CN205189863U - 掘进机方位辅助矫正系统及任意断面定位截割可视化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了掘进机方位辅助矫正系统及任意断面定位截割可视化系统，方位辅助矫正系统包括激光发射器，在激光的传播方向上设有后投影板和前投影板，中间设有后摄像仪和前摄像仪；将拍摄的图像上传给上位机，上位机通过对两个图像的分析对掘进机的方位进行矫正。任意断面定位截割可视化系统，包括转盘盘面倾角检测装置、转盘转角检测装置、掘进机悬臂伸缩量检测装置、掘进机悬臂倾角检测装置、掘进机行走检测装置及与上述各装置连接的上位机；上位机通过建模后显示掘进机位姿、移动方向及步距和截割头的位置与轨迹，使掘进机操作者能够精准操作。

Description

掘进机方位辅助矫正系统及任意断面定位截割可视化系统

技术领域

本实用新型涉及地下工程设备技术领域，尤其涉及掘进机方位辅助矫正系统及任意断面定位截割可视化系统，是用于现有的普通悬臂式掘进机的辅助系统。

背景技术

悬臂式掘进机，因其安全可靠、单进效率远高于传统的炮掘工艺，目前已被广泛推广应用。但悬臂式掘进机截割煤岩时，由于司机所处位置原因，司机只能看到一侧的截割，另一侧往往需要有一位副司机专门看着并用灯光指示司机截割，同时，由于截割产尘和喷雾洒水等原因，司机和副司机均难以看清截割头位置与巷道轮廓的关系，大多是凭经验判断进行截割，导致巷道成形质量不好，当巷道断面为半圆拱形或三心拱形时，司机更是难以把握。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供了一种掘进机方位辅助矫正系统及任意断面定位截割可视化系统，通过方位矫正系统能够辅助掘进机司机对掘进机的行驶方向进行矫正，通过任意断面定位截割可视化系统可以准确清晰显示掘进机刨头截割时所处位置，辅助司机进行任意断面截割，提高巷道成形质量和巷道支护质量，减员降耗。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

掘进机方位辅助矫正系统，包括设置于巷道顶部的激光发射器，在激光发射器发射的激光的传播方向上依次设有设置在掘进机上的后投影板和前投影板；后投影板和前投影板中间设有设置在掘进机上的分别用于采集后投影板和前投影板上投影的后摄像仪和前摄像仪；后摄像仪和前摄像仪将拍摄的图像上传给上位机，所述上位机通过对两个图像的分析对掘进机的方位进行矫正。

所述后投影板为深色可透光投影板。

所述后摄像仪和前摄像仪为防爆摄像仪。

后摄像仪和前摄像的镜头前方设有带坐标刻度的透明板。

带有所述掘进机方位辅助矫正系统的任意断面定位截割可视化系统，还包括转盘盘面倾角检测装置、转盘转角检测装置、掘进机悬臂伸缩量检测装置、掘进机悬臂倾角检测装置及掘进机行走检测装置，所述转盘盘面倾角检测装置、转盘转角检测装置、掘进机悬臂伸缩量检测装置、掘进机悬臂倾角检测装置及掘进机行走检测装置都与上位机连接；上位机通过建模后显示掘进机位姿、移动方向及步距和截割头的位置与轨迹，使掘进机操作者能够精准操作。

所述转盘盘面倾角检测装置采用矿用本安型倾角传感器；

所述转盘转角检测装置采用旋转编码器；

所述掘进机悬臂倾角检测装置采用矿用本安型倾角传感器

掘进机悬臂伸缩量检测装置采用矿用本安型带拉绳旋转编码器。

所述转盘转角检测装置采用旋转编码器，或利用带拉绳旋转编码器检测转盘旋转千斤顶行程获得转盘转角。

所述掘进机悬臂倾角检测装置采用带拉绳矿用本安型旋转编码器，利用带拉绳矿用本安型旋转编码器检测调斜千斤顶行程获得掘进机悬臂倾角。

掘进机行走检测装置包括设置在掘进机前履带或后履带转轴上的旋转编码器和安装在掘进机上的陀螺定向仪，通过陀螺定向仪和履带转轴上的旋转编码器检测掘进机运行方向和位移。

本实用新型的有益效果是：

掘进机司机可以利用掘进机方位辅助矫正系统在上位机上读取并输入偏差通过上位机对掘进机方位进行自动矫正。

本实用新型可以准确清晰显示掘进机截割头截割时所处位置，辅助司机进行任意断面截割，提高巷道成形质量和巷道支护质量，减员降耗。

附图说明

图1为掘进机方位辅助矫正系统结构图；

其中，1.激光发射器，2.前投影板，3.后投影板，4.前摄像仪，5.后摄像仪，6.带坐标刻度的透明板。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明：

如图1所示，掘进机方位辅助矫正系统，包括设置于巷道顶部的激光发射器1，在激光发射器1发射的激光的传播方向上依次设有设置在掘进机上的后投影板3和前投影板2；后投影板3和前投影板2中间设有设置在掘进机上的分别用于采集后投影板和前投影板上投影的后摄像仪5和前摄像仪4；后摄像仪3和前摄像仪4将拍摄的图像上传给上位机，所述上位机通过对两个图像的分析对掘进机的方位进行矫正。

所述后投影板3为深色可透光投影板。所述后摄像仪5和前摄像仪4为防爆摄像仪。后摄像仪5和前摄像4的镜头前方设有带坐标刻度的透明板6。

本实施例中给出了一种利用掘进机方位辅助矫正系统进行矫正的方法。

激光发射器1发射的光会在后投影板3和前投影板2上留下一激光点，再根据带坐标刻度的透明板6上的坐标刻度，能够得到激光点的坐标，两点可以确定一条直线。

利用本实用新型可以进行调整掘进机，使安装在掘进机上的后投影板3和前投影板2上的激光点尽可能居中。

在进行矫正时，掘进机操作者从拍摄的图像上读取偏差刻度，然后输入偏差，以中心点作为零点，每一格长刻度线为1个单位，激光点往左偏移，数字为负，往右偏移，数字为正。

假设前投影板2和后投影板3上激光点的数字偏差分别为-8和10，在上位机上输入前后的偏差完成偏差矫正。

带有所述掘进机方位辅助矫正系统的任意断面定位截割可视化系统，还包括转盘盘面倾角检测装置、转盘转角检测装置、掘进机悬臂伸缩量检测装置、掘进机悬臂倾角检测装置及掘进机行走检测装置，所述转盘盘面倾角检测装置、转盘转角检测装置、掘进机悬臂伸缩量检测装置、掘进机悬臂倾角检测装置及掘进机行走检测装置都与上位机连接；上位机通过建模后显示掘进机位姿、移动方向及步距和截割头的位置与轨迹，使掘进机操作者能够精准操作。

所述转盘盘面倾角检测装置采用矿用本安型倾角传感器；

所述转盘转角检测装置采用旋转编码器；所述掘进机悬臂倾角检测装置采用矿用本安型倾角传感器掘进机悬臂伸缩量检测装置采用矿用本安型带拉绳旋转编码器。

所述转盘转角检测装置采用带拉绳旋转编码器，利用带拉绳旋转编码器检测转盘旋转千斤顶行程获得转盘转角。

所述掘进机悬臂倾角检测装置采用带拉绳矿用本安型旋转编码器，利用带拉绳矿用本安型旋转编码器检测调斜千斤顶行程获得掘进机悬臂倾角。

截割头位置根据截割头的外形尺寸、悬臂长度、转盘旋转中心至悬臂旋转轴间的距离等已知参数与悬臂倾角和转盘转角两个变量之间的几何关系建立数学模型，通过计算机在线显示掘进机截割头在巷道空间中的相对位置、截割头移动方向、截割头与巷道轮廓间的相对距离及进行超挖、欠挖提示等。

掘进机行走检测装置包括设置在掘进机前履带或后履带转轴上的旋转编码器和安装在掘进机上的陀螺定向仪，通过陀螺定向仪和履带转轴上的旋转编码器检测掘进机运行方向和位移。

上述检测装置通过RS485接口将数据传输到上位机中进行处理并在线显示，上位机配置有人机画面软件系统，由数据采集模块、数据通讯模块(其中两点激光偏差由掘进机司机读取后输入到上位机)、数据处理模块、数据显示模块等模块组成，数据处理模块根据采集的数据进行数学模型，根据截割头的外形尺寸、悬臂长度、转盘旋转中心至悬臂旋转轴间的距离、转盘高度与转盘倾角等参数与悬臂倾角和转盘转角两个变量之间的立体几何关系建立的，数据显示模块在线显示掘进机转盘倾角、掘进机截割头位置、截割头移动方向、截割头与巷道轮廓间的相对距离及超挖、欠挖提示功能。

通过在普通悬臂式掘进机安装掘进机方位辅助矫正系统、转盘盘面倾角检测装置、截割头位置检测装置、转盘转角检测装置、掘进机悬臂伸缩量检测装置、掘进机悬臂倾角检测装置、掘进机行走检测装置及上位机可以使得现有的普通掘进机也具有可视化的特点，方便掘进机操作者进行操作。

调整掘进机机身角度，调整掘进机前后左右千斤顶，使两个方向上的角度对“0”。

本实用新型随掘进机截割头截割，实时显示截割头距离巷道顶部和两边的距离和轨迹。显示截割头距巷帮和拱顶设计轮廓的距离，可以用绿色表示截割头在设计轮廓内，即处于“欠挖”，红色表示截割头已超出巷道轮廓，即处于“超挖”。

掘进机角度对“0”，如果巷道倾角不是0度，巷道掘进时，应首先进行掘进机角度对“0”。调整掘进机使掘进机的实际角度和巷道设计角度一致，完成掘进机角度对“0”。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (9)

1.掘进机方位辅助矫正系统，其特征是，包括设置于巷道顶部的激光发射器，在激光发射器发射的激光的传播方向上依次设有设置在掘进机上的后投影板和前投影板；后投影板和前投影板中间设有设置在掘进机上的分别用于采集后投影板和前投影板上投影的后摄像仪和前摄像仪；后摄像仪和前摄像仪将拍摄的图像上传给上位机，所述上位机通过对两个图像的分析辅助掘进机司机对掘进机的方位进行矫正。

2.如权利要求1所述的掘进机方位辅助矫正系统，其特征是，所述后投影板为深色可透光投影板。

3.如权利要求1所述的掘进机方位辅助矫正系统，其特征是，所述后摄像仪和前摄像仪为防爆摄像仪。

4.如权利要求1所述的掘进机方位辅助矫正系统，其特征是，后摄像仪和前摄像的镜头前方设有带坐标刻度的透明板。

5.带有权利要求1所述掘进机方位辅助矫正系统的任意断面定位截割可视化系统，其特征是，还包括转盘盘面倾角检测装置、转盘转角检测装置、掘进机悬臂伸缩量检测装置、掘进机悬臂倾角检测装置及掘进机行走检测装置，所述转盘盘面倾角检测装置、转盘转角检测装置、掘进机悬臂伸缩量检测装置、掘进机悬臂倾角检测装置及掘进机行走检测装置都与上位机连接；上位机通过建模后显示掘进机位姿、移动方向及步距和截割头的位置与轨迹，使掘进机操作者能够精准操作。

6.如权利要求5所述任意断面定位截割可视化系统，其特征是，

所述转盘盘面倾角检测装置采用矿用本安型倾角传感器；

所述转盘转角检测装置采用旋转编码器；

所述掘进机悬臂倾角检测装置采用矿用本安型倾角传感器；

掘进机悬臂伸缩量检测装置采用矿用本安型带拉绳旋转编码器。

7.如权利要求5所述任意断面定位截割可视化系统，其特征是，所述转盘转角检测装置采用旋转编码器，或利用带拉绳旋转编码器检测转盘旋转千斤顶行程获得转盘转角。

8.如权利要求5所述任意断面定位截割可视化系统，其特征是，所述掘进机悬臂倾角检测装置采用带拉绳矿用本安型旋转编码器，利用带拉绳矿用本安型旋转编码器检测调斜千斤顶行程获得掘进机悬臂倾角。

9.如权利要求5所述任意断面定位截割可视化系统，其特征是，掘进机行走检测装置包括设置在掘进机前履带或后履带转轴上的旋转编码器和安装在掘进机上的陀螺定向仪，通过陀螺定向仪和履带转轴上的旋转编码器检测掘进机运行方向和位移。