與所述信號采集裝置相連接，用于根據(jù)所述信號采集裝置獲取的位置信號，計算所述截割臂和鏟板之間的距離；并判斷所述距離是否小于預(yù)置的極限距離，若是，則驅(qū)動掘進(jìn)機(jī)的電磁閥，使液壓系統(tǒng)控制掘進(jìn)機(jī)的執(zhí)行裝置進(jìn)行主動防護(hù)。
[0007]進(jìn)一步地，上述掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)中，所述第一信號采集單元為第一傾角傳感器，用于采集所述截割臂相對于水平面的夾角；所述第二信號采集單元為第二傾角傳感器，用于采集所述鏟板相對于水平面的夾角。
[0008]進(jìn)一步地，上述掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)中，所述第一信號采集單元為第一油缸磁滯位移傳感器，用于采集截割臂升降油缸的位移量，通過三角關(guān)系換算近而獲得截割臂相對機(jī)身本體部履帶水平面的夾角；所述第二信號采集單元為第二油缸磁滯位移傳感器，用于采集鏟板升降油缸的位移量，通過三角關(guān)系換算近而獲得鏟板相對機(jī)身本體部履帶水平面的夾角。
[0009]進(jìn)一步地，上述掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)還包括:信號防爆隔離裝置，其連接于所述信號采集裝置與所述控制器之間，用于將所述信號采集裝置獲取的本安信號轉(zhuǎn)換為非本安信號，并輸入至所述控制器中。
[0010]進(jìn)一步地，上述掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)中，所述信號采集裝置還包括第三信號采集單元，所述第三信號采集單元為第三傾角傳感器，用于采集機(jī)身相對于水平面的角度；并且，所述控制器進(jìn)一步用于，根據(jù)如下兩個參數(shù)計算截割臂截割頭的實際作業(yè)高度:A、所述機(jī)身相對于水平面所成的角度與所述截割臂與水平面所成角度的差；B、截割臂處于水平狀態(tài)時，截割頭的高度；并且，當(dāng)所述實際作業(yè)高度大于預(yù)定的極限高度時，則驅(qū)動電磁閥，使液壓系統(tǒng)控制執(zhí)行裝置進(jìn)行限高模式下的掘進(jìn)。
[0011]進(jìn)一步地，上述掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)還包括報警裝置，與所述控制器相連接；該報警裝置用于:在所述截割臂和鏟板之間的距離小于預(yù)置的極限距離時，發(fā)出報警信號；和/或，在所述截割臂的截割頭高于預(yù)置限高的情況下發(fā)出報警信號。
[0012]進(jìn)一步地，上述掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)還包括人機(jī)交互設(shè)備，與所述控制器相連接，設(shè)置有顯示單元，用于顯示截割臂、鏟板或機(jī)身的位置或狀態(tài)信息。
[0013]進(jìn)一步地，上述掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)中，所述人機(jī)交互設(shè)備還設(shè)置有軟設(shè)定單元，用于臨時調(diào)整預(yù)置的截割臂和鏟板之間的極限距離；和/或，臨時調(diào)整所述截割臂截割頭的預(yù)置限高。
[0014]本發(fā)明根據(jù)信號采集裝置獲取的位置信號，計算截割臂和鏟板之間的距離；在距離小于預(yù)置的極限距離時，則驅(qū)動電磁閥，使液壓系統(tǒng)控制執(zhí)行裝置進(jìn)行主動防護(hù)，更好的地解決截割臂與鏟板碰撞的碰撞問題。
[0015]這里“主動防護(hù)”的含義是，通過電磁閥直接控制液壓系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使極限狀態(tài)下的截割臂或鏟板不能繼續(xù)向前運動，只能向相反方向運動，進(jìn)而徹底有效保證掘進(jìn)機(jī)的截割臂與鏟板不碰撞，保證掘進(jìn)機(jī)的正常截割工作。這里的“主動”是相對于現(xiàn)有技術(shù)中的放碰撞的控制而言的，因為現(xiàn)有技術(shù)中，若報警信號發(fā)生后，操作員沒能及時采取相關(guān)措施還是會產(chǎn)生碰撞，導(dǎo)致故障或破壞，因此，碰撞防護(hù)比較被動。而本發(fā)明不完全依賴與操作手針對預(yù)警信號的反應(yīng)，當(dāng)發(fā)生報警的時候，通過電磁閥和液壓系統(tǒng)的控制，執(zhí)行機(jī)構(gòu)就可以自動避免碰撞的發(fā)生。
[0016]第二方面，本發(fā)明還公開了一種掘進(jìn)機(jī)用防碰控制方法，包括如下步驟:獲取掘進(jìn)機(jī)截割臂和鏟板的位置信號；根據(jù)所述位置信號，計算所述截割臂和鏟板之間的距離；判斷所述距離是否小于預(yù)置的極限距離，若是，則驅(qū)動電磁閥，使液壓系統(tǒng)控制其執(zhí)行裝置進(jìn)行主動防護(hù)。
[0017]進(jìn)一步地，上述防碰控制方法還包括:獲取機(jī)身相對于水平面所成的第一角度和截割臂與水平面所成第二角度；計算所述第一角度和第二角度之差；根據(jù)割臂處于水平狀態(tài)時截割頭的高度以及所述第一角度和第二角度之差，確定截割臂截割頭的實際作業(yè)高度；所述實際作業(yè)高度大于預(yù)置的極限高度時，則驅(qū)動電磁閥，使液壓系統(tǒng)控制執(zhí)行裝置進(jìn)行限高模式下的掘進(jìn)。
[0018]本發(fā)明根據(jù)截割臂和鏟板的位置信號，計算截割臂和鏟板之間的距離；在距離小于預(yù)置的極限距離時，則驅(qū)動電磁閥，使液壓系統(tǒng)控制執(zhí)行裝置進(jìn)行主動防護(hù)。
[0019]這里“主動防護(hù)”的含義是，通過電磁閥直接控制液壓系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使極限狀態(tài)下的截割臂不能繼續(xù)向前運動，只能向相反方向運動，進(jìn)而徹底有效保證掘進(jìn)機(jī)的截割臂與鏟板不碰撞，保證掘進(jìn)機(jī)的正常截割工作。這里的“主動”是相對于現(xiàn)有技術(shù)中的放碰撞的控制而言的，因為現(xiàn)有技術(shù)中，若報警信號發(fā)生后，操作員沒能及時采取相關(guān)措施還是會產(chǎn)生碰撞，導(dǎo)致故障或破壞，因此，碰撞防護(hù)比較被動。而本發(fā)明不完全依賴與操作手針對預(yù)警信號的反應(yīng)，當(dāng)發(fā)生報警的時候，通過電磁閥和液壓系統(tǒng)的控制，執(zhí)行機(jī)構(gòu)就可以自動避免碰撞的發(fā)生?！緦＠綀D】
【附圖說明】
[0020]構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0021]圖1為本發(fā)明掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0022]圖2為本發(fā)明掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)優(yōu)選實施例中，傳感器的位置設(shè)置示意圖；
[0023]圖3為本發(fā)明掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)實施例防碰撞原理示意圖；
[0024]圖4為本發(fā)明掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)實施例實現(xiàn)限高功能時的原理圖；
[0025]圖5為圖4所對應(yīng)的幾何原理圖；
[0026]圖6為本發(fā)明掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)實施例所對應(yīng)的幾何原理示意圖。
[0027]附圖標(biāo)記說明
[0028]I第一傾角傳感器
[0029]2第二傾角傳感器
[0030]3第三傾角傳感器
[0031]4第一油缸磁滯位移傳感器
[0032]5第二油缸磁滯位移傳感器
【具體實施方式】
[0033]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0034]下面結(jié)合圖1至圖6，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0035]本實施例基于如下原理:掘進(jìn)機(jī)僅靠防碰預(yù)警是不夠的，還需要在極限狀態(tài)下，限制截割臂繼續(xù)向前運動，只能向相反方向運動，才能徹底有效保證掘進(jìn)機(jī)的截割臂與鏟板不碰撞，保證掘進(jìn)機(jī)的正常截割工作。否則，還有碰撞情況出現(xiàn)。位置設(shè)定、位置檢測與控制裝置的執(zhí)行機(jī)構(gòu)關(guān)聯(lián)，與顯示系統(tǒng)、語音(或警鈴)關(guān)聯(lián)，才是防止掘進(jìn)機(jī)截割臂與鏟板碰撞的有效措施。
[0036]圖1為本發(fā)明掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0037]本實施例掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)包括信號采集裝置和控制器。其中，信號采集裝置包括設(shè)置于掘進(jìn)機(jī)截割臂的第一信號采集單元和設(shè)置于鏟板的第二信號采集單元；控制器與信號采集裝置相連接，用于根據(jù)信號采集裝置獲取的位置信號，計算截割臂和鏟板之間的距離；并判斷距離是否小于預(yù)置的極限距離，若是，則驅(qū)動電磁閥，使液壓系統(tǒng)控制執(zhí)行裝置進(jìn)行主動防護(hù)。
[0038]信號采集單元可以選擇傾角傳感器。例如，第一信號采集單元可以為第一傾角傳感器，用于采集截割臂相對于水平面的夾角；第二信號采集單元可以為第二傾角傳感器，用于采集鏟板相對于水平面的夾角。根據(jù)第一傾角傳感器和第二傾角傳感器所獲得的角度信號，再根據(jù)幾何位置關(guān)系，即可以推算出截割臂和鏟板之間的距離。然后將計算得到的這個距離與預(yù)置的截割臂與做鏟板板間的極限距離h作比較，若小于該極限距離，則驅(qū)動電磁閥，使液壓系統(tǒng)控制執(zhí)行裝置進(jìn)行主動防護(hù)。其原理可以參照圖3所示。第一傾角傳感器
1、第二傾角傳感器2的位置設(shè)置如圖2所示。[0039]并且，信號采集單元也可以選擇位移傳感器。例如，上述掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)中，第一信號采集單元可以為第一油缸磁滯位移傳感器，用于采集截割臂升降油缸的位移量；第二信號采集單元為可以第二油缸磁滯位移傳感器，用于采集鏟板升降油缸的位移量。通過兩個磁滯位移傳感器采集的位移信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并根據(jù)幾個關(guān)系，推算出截割臂和鏟板之間的距離。然后將計算得到的這個距離與預(yù)置的極限距離作比較，若小于該極限距離，則驅(qū)動電磁閥，使液壓系統(tǒng)控制執(zhí)行裝置進(jìn)行主動防護(hù)。圖2也示出了第一油缸磁滯位移傳感器4和第二油缸磁滯位移傳感器5的位置設(shè)置示意圖。
[0040]上文中“主動防護(hù)”的含義是，通過電磁閥直接控制液壓系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使極限狀態(tài)下的截割臂不能繼續(xù)向前運動，只能向相反方向運動，進(jìn)而徹底有效保證掘進(jìn)機(jī)的截割臂與鏟板的星輪不發(fā)生碰撞，保證掘進(jìn)機(jī)的正常截割工作。這里的“主動”是相對于現(xiàn)有技術(shù)中的防碰撞的控制而言的，因為現(xiàn)有技術(shù)中，若報警信號發(fā)生后，不能制止操作手在極限狀態(tài)下繼續(xù)下壓截割臂或向上抬起鏟板，還是會產(chǎn)生碰撞，導(dǎo)致故障或破壞，因此，碰撞防護(hù)比較被動。而本發(fā)明不完全依賴與操作手針對預(yù)警信號的反應(yīng)，當(dāng)發(fā)生報警的時候，通過電磁閥和液壓系統(tǒng)的控制，執(zhí)行機(jī)構(gòu)就可以自動避免碰撞的發(fā)生。
[0041]本實施例根據(jù)截割臂和鏟板的位置信號，計算截割臂和鏟板之間的距離；在距離大于預(yù)置的極限距離時，則驅(qū)動電磁閥，使液壓系統(tǒng)控制執(zhí)行裝置進(jìn)行主動防護(hù)。
[0042]再次參照圖1，可以看出，掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)還包括信號防爆隔離裝置，其連接于信號采集裝置與控制器之間，用于將信號采集裝置獲取的本安信號轉(zhuǎn)換為非本安信號，并輸入至控制器中。
[0043]進(jìn)一步地，上述掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)中，信號采集裝置還包括第三信號采集單元，第三信號采集單元為第三傾角傳感器，用于采集機(jī)身相對于水平面的角度；并且，控制器進(jìn)一步用于，根據(jù)如下兩個參數(shù)計算截割臂截割頭的實際作業(yè)高度:A、機(jī)身相對于水平面所成的角度與截割臂與水平面所成角度的差、截割臂處于水平狀態(tài)時，截割頭的高度；并且，當(dāng)實際作業(yè)高度大于預(yù)定的極限高度時，則驅(qū)動電磁閥，使液壓系統(tǒng)控制執(zhí)行裝置進(jìn)行限高模式下的掘進(jìn)。實際作業(yè)高度的計算可以參照圖4和圖5、圖6。
[0044]其中，圖4和圖5、圖6中的各個參數(shù)說明如下:
[0045]H——截割向巷道高度(截割臂截割頭距地高度);
[0046]h0——截割臂水平距離地面的高度
[0047]h—截割頭相對于機(jī)身中線的高度
[0048]hi——截割臂與鏟板間距離
[0049]L——截割臂的長度
[0050]a—截割臂兩軸間距離
[0051]b——本體架兩軸間距離
[0052]c——截割臂油缸最小長度
[0053]X——截割臂油缸伸出長度
[0054]a——截割臂第一位置與第二位置夾角
[0055]P —機(jī)身與截割臂夾角
[0056]a:—截割臂第一位置時截割油缸所對應(yīng)角度
[0057]a 2—截割臂第二位置時截割油缸所對應(yīng)角度[0058]h=L*sin β H=h+h0 Q=O2-O1
[0059]機(jī)身傾角可以判斷掘進(jìn)機(jī)巷道角度，這樣即可保證巷道尺寸，又避免超挖損失或挖掘不到位反復(fù)浪費資源情況出現(xiàn)，特別是挖隧道時，“限高”可大大降低隧道成本。
[0060]可以看出，僅用3個傾角傳感器(或兩個油缸磁滯位移傳感器和一個用于機(jī)身測量的傾角傳感器)就實現(xiàn)防碰防護(hù)和限高功能。
[0061]圖2為掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)優(yōu)選實施例中，各個傳感器的位置設(shè)置示意圖。更加優(yōu)選地，在本實施例掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)中，還包括報警裝置，該報警裝置與控制器相連接，用于在截割臂和鏟板之間的距離小于預(yù)置的極限距離時，發(fā)出報警信號；和/或，在截割臂的截割頭高于預(yù)置限高的情況下發(fā)出報警信號。
[0062]更加優(yōu)選地，在本實施例掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)中，還包括人機(jī)交互設(shè)備，與控制器相連接，設(shè)置有顯示單元，用于顯示截割臂、鏟板或機(jī)身的位置或狀態(tài)信息，并可以通過顏色標(biāo)識等方式進(jìn)行預(yù)警。
[0063]并且，人機(jī)交互設(shè)備還設(shè)置有軟設(shè)定單元，用于臨時調(diào)整預(yù)置的截割臂和鏟板之間的極限距離；和/或，臨時調(diào)整截割臂截割頭的預(yù)置限高。換句話說，本實施例還增加了位置軟設(shè)定功能，保證掘進(jìn)機(jī)對不同類型和高度巷道的適應(yīng)能力。
[0064]簡單的說，本實施例的工作原理是，各個傳感器獲得掘進(jìn)機(jī)截割臂、鏟板、機(jī)身的位置信號，經(jīng)過隔離防爆處理，送到掘進(jìn)機(jī)控制器，報警位置軟設(shè)定后，經(jīng)過信號采集、程序處理，決定是否控制預(yù)警，并將電磁閥與液壓控制系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)主動防碰防護(hù)輸出控制，近而達(dá)到截割防碰、限高等目的。實現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)操作的可靠性、簡易性。具體的說，本實施例實現(xiàn)了下述過程:
[0065]第一、限高設(shè)定:先把掘進(jìn)機(jī)截割臂升到限高位置，通過掘進(jìn)機(jī)操作箱按鈕組合鍵，設(shè)定的限位信號也通過上述傳感器，把限高采集到控制器中。
[0066]第二、防碰設(shè)定，把掘進(jìn)機(jī)截割臂與鏟板調(diào)整到合理不相碰位置，通過掘進(jìn)機(jī)操作箱按鈕組合鍵，設(shè)定的防碰位置值，采集到控制器中。小于設(shè)定值就預(yù)警和保護(hù)。
[0067]第三、位置采集:通過掘進(jìn)機(jī)截割臂、鏟板、機(jī)身傳感器，獲得相關(guān)信號經(jīng)過隔離防爆處理，送到掘進(jìn)機(jī)控制器中，處理后可以通過顯示屏顯示截割高度及通過顏色、閃爍等預(yù)
目O
[0068]第四、信號處理:應(yīng)用幾何數(shù)學(xué)，通過程序和控制器，實現(xiàn)信號計算、比較和控制相應(yīng)執(zhí)行單元輸出。
[0069]第五、執(zhí)行機(jī)構(gòu):相應(yīng)電磁閥與液壓系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，當(dāng)控制器控制某個電磁閥輸出后，相應(yīng)主動防護(hù)功能就實現(xiàn)了。
[0070]綜上,本實施例具有以下優(yōu)點:
[0071]使掘進(jìn)機(jī)的防碰由被動防護(hù)，變?yōu)橹鲃臃雷o(hù)；使掘進(jìn)機(jī)截割高度有預(yù)警或防護(hù)功能；僅用3個傾角傳感器(或兩個油缸磁滯位移傳感器和一個用于測量的傾角傳感器)就實現(xiàn)防碰防護(hù)和限高功能。同時，機(jī)身傾角可以判斷掘進(jìn)機(jī)巷道角度；這樣即可保證巷道尺寸、方向，又避免超挖損失或挖掘不到位反復(fù)浪費資源情況出現(xiàn)。同時，防護(hù)用組合按鈕實現(xiàn)軟設(shè)定，增加防護(hù)的實用性、適應(yīng)性和可靠性。
[0072]此外，需要說明的是，上述實施例是一個優(yōu)選實施例，掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)中的信號采集裝置可以僅僅包括第一信號采集單元和第二信號采集單元，僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)防碰功能即可；并非一定要包括第三信號采集單元，實現(xiàn)“限高”功能。具有“防碰”和“限高”功能，是本發(fā)明掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)的一個優(yōu)選方案。并且，人機(jī)交互設(shè)備、防爆隔離裝置及報警裝置也是對僅僅具有“防碰”功能的實施例的進(jìn)一步優(yōu)化，并非一定包括的結(jié)構(gòu)。此夕卜，雖然，本發(fā)明的“防碰”和“限高”也可用限位開關(guān)實現(xiàn)，但不可靠。
[0073]第二方面，本發(fā)明還公開了一種掘進(jìn)機(jī)用防碰控制方法，包括如下步驟:
[0074]步驟SI，獲取掘進(jìn)機(jī)截割臂和鏟板的位置信號；
[0075]步驟S2，根據(jù)位置信號，計算截割臂和鏟板之間的距離；
[0076]步驟S3，判斷距離是否小于預(yù)置的極限距離，若是，則驅(qū)動電磁閥，使液壓系統(tǒng)控制其執(zhí)行裝置進(jìn)行主動防護(hù)。
[0077]本實施例根據(jù)截割臂和鏟板的位置信號，計算截割臂和鏟板之間的距離；在距離小于預(yù)置的極限距離時，則驅(qū)動電磁閥，使液壓系統(tǒng)控制執(zhí)行裝置進(jìn)行主動防護(hù)。
[0078]這里“主動防護(hù)”的含義是，通過電磁閥直接控制液壓系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使極限狀態(tài)下的截割臂不能繼續(xù)向前運動，只能向相反方向運動，進(jìn)而徹底有效保證掘進(jìn)機(jī)的截割臂與鏟板不碰撞，保證掘進(jìn)機(jī)的正常截割工作。這里的“主動”是相對于現(xiàn)有技術(shù)中的防碰撞的控制而言的，因為現(xiàn)有技術(shù)中，若報警信號發(fā)生后，操作員沒能及時采取相關(guān)措施還是會產(chǎn)生碰撞，導(dǎo)致故障或破壞，因此，碰撞防護(hù)比較被動。而本發(fā)明不完全依賴與操作手針對預(yù)警信號的反應(yīng)，當(dāng)發(fā)生報警的時候，通過電磁閥和液壓系統(tǒng)的控制，執(zhí)行機(jī)構(gòu)就可以自動避免碰撞的發(fā)生。
[0079]進(jìn)一步地，上述方法還可以包括如下步驟:獲取機(jī)身相對于水平面所成的第一角度和截割臂與水平面所成第二角度；計算第一角度和第二角度之差；根據(jù)割臂處于水平狀態(tài)時截割頭的高度以及第一角度和第二角度之差，確定截割臂截割頭的實際作業(yè)高度；若實際作業(yè)高度大于預(yù)置的極限高度時，則驅(qū)動電磁閥，使液壓系統(tǒng)控制執(zhí)行裝置進(jìn)行限高模式下的掘進(jìn)。機(jī)身傾角可以判斷掘進(jìn)機(jī)巷道角度，這樣即可保證巷道尺寸，又避免超挖損失或挖掘不到位反復(fù)浪費資源情況出現(xiàn)，特別是挖隧道時，“限高”可大大降低隧道成本。實際作業(yè)高度的計算方法參照圖4和圖5、圖6。
[0080]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 信號采集裝置，包括設(shè)置于掘進(jìn)機(jī)截割臂的第一信號采集單元，以及設(shè)置于掘進(jìn)機(jī)鏟板的第二信號采集單元； 控制器，與所述信號采集裝置相連接，用于根據(jù)所述信號采集裝置獲取的位置信號，計算所述截割臂和鏟板之間的距離；并判斷所述距離是否小于預(yù)置的極限距離，若是，則驅(qū)動掘進(jìn)機(jī)的電磁閥，使液壓系統(tǒng)控制掘進(jìn)機(jī)的執(zhí)行裝置進(jìn)行主動防護(hù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述第一信號采集單元為第一傾角傳感器，用于采集所述截割臂相對于水平面的夾角； 所述第二信號采集單元為第二傾角傳感器，用于采集所述鏟板相對于水平面的夾角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述第一信號采集單元為第一油缸磁滯位移傳感器，用于采集所述截割臂的升降油缸的位移量，通過三角關(guān)系換算進(jìn)而獲得截割臂相對機(jī)身本體部履帶水平面的夾角； 所述第二信號采集單元為第二油缸磁滯位移傳感器，用于采集所述鏟板升降油缸的位移量，通過三角關(guān)系換算進(jìn)而獲得鏟板相對機(jī)身本體部履帶水平面的夾角。
4.根據(jù)權(quán)利要求2 或3所述的掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 信號防爆隔離裝置，其連接于所述信號采集裝置與所述控制器之間，用于將所述信號采集裝置獲取的本安信號轉(zhuǎn)換為非本安信號，并輸入至所述控制器中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述信號采集裝置還包括第三信號采集單元，所述第三信號采集單元為第三傾角傳感器，用于采集機(jī)身相對于水平面的角度；并且 所述控制器進(jìn)一步用于，根據(jù)如下兩個參數(shù)計算截割臂截割頭的實際作業(yè)高度: A、所述機(jī)身相對于水平面所成的角度與所述截割臂與水平面所成角度的差；B、截割臂處于水平狀態(tài)時，截割頭的高度； 并且，當(dāng)所述實際作業(yè)高度大于預(yù)定的極限高度時，則驅(qū)動電磁閥，使液壓系統(tǒng)控制執(zhí)行裝置進(jìn)行限高模式下的掘進(jìn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 報警裝置，與所述控制器相連接； 該報警裝置用于: 在所述截割臂和鏟板之間的距離小于預(yù)置的極限距離時，發(fā)出報警信號；和/或 在所述截割臂的截割頭高于預(yù)置限高的情況下發(fā)出報警信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 人機(jī)交互設(shè)備，與所述控制器相連接，設(shè)置有顯示單元，用于顯示截割臂、鏟板或機(jī)身的位置或狀態(tài)信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的掘進(jìn)機(jī)用防碰控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述人機(jī)交互設(shè)備還設(shè)置有軟設(shè)定單元，用于: 臨時調(diào)整預(yù)置的截割臂和鏟板之間的極限距離；和/或 臨時調(diào)整所述截割臂截割頭的預(yù)置限高。
9.一種掘進(jìn)機(jī)用防碰控制方法，其特征在于，包括如下步驟:獲取掘進(jìn)機(jī)截割臂和鏟板的位置信號； 根據(jù)所述位置信號，計算所述截割臂和鏟板之間的距離； 判斷所述距離是否小于預(yù)置的極限距離，若是，則驅(qū)動電磁閥，使液壓系統(tǒng)控制其執(zhí)行裝置進(jìn)行主動防護(hù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的防碰控制方法，其特征在于，還包括如下步驟: 獲取機(jī)身相對于水平面所成的第一角度和截割臂與水平面所成第二角度； 計算所述第一角度和第二角度之差； 根據(jù)割臂處于水平狀態(tài)時截割頭的高度以及所述第一角度和第二角度之差，確定截割臂截割頭的實際作業(yè)高度； 所述實際作業(yè)高度大于預(yù)置的極限高度時，則驅(qū)動電磁閥，使液壓系統(tǒng)控制執(zhí)行裝置進(jìn)行限高模式下的掘 進(jìn)。
【文檔編號】E21D9/00GK103806912SQ201310724701
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】馬子云, 楊潔, 侯寶革 申請人:三一重型裝備有限公司