CN208968542U - 掘进机导向自动测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种掘进机导向自动测量装置，包括与矿安工控机输入端连接的分配控制器，分配控制器与设置在掘进通道中的全站仪连接，位于全站仪后方的掘进通道顶壁上安装有后棱镜，位于全站仪前方的掘进机大梁上并列安装有第一前棱镜和第二前棱镜，每个前棱镜的后方均设置一挡板；所述控制室内还设置有PLC控制器，PLC控制器的输出端连接掘进机的受控端；所述掘进机的主梁上还安装有双轴倾斜仪，双轴倾斜仪的输出端连接PLC控制器的输入端。本实用新型可准确计算出掘进机的位置，从而给出掘进机的相关导向数据，进一步实现对掘进机导向系统的精确控制，使掘进机能够按照设定的路线进行掘进操作，保证掘进工作的顺利进行。

Description

掘进机导向自动测量装置

技术领域

本实用新型涉及煤矿用设备技术领域，特别是一种用于煤矿掘进机的导向装置。

背景技术

目前，所有煤矿用设备需要一种特殊的安全审查制度，任何控制系统都需要取得MA认证才可以在煤矿中应用，例如矿安工控机，其作为煤矿中的核心控制装置，是最先得到MA认证认可的。但是，传统的煤矿设备管理方式陈旧，设备设计与维修管理独立存在，彼此之间缺乏交流与反馈，以至于设备在使用的过程中经常出现能耗、费用、质量等问题，不能很好地改善设备的工作性能。

随着经济发展，这要求企业对设备的维护与维修从保证设备安全转向在设备安全的前提下，实现经济效益的最大化，否则单纯以保障设备安全为目的，则不能确保煤矿的经济利益和扩大再生产。掘进机是煤矿开采过程中应用到的最基础的设备之一，如果能够利用矿安工控机的控制系统来对掘进机进行导向，必将大大提高工作效率。

发明内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种基于矿安工控机的掘进机导向自动测量装置，用于准确测量掘进机的当前位置，并可在矿安工控机的指令下实现对掘进机的导向控制。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。

掘进机导向自动测量装置，包括设置在控制室内与矿安工控机输入端经数据线连接的分配控制器，分配控制器经通讯线缆与设置在掘进通道中的全站仪连接，位于全站仪后方的掘进通道顶壁上安装有后棱镜，位于全站仪前方的掘进机大梁上并列安装有第一前棱镜和第二前棱镜，每个前棱镜的后方均设置一挡板；所述第一前棱镜的高度高于第二前棱镜，位于第一前棱镜后方的挡板顶沿与第一前棱镜的中下部位置相应，位于第二前棱镜后方的挡板顶沿与第二前棱镜的中上部位置相应，后棱镜的高度位于全站仪、第一前棱镜和第二前棱镜之上；所述控制室内还设置有通过网线与矿安工控机连接的PLC控制器，PLC控制器的输出端连接掘进机的受控端。

上述掘进机导向自动测量装置，所述掘进机的主梁上还安装有用于测试掘进机俯仰角和滚动角的双轴倾斜仪，双轴倾斜仪的输出端连接PLC控制器的输入端。

上述掘进机导向自动测量装置，所述全站仪与后棱镜之间的间距大于30米。

上述掘进机导向自动测量装置，所述分配控制器内设置有单片机、通信模块以及电源模块，通信模块在单片机的指令下实现全站仪与矿安工控机之间的数据通讯，且电源模块通过通讯电缆为全站仪提供工作电源。

由于采用了以上技术方案，本实用新型所取得技术进步如下。

本实用新型利用现有矿安工控机的自身控制系统，结合掘进机位置测量机构测量的数值，即目标棱镜与掘进机轴线之间的空间关系，一般以掘进机刀盘为中心原点建立一个三维坐标，而其中棱镜的坐标就可以用来描述这个关系，是空间计算的基础数据，从而可准确计算出掘进机的位置，给出掘进机的相关导向数据，进一步实现对掘进机导向系统的精确控制，使掘进机能够按照设定的路线进行掘进操作，保证掘进工作的顺利进行。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

其中：1.矿安工控机，2.PLC控制器，3.分配控制器，4.全站仪，5.掘进机，6.第一前棱镜，7.第二前棱镜，8.后棱镜，9.双轴倾斜仪，10.挡板。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本实用新型进行进一步详细说明。

一种掘进机导向自动测量装置，包括分配控制器3、全站仪4、后棱镜8、前棱镜、PLC控制器2以及双轴倾斜仪9，前棱镜包括两个，第一前棱镜6和第二前棱镜7，且每个前棱镜的后方均设置一挡板10。

其中，分配控制器3和PLC控制器2均设置安装矿安工控机1的控制室内，全站仪设置在掘进通道中，后棱镜8位于全站仪后方的掘进通道顶壁上，两个前棱镜和双轴倾斜仪9位于全站仪前方的掘进机大梁上；所述分配控制器3经数据线连接矿安工控机，分配控制器经通讯线缆与全站仪4连接；所述PLC控制器2通过网线与矿安工控机连接，双轴倾斜仪9的输出端连接PLC控制器的输入端，PLC控制器2的输出端连接掘进机的受控端。

分配控制器内设置有单片机、通信模块以及电源模块，通信模块在单片机的指令下实现全站仪与矿安工控机之间的数据通讯，且电源模块通过通讯电缆为全站仪提供工作电源。本实施例中，单片机采用Intel公司生产的MCS-51系列单片机，通信模块西门子S7-1200CM1243-2通信模块，电源模块采用DLM-220-05模块。

本实用新型中，第一前棱镜6的高度高于第二前棱镜7，位于第一前棱镜6后方的挡板顶沿与第一前棱镜6的中下部位置相应，位于第二前棱镜7后方的挡板顶沿与第二前棱镜7的中上部位置相应，后棱镜的高度位于全站仪4、第一前棱镜6和第二前棱镜7之上；为保证测量准确性，全站仪4与后棱镜8之间的间距大于30米。最大距离限制取决于具体的工作环境与隧道线形，距离过短会影响精度，由于隧道环境不好，但一般不超过100米。

全站仪是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离（斜距、平距）、高差测量功能于一体的测绘仪器系统，本实用新型主要利用全站仪的跟踪测量功能，实时获取目标棱镜的坐标位置。

挡板的高度是固定设置挡板的目的是用于遮挡某一个棱镜，这是由于全站仪的自身跟踪搜索目标的性能决定的，如果在全站仪搜索视窗中，存在两个或多个目标棱镜，全站仪就无法工作，甚至出错。挡板的目的是保证在该空间内只存在一个棱镜，也是将系统的控制与全站仪的测量统一起来。

双轴倾斜仪9用于测试掘进机的俯仰角和滚动角。本实施例中，全站仪采用苏州一光仪器有限公司生产的RTS160系列全站仪。

本实用新型的工作原理为：系统启动后，开始测量，矿安工控机经分配控制器向全站仪发送指令，检查后棱镜方位，再进行前视测量前棱镜，此后会在检查后棱镜的时间间隔内会不停地交替测量两个棱镜，同时矿安工控机会经PLC控制器读取倾斜仪的数据，依据两个前棱镜的测量结果加上双轴倾斜仪测量的俯仰角与滚动角，就可计算出掘进机的坐标。如果长时间不掘进可以暂停，此时系统会进入暂停状态，保留最近一次测量的结果。

本实用新型在对掘进机导向的过程中，由于全站仪的工作距离受其自身与现场环境的了限制，如粉尘较大，测量环境差，工作距离就较近，一般为100米左右，当全站仪与掘进机间的距离过长时会造成结果跳动较大。所以在达到一定距离后就要进行换站工作，即把全站仪与后棱镜跟随机器向前移动以保证导向的准确性。

Claims (4)

1.掘进机导向自动测量装置，其特征在于：包括设置在控制室内与矿安工控机（1）输入端经数据线连接的分配控制器（3），分配控制器经通讯线缆与设置在掘进通道中的全站仪（4）连接，位于全站仪后方的掘进通道顶壁上安装有后棱镜（8），位于全站仪前方的掘进机大梁上并列安装有第一前棱镜（6）和第二前棱镜（7），每个前棱镜的后方均设置一挡板（10）；所述第一前棱镜（6）的高度高于第二前棱镜（7），位于第一前棱镜（6）后方的挡板顶沿与第一前棱镜（6）的中下部位置相应，位于第二前棱镜（7）后方的挡板顶沿与第二前棱镜（7）的中上部位置相应，后棱镜的高度位于全站仪（4）、第一前棱镜（6）和第二前棱镜（7）之上；所述控制室内还设置有通过网线与矿安工控机连接的PLC控制器（2），PLC控制器（2）的输出端连接掘进机的受控端。

2.根据权利要求1所述的掘进机导向自动测量装置，其特征在于：所述掘进机的主梁上还安装有用于测试掘进机俯仰角和滚动角的双轴倾斜仪（9），双轴倾斜仪（9）的输出端连接PLC控制器的输入端。

3.根据权利要求1所述的掘进机导向自动测量装置，其特征在于：所述全站仪（4）与后棱镜（8）之间的间距大于30米。

4.根据权利要求1所述的掘进机导向自动测量装置，其特征在于：所述分配控制器内设置有单片机、通信模块以及电源模块，通信模块在单片机的指令下实现全站仪与矿安工控机之间的数据通讯，且电源模块通过通讯电缆为全站仪提供工作电源。