CN116386304A - 一种矿下铣刨机用无线遥控装置及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种矿下铣刨机用无线遥控装置及实现方法，其克服了现有技术中存在的驾驶员在沟通上存在较大阻碍的问题。包括设置在铣刨机本体上的主控制器以及无线发射装置和无线接收装置，无线接收装置设置在铣刨机本体上，无线发射装置包括一个输入量模块，输入量模块连接有速度电位计器、转向电位器、铣刨机的启停及急停控制开关、铣刨机工作模式控制开关、铣刨机行走模式及行走档位控制开关、转向模式控制开关、喇叭控制开关、灯光控制开关、洒水泵的启停控制开关、油门控制开关、铣刨鼓的启停控制开关、铣刨机找平方向控制开关、后立柱升降开关、左前立柱升降开关、右前立柱升降开关、拖斗升降开关、皮带机的启停控制开关等。

Description

一种矿下铣刨机用无线遥控装置及实现方法

技术领域：

本发明属于矿用工程机设备技术领域，涉及一种矿下铣刨机用无线遥控装置及实现方法。

背景技术：

在煤矿生产过程中，巷道路面均会呈现出不同程度的底鼓现象。近年来煤炭开采趋于纵深趋势，由矿井底板来压造成的巷道路面底鼓及在煤层掘进过程中，导致煤层路面高低不平的问题日趋突出，这严重影响了巷道的正常施工作业，更为甚者存在着极大的安全生产隐患。

此外，煤矿上需要耗费大量的人力物力财力去处理底鼓和煤层路面高低不平的问题。在“机械化换人、自动化减人”的发展目标下，通过采用大量人力解决巷道路面底鼓和煤层路面高低不平的问题，这无疑显得与煤矿发展方向背道而驰。

矿用履带式铣刨机作为一种工作效率高、环境适应性强的工程机械，它能够减轻人类繁重的体力劳动及保证工程施工质量，可极大的促进煤矿井下的道路建设和运输的效率。

目前公路用铣刨机一般都设计驾驶室。在铣刨机的施工作业中，现场的作业环境不容乐观。由铣刨鼓装置的剧烈振动、铣刨鼓刀具切削地面产生的噪音、集料皮带装置和卸料皮带装置形成的灰尘及发动机运动产生的高温、尾气等均会对驾驶员的身体健康造成极大的危害。

另一方面，在铣刨机的整个实际操作过程中，驾驶员需及时同料车司机保持有效沟通，但驾驶室内的驾驶员视线受到周围环境影响，在沟通上存在较大阻碍，严重影响工作效率。因此，矿用履带式铣刨机作为铣刨机的一个新型产品，铣刨机设计驾驶室对煤矿用铣刨机而言并不可取。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种矿下铣刨机用无线遥控装置及实现方法，其克服了现有技术中存在的在铣刨机的整个实际操作过程中，驾驶室内的驾驶员在沟通上存在较大阻碍、严重影响工作效率的问题。本发明提供一种便于对煤矿井下巷道施工进行遥控控制的矿下铣刨机用无线遥控装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种矿下铣刨机用无线遥控装置，包括铣刨机本体，其特征在于：包括设置在铣刨机本体上的主控制器以及无线发射装置和无线接收装置，无线接收装置设置在铣刨机本体上，无线发射装置包括一个输入量模块，输入量模块连接有速度电位计器、转向电位器、铣刨机的启停及急停控制开关、铣刨机工作模式控制开关、铣刨机行走模式及行走档位控制开关、转向模式控制开关、喇叭控制开关、灯光控制开关、洒水泵的启停控制开关、油门控制开关、铣刨鼓的启停控制开关、铣刨机找平方向控制开关、后立柱升降开关、左前立柱升降开关、右前立柱升降开关、拖斗升降开关、皮带机的启停控制开关、皮带机升降控制开关和皮带机摆动控制开关。

无线接收装置设置有输出量模块，输出量模块输出有铣刨机的启停及急停、拖斗升降、洒水泵、洗车泵、左右侧板升降、后立柱升降、后刮板升降、前后转向、皮带机的启停、皮带机折叠、皮带机摆动动作相对应的输出量。

无线接收装置通过CAN总线与铣刨机主控制器匹配连接，完成信号的传递。

主控制器中，蓝牙接收机的1、2号管脚通过连接DC24V电源进行供电，4、6号管脚与RC28-14/30ECU主控制器的215、216号CAN1通讯接口相连接，发动机和MSS-520陀螺仪的1、2号管脚与RC28-14/30ECU主控制器的215、216号CAN1通讯接口相连接；蓝牙接收机、发动机及MSS-520陀螺仪的控制命令通过CAN总线协议与主控单元传输数据；UWB、声光报警器、遥控器接收装置、前控制面板及后控制面板的1、2号管脚通过连接DC12V电源进行供电，UWB的3、4号管脚与RC28-14/30ECU主控制器的253、254号CAN2通讯接口相连接，声光报警器的3、4号管脚与RC28-14/30ECU主控制器的163、162号CAN3通讯接口相连接，遥控器接收装置、前控制面板及后控制面板的3、4号管脚与RC28-14/30ECU主控制器的161、160号CAN4通讯接口相连接；UWB、声光报警器、遥控器接收装置、前控制面板及后控制面板的控制命令通过CAN总线协议与主控单元传输数据，并通讯接口处都设计有CAN总线隔离器。

一种矿下铣刨机用无线遥控装置的实现方法，其特征在于：主控制器的总程序执行流程包括以下步骤：

(1)在开始执行任务之前，首先需初始化系统，读取各个传感器数据，包括发动机ECU主控制器状态信息、蓝牙接收状态信息、陀螺仪连接状态信息、遥控器连接状态信息、前控制面板状态信息、后控制面板状态信息、UWB通讯信息、液压油液位信息、雷达激光传感器数据；

(2)通过自检流程提供对上述初始化任务做出最终的数据判断，如果在各初始化任务中，出现不满足系统启动的最低条件，则立即返回至上一步重新初始化系统，若多次检测后仍无法满足启动要求，则控制程序将执行故障报警任务并结束整个启动流程；

(3)当自检程序通过后，系统将通过启动主程序对各个分程序模块进行控制，将整个铣刨机程序设定为准备就绪的状态，启动铣刨机开机；

(4)系统把CAN总线接收缓冲区的数据保存到已定义的控制命令数组中，并对控制数据流进行解析处理，从而将控制命令发送给下面的命令判断执行模块；

(5)执行功能模块执行相应的控制命令动作，控制命令分为蓝牙接收命令、发动机命令、陀螺仪命令、遥控接收命令、前控制命令、后控制命令、UWB命令和声光报警命令，通过对控制数据进行判断，选择符合控制命令类型的程序模块来执行相对应的指令；

(6)在执行控制命令后，系统通过调用监控执行程序模块来监控执行中程序模块的输出信号是否正常以及监控同车体安装相对应的传感器反馈的数据是否与操作命令相对应；

(7)判断CAN总线连接状态是否良好或发出停机命令，若CAN总线连接状态良好则进入下一个程序执行周期，否则通过停机命令执行停机程序。

无线接收装置控制器的程序执行流程包括以下步骤：

(1)在开始执行任务之前，首先需初始化系统，读取各个传感器数据，包括发动机ECU主控制器状态信息、油箱油位传感器数据、水箱水位信息、液压油液位信息、雷达激光传感器数据、遥控器连接状态信息；

(2)通过自检流程提供对上述初始化任务做出最终的数据判断，如果在各初始化任务中，出现不满足系统启动的最低条件，则立即返回至上一步重新初始化系统，若多次检测后仍无法满足启动要求，则控制程序将执行故障报警任务并结束整个启动流程；

(3)当自检程序通过后，系统将通过启动主程序对各个分程序模块进行控制，将整个铣刨机程序设定为准备就绪的状态，待无线遥控器接入后启动铣刨机开机；

(4)系统开始循环检测无线遥控器接入状态，直至无线遥控器成功接入后方可执行后续的程序模块；

(5)无线遥控器成功接入系统后，系统把CAN总线接收缓冲区的数据保存到已定义的控制命令数组中，并对控制数据流进行解析处理，而后将控制命令发送给下面的命令判断执行模块；

(6)执行功能模块执行相应的控制命令动作，控制命令的类型大致分为启动命令、皮带命令、行走命令、铣刨鼓命令、自动铣刨作业命令，通过对控制数据进行判断，选择符合控制命令类型的程序模块来执行相对应的指令；

(7)在执行控制命令后，系统通过调用监控执行程序模块来监控执行中程序模块的输出信号是否正常以及监控同车体安装相对应的传感器反馈的数据是否与操作命令相对应；

(8)判断遥控器连接状态是否良好或发出停机命令，若遥控器连接状态良好则进入下一个程序执行周期，否则通过停机命令执行停机程序。

与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：

1、由于煤矿井下存在瓦斯等易燃易爆气体，所以煤矿井下危险环境，然而本发明无线遥控装置可安全的应用于煤矿井下作业；

2、由于铣刨鼓是通过刀具铣削巷道地面产生灰尘、集料皮带装置和卸料皮带装置传输废料过程中产生灰尘、发动机运转过程产生噪音和高温等，致使煤矿井下工作环境恶劣，但采用无线遥控装置驾驶员可远距离操纵设备，有效地保护了驾驶员的身体健康；

3、矿用履带式铣刨机不采用本体设置驾驶室，一方面通过简化设备结构，可节约设计、生产成本，并精简了操作人员，节约了人力资源成本，另一方面无线遥控装置利于井下携带，操作人员可与物料司机进行良好沟通，提高工作效率。

4、在功能扩展方面，无线遥控装置可依据施工需要将控制动作增加到无线发射装置内。

附图说明：

图1是矿下铣刨机用主控制器电路原理图；

图2是矿下铣刨机用主控制器的总程序流程图；

图3是矿下铣刨机用无线发射装置示意图；

图4是矿下铣刨机用无线接收装置控制器电路原理图；

图5是矿下铣刨机用无线接收装置控制器的程序流程图。

具体实施方式：

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明为一种矿下铣刨机用无线遥控装置及实现方法，矿下铣刨机用无线遥控装置，配有一个同铣刨机整机分开的无线发射装置和一个固定安装在铣刨机本体上的无线接收装置，此无线发射装置配有一个输入量模块组成，该输入量模块连接有速度电位计器、转向电位器、铣刨机的启停及急停控制开关、铣刨机工作模式控制开关、铣刨机行走模式及行走档位控制开关、转向模式控制开关、喇叭控制开关、灯光控制开关、洒水泵的启停控制开关、油门控制开关、铣刨鼓的启停控制开关、铣刨机找平方向控制开关、后立柱升降、左前立柱升降、右前立柱升降、拖斗升降、皮带机的启停控制开关、皮带机升降控制开关、皮带机摆动控制开关。

对于矿下铣刨机用无线遥控装置来说，相应的铣刨机无线接收装置有一个输出量模块，铣刨机的启停及急停、拖斗升降、洒水泵、洗车泵、左右侧板升降、后立柱升降、后刮板升降、前后转向、皮带机的启停、皮带机折叠、皮带机摆动动作等均通过控制器集中控制实现，则相对应的技术方案是，所述无线接收装置可通过CAN总线与铣刨机控制器配置连接，当接收到无线发射装置发出的控制指令后，铣刨机控制器将对铣刨机进行各种位姿控制。

实施例：

本发明装置配有一个与铣刨机整机分开的无线发射装置和固定安装在铣刨机本体上的无线接收装置。

如图1所示，在矿下铣刨机用主控制器电路原理图中，蓝牙接收机的1、2号管脚通过连接DC24V电源进行供电，4、6号管脚与RC28-14/30ECU主控制器的215、216号CAN1通讯接口相连接，发动机和MSS-520陀螺仪的1、2号管脚与RC28-14/30ECU主控制器的215、216号CAN1通讯接口相连接；蓝牙接收机、发动机及MSS-520陀螺仪的控制命令通过CAN总线协议与主控单元传输数据；UWB、声光报警器、遥控器接收装置、前控制面板及后控制面板的1、2号管脚通过连接DC12V电源进行供电，UWB的3、4号管脚与RC28-14/30ECU主控制器的253、254号CAN2通讯接口相连接，声光报警器的3、4号管脚与RC28-14/30ECU主控制器的163、162号CAN3通讯接口相连接，遥控器接收装置、前控制面板及后控制面板的3、4号管脚与RC28-14/30ECU主控制器的161、160号CAN4通讯接口相连接；UWB、声光报警器、遥控器接收装置、前控制面板及后控制面板的控制命令通过CAN总线协议与主控单元传输数据，并通讯接口处都设计有CAN总线隔离器，可实现本案遥控接收装置与隔爆兼本安型主控进行安全电气隔离。

如图2所示，矿下铣刨机用主控制器的总程序流程图，主控制器的总程序执行流程如下：

(1)在开始执行任务之前，首先需初始化系统，读取各个传感器数据，包括发动机ECU主控制器状态信息、蓝牙接收状态信息、陀螺仪连接状态信息、遥控器连接状态信息、前控制面板状态信息、后控制面板状态信息、UWB通讯信息、液压油液位信息、雷达激光传感器数据等；

(2)通过自检流程可提供对上述初始化任务做出最终的数据判断，如果在各初始化任务中，出现不满足系统启动的最低条件，则立即返回至上一步重新初始化系统，若多次检测后仍无法满足启动要求，则控制程序将执行故障报警任务并结束整个启动流程；

(3)当自检程序通过后，系统将通过启动主程序对各个分程序模块进行控制，将整个铣刨机程序设定为准备就绪的状态，启动铣刨机开机；

(4)系统把CAN总线接收缓冲区的数据保存到已定义的控制命令数组中，并对控制数据流进行解析处理，从而将控制命令发送给下面的命令判断执行模块；

(5)执行功能模块执行相应的控制命令动作，控制命令的类型大致分为几大类，蓝牙接收命令、发动机命令、陀螺仪命令、遥控接收命令、前控制命令、后控制命令、UWB命令、声光报警命令，通过对控制数据进行判断，选择符合控制命令类型的程序模块来执行相对应的指令；

(6)在执行控制命令后，系统通过调用监控执行程序模块来监控执行中程序模块的输出信号是否正常以及监控同车体安装相对应的传感器反馈的数据是否与操作命令相对应；

(7)判断CAN总线连接状态是否良好或发出停机命令，若CAN总线连接状态良好则进入下一个程序执行周期，否则通过停机命令执行停机程序。

如图3所示，矿下铣刨机用无线发射装置示意图，该铣刨机没有设计驾驶室，可通过无线遥控装置对铣刨机进行操作。本安无线发射装置包含有一个输入量模块，输入量模块连接有速度电位计器、转向电位器、铣刨机的启停及急停控制开关、铣刨机工作模式控制开关、铣刨机行走模式及行走档位控制开关、转向模式控制开关、喇叭控制开关、灯光控制开关、洒水泵的启停控制开关、油门控制开关、铣刨鼓的启停控制开关、铣刨机找平方向控制开关、后立柱升降、左前立柱升降、右前立柱升降、拖斗升降、皮带机的启停控制开关、皮带机升降控制开关、皮带机摆动控制开关。

如图4所示，在遥控器接收装置的电气原理图中，1、2号管脚通过连接DC12V本安电源进行供电，3、4号管脚与RC28-14/30ECU主控制器的161、160号CAN4通讯接口相连接，遥控器的控制命令通过CAN总线协议与主控单元传输数据，通讯接口处设计有CAN总线隔离器，可实现本案遥控接收装置与隔爆兼本安型主控进行安全电气隔离。

如图5所示，矿下铣刨机用无线接收装置控制器的程序流程图，无线接收装置控制器的程序执行流程如下：

(1)在开始执行任务之前，首先需初始化系统，读取各个传感器数据，包括发动机ECU主控制器状态信息、油箱油位传感器数据、水箱水位信息、液压油液位信息、雷达激光传感器数据、遥控器连接状态信息等；

(2)通过自检流程可提供对上述初始化任务做出最终的数据判断，如果在各初始化任务中，出现不满足系统启动的最低条件，则立即返回至上一步重新初始化系统，若多次检测后仍无法满足启动要求，则控制程序将执行故障报警任务并结束整个启动流程；

(3)当自检程序通过后，系统将通过启动主程序对各个分程序模块进行控制，将整个铣刨机程序设定为准备就绪的状态，待无线遥控器接入后启动铣刨机开机；

(4)系统开始循环检测无线遥控器接入状态，直至无线遥控器成功接入后方可执行后续的程序模块；

(5)无线遥控器成功接入系统后，系统把CAN总线接收缓冲区的数据保存到已定义的控制命令数组中，并对控制数据流进行解析处理，而后将控制命令发送给下面的命令判断执行模块；

(6)执行功能模块执行相应的控制命令动作，控制命令的类型大致分为几大类，启动命令、皮带命令、行走命令、铣刨鼓命令、自动铣刨作业命令，通过对控制数据进行判断，选择符合控制命令类型的程序模块来执行相对应的指令；

(7)在执行控制命令后，系统通过调用监控执行程序模块来监控执行中程序模块的输出信号是否正常以及监控同车体安装相对应的传感器反馈的数据是否与操作命令相对应；

(8)判断遥控器连接状态是否良好或发出停机命令，若遥控器连接状态良好则进入下一个程序执行周期，否则通过停机命令执行停机程序。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡是利用本发明的说明书及附图内容所做的等同结构变化，均应包含在发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种矿下铣刨机用无线遥控装置，包括铣刨机本体，其特征在于：包括设置在铣刨机本体上的主控制器以及无线发射装置和无线接收装置，无线接收装置设置在铣刨机本体上，无线发射装置包括一个输入量模块，输入量模块连接有速度电位计器、转向电位器、铣刨机的启停及急停控制开关、铣刨机工作模式控制开关、铣刨机行走模式及行走档位控制开关、转向模式控制开关、喇叭控制开关、灯光控制开关、洒水泵的启停控制开关、油门控制开关、铣刨鼓的启停控制开关、铣刨机找平方向控制开关、后立柱升降开关、左前立柱升降开关、右前立柱升降开关、拖斗升降开关、皮带机的启停控制开关、皮带机升降控制开关和皮带机摆动控制开关。

2.根据权利要求1所述的一种矿下铣刨机用无线遥控装置，其特征在于：无线接收装置设置有输出量模块，输出量模块输出有铣刨机的启停及急停、拖斗升降、洒水泵、洗车泵、左右侧板升降、后立柱升降、后刮板升降、前后转向、皮带机的启停、皮带机折叠、皮带机摆动动作相对应的输出量。

3.根据权利要求1或2所述的一种矿下铣刨机用无线遥控装置，其特征在于：无线接收装置通过CAN总线与铣刨机主控制器匹配连接，完成信号的传递。

4.根据权利要求3所述的一种矿下铣刨机用无线遥控装置，其特征在于：主控制器中，蓝牙接收机的1、2号管脚通过连接DC24V电源进行供电，4、6号管脚与RC28-14/30ECU主控制器的215、216号CAN1通讯接口相连接，发动机和MSS-520陀螺仪的1、2号管脚与RC28-14/30ECU主控制器的215、216号CAN1通讯接口相连接；蓝牙接收机、发动机及MSS-520陀螺仪的控制命令通过CAN总线协议与主控单元传输数据；UWB、声光报警器、遥控器接收装置、前控制面板及后控制面板的1、2号管脚通过连接DC12V电源进行供电，UWB的3、4号管脚与RC28-14/30ECU主控制器的253、254号CAN2通讯接口相连接，声光报警器的3、4号管脚与RC28-14/30ECU主控制器的163、162号CAN3通讯接口相连接，遥控器接收装置、前控制面板及后控制面板的3、4号管脚与RC28-14/30ECU主控制器的161、160号CAN4通讯接口相连接；UWB、声光报警器、遥控器接收装置、前控制面板及后控制面板的控制命令通过CAN总线协议与主控单元传输数据，并通讯接口处都设计有CAN总线隔离器。

5.根据权利要求1所述的一种矿下铣刨机用无线遥控装置的实现方法，其特征在于：主控制器的总程序执行流程包括以下步骤：

(1)在开始执行任务之前，首先需初始化系统，读取各个传感器数据，包括发动机ECU主控制器状态信息、蓝牙接收状态信息、陀螺仪连接状态信息、遥控器连接状态信息、前控制面板状态信息、后控制面板状态信息、UWB通讯信息、液压油液位信息、雷达激光传感器数据；

(2)通过自检流程提供对上述初始化任务做出最终的数据判断，如果在各初始化任务中，出现不满足系统启动的最低条件，则立即返回至上一步重新初始化系统，若多次检测后仍无法满足启动要求，则控制程序将执行故障报警任务并结束整个启动流程；

(3)当自检程序通过后，系统将通过启动主程序对各个分程序模块进行控制，将整个铣刨机程序设定为准备就绪的状态，启动铣刨机开机；

(4)系统把CAN总线接收缓冲区的数据保存到已定义的控制命令数组中，并对控制数据流进行解析处理，从而将控制命令发送给下面的命令判断执行模块；

(5)执行功能模块执行相应的控制命令动作，控制命令分为蓝牙接收命令、发动机命令、陀螺仪命令、遥控接收命令、前控制命令、后控制命令、UWB命令和声光报警命令，通过对控制数据进行判断，选择符合控制命令类型的程序模块来执行相对应的指令；

(6)在执行控制命令后，系统通过调用监控执行程序模块来监控执行中程序模块的输出信号是否正常以及监控同车体安装相对应的传感器反馈的数据是否与操作命令相对应；

(7)判断CAN总线连接状态是否良好或发出停机命令，若CAN总线连接状态良好则进入下一个程序执行周期，否则通过停机命令执行停机程序。

6.根据权利要求5所述的一种矿下铣刨机用无线遥控装置的实现方法，其特征在于：无线接收装置控制器的程序执行流程包括以下步骤：

(1)在开始执行任务之前，首先需初始化系统，读取各个传感器数据，包括发动机ECU主控制器状态信息、油箱油位传感器数据、水箱水位信息、液压油液位信息、雷达激光传感器数据、遥控器连接状态信息；

(2)通过自检流程提供对上述初始化任务做出最终的数据判断，如果在各初始化任务中，出现不满足系统启动的最低条件，则立即返回至上一步重新初始化系统，若多次检测后仍无法满足启动要求，则控制程序将执行故障报警任务并结束整个启动流程；

(3)当自检程序通过后，系统将通过启动主程序对各个分程序模块进行控制，将整个铣刨机程序设定为准备就绪的状态，待无线遥控器接入后启动铣刨机开机；

(4)系统开始循环检测无线遥控器接入状态，直至无线遥控器成功接入后方可执行后续的程序模块；

(5)无线遥控器成功接入系统后，系统把CAN总线接收缓冲区的数据保存到已定义的控制命令数组中，并对控制数据流进行解析处理，而后将控制命令发送给下面的命令判断执行模块；

(6)执行功能模块执行相应的控制命令动作，控制命令的类型大致分为启动命令、皮带命令、行走命令、铣刨鼓命令、自动铣刨作业命令，通过对控制数据进行判断，选择符合控制命令类型的程序模块来执行相对应的指令；

(7)在执行控制命令后，系统通过调用监控执行程序模块来监控执行中程序模块的输出信号是否正常以及监控同车体安装相对应的传感器反馈的数据是否与操作命令相对应；

(8)判断遥控器连接状态是否良好或发出停机命令，若遥控器连接状态良好则进入下一个程序执行周期，否则通过停机命令执行停机程序。

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