CN212202064U - 一种掘进机自动可视化操作系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及掘进机技术领域，尤其涉及一种掘进机自动可视化操作系统。包括所述标识器固定设置在挖掘臂上，所述机头定位相机固定设置在掘进机基体中部上方，所述雷达测距仪固定设置在掘进机基体顶部前侧两端，为掘进机截割部位姿测量系统；所述支撑架上安装有机身定位相机，所述惯性导航传感器固定设置在掘进机基体后侧，所述激光指向仪固定设置在掘进机基体后方的巷道上，为掘进机的机身定位系统；切割头位姿测量和机身定位测量可通过电脑模拟来操控掘进机，不仅安全而且操作方便；所述除尘装置设置在掘进机基体顶部，可在机身上方进行除尘，除尘后的粉灰跟随输送线运出。

Description

一种掘进机自动可视化操作系统

技术领域

本实用新型涉及掘进机技术领域，尤其涉及一种掘进机自动可视化操作系统。

背景技术

现有掘进作业工艺要求在掘进过程中，作业人员要时常观察断面情况，检查掘进方向是否有偏离。但实际情况是：掘进工作面作业环境光线不足，粉尘浓度高，有时加之除尘设备产生的水雾，对司机视线造成了严重阻碍，司机有时为了看清前方情况，不得不跑到掘进前方查看，无形中对司机的安全也造成了影响。

于是需要一种装置通过机身位姿和截割头位置轨迹在电脑上模拟出来，司机可以看着电脑屏幕进行掘进机操作。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供了一种掘进机自动可视化操作系统，包括所述标识器固定设置在挖掘臂上，所述机头定位相机固定设置在掘进机基体中部上方，所述雷达测距仪固定设置在掘进机基体顶部前侧两端，为掘进机截割部位姿测量系统；所述支撑架上安装有机身定位相机，所述惯性导航传感器固定设置在掘进机基体后侧，所述激光指向仪固定设置在掘进机基体后方的巷道上，为掘进机的机身定位系统；切割头位姿测量和机身定位测量可通过电脑模拟来操控掘进机，不仅安全而且操作方便；所述除尘装置设置在掘进机基体顶部，可在机身上方进行除尘，除尘后的粉灰跟随输送线运出。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：包括掘进机基体、挖掘臂、可视化检测系统和除尘装置；所述挖掘臂设置在掘进机基体前侧中部位置；所述掘进机基体中部下方设置有输送线；所述输送线前侧在掘进机基体上设置有收送盘；所述除尘装置设置在掘进机基体顶部；所述可视化检测系统包括标识器、雷达测距仪、机头定位相机、惯性导航传感器和激光指向仪。

进一步优化本技术方案，所述的标识器固定设置在挖掘臂上；所述机头定位相机固定设置在掘进机基体中部上方；所述雷达测距仪固定设置在掘进机基体顶部前侧两端；所述掘进机基体后侧中部上方设置有支撑架；所述支撑架上安装有机身定位相机、电源箱和电脑主机；所述掘进机基体上方中部一侧设置有电脑显示器。

进一步优化本技术方案，所述的惯性导航传感器固定设置在掘进机基体后侧；所述激光指向仪固定设置在掘进机基体后方的巷道上。

进一步优化本技术方案，所述的除尘装置包括固定架、风箱、轴流风机、三通和除尘箱；所述固定架分别固定设置在掘进机基体顶部左右两侧。

进一步优化本技术方案，所述的风箱固定设置在固定架上；所述风箱一侧在长度方向上设置有多个通风口。

进一步优化本技术方案，所述的风箱前后两端均设置有通孔。

进一步优化本技术方案，所述的风箱中部下方均设置有连接管；两连接管之间通过三通连接；所述三通另一端和轴流风机进口端连接。

进一步优化本技术方案，所述的轴流风机出口端和除尘箱进口端连接；所述除尘箱内部设置有滤芯。

进一步优化本技术方案，所述的除尘箱底部设置有变径，所述变径另一端设置有排灰管；所述排灰管另一端设置在输送线上方。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、所述标识器固定设置在挖掘臂上，所述机头定位相机固定设置在掘进机基体中部上方，所述雷达测距仪固定设置在掘进机基体顶部前侧两端，为掘进机截割部位姿测量系统。

2、所述支撑架上安装有机身定位相机，所述惯性导航传感器固定设置在掘进机基体后侧，所述激光指向仪固定设置在掘进机基体后方的巷道上，通过激光指向仪、数码相机、惯性导航传感器和机身定位处理软件，对掘进机机身进行视觉测量，分别计算出相对于掘进作业时指向激光的位姿数据：水平偏向角α、俯仰角β、横滚角γ、偏向位移L，从而确定机身在巷道中的位置，为掘进机的机身定位系统。

3、切割头位姿测量和机身定位测量可通过电脑模拟来操控掘进机，不仅安全而且操作方便。

4、所述除尘装置设置在掘进机基体顶部，可在机身上方进行除尘，可防止粉尘扩散在工作区域不仅影响传感器测量，而且影响工作人员的身体健康。

5、除尘后的粉灰跟随输送线运出。

附图说明

图1为一种掘进机自动可视化操作系统的立体结构图。

图2为一种掘进机自动可视化操作系统的可视化检测系统安装示意图。

图3为一种掘进机自动可视化操作系统的可视化检测系统安装位置俯视图。

图4为一种掘进机自动可视化操作系统的除尘装置安装示意图。

图5为一种掘进机自动可视化操作系统的除尘箱部位安装示意图。

图6为一种掘进机自动可视化操作系统的截割部位姿测量系统原理图。

图7为一种掘进机自动可视化操作系统的硬件框架图。

图中：1、掘进机基体；101、输送线；102、收送盘；103、支撑架；2、挖掘臂；3、可视化检测系统；301、标识器；302、雷达测距仪；303、机头定位相机；304、惯性导航传感器；305、激光指向仪；306、机身定位相机；307、电源箱；308、电脑主机；309、电脑显示器；4、除尘装置；401、固定架；402、风箱；403、轴流风机；404、三通；405、除尘箱；406、通风口；407、通孔；408、连接管；409、滤芯；410、变径；411、排灰管；5、巷道。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

具体实施方式一：结合图1-3所示，一种掘进机自动可视化操作系统其特征在于：包括掘进机基体1、挖掘臂2、可视化检测系统3和除尘装置4；所述挖掘臂2设置在掘进机基体1前侧中部位置；所述掘进机基体1中部下方设置有输送线101；所述输送线101前侧在掘进机基体1上设置有收送盘102；所述除尘装置4设置在掘进机基体1顶部；所述可视化检测系统3包括标识器301、雷达测距仪302、机头定位相机303、惯性导航传感器304和激光指向仪305。

优选的，所述标识器301固定设置在挖掘臂2上；所述机头定位相机303固定设置在掘进机基体1中部上方；所述雷达测距仪302固定设置在掘进机基体1顶部前侧两端；所述掘进机基体1后侧中部上方设置有支撑架103；所述支撑架103上安装有机身定位相机306、电源箱307和电脑主机308；所述掘进机基体1上方中部一侧设置有电脑显示器309。

优选的，所述惯性导航传感器304固定设置在掘进机基体1后侧；所述激光指向仪305固定设置在掘进机基体1后方的巷道5上。

优选的，所述除尘装置4包括固定架401、风箱402、轴流风机403、三通404和除尘箱405；所述固定架401分别固定设置在掘进机基体1顶部左右两侧。

优选的，所述风箱402固定设置在固定架401上；所述风箱402一侧在长度方向上设置有多个通风口406。

优选的，所述风箱402前后两端均设置有通孔407。

优选的，所述风箱402中部下方均设置有连接管408；两连接管408之间通过三通404连接；所述三通404另一端和轴流风机403进口端连接。

优选的，所述轴流风机403出口端和除尘箱405进口端连接；所述除尘箱405内部设置有滤芯409。

优选的，所述除尘箱405底部设置有变径410，所述变径410另一端设置有排灰管411；所述排灰管411另一端设置在输送线101上方。

使用时，步骤一，结合图1-7所示，所述标识器301固定设置在挖掘臂2上，所述机头定位相机303固定设置在掘进机基体1中部上方，所述雷达测距仪302固定设置在掘进机基体1顶部前侧两端，为掘进机截割部位姿测量系统；掘进机截割部位姿测量系统原理如图所示。首先控制掘进机截割部进行旋转和抬升动作，使用相机对标识器301上的红外LED特征点成像并进行取样，每隔1s采集一帧图像，通过滤镜滤除杂光，仅对红外LED波段的光进行保留；然后采用图像处理技术对获得图像进行去噪和增强处理，并对图像进行畸变矫正，采用定参高斯曲面拟合方法对标识器301的红外LED特征点提取和中心定位；最后根据个特征点的坐标解算出掘进机截割部的俯仰角和旋转角。

所述支撑架103上安装有机身定位相机306，所述惯性导航传感器304固定设置在掘进机基体1后侧，所述激光指向仪305固定设置在掘进机基体1后方的巷道5上，通过激光指向仪305、定位相机、惯性导航传感器304和机身定位处理软件，对掘进机机身进行视觉测量，分别计算出相对于掘进作业时指向激光的位姿数据：水平偏向角α、俯仰角β、横滚角γ、偏向位移L，从而确定机身在巷道5中的位置，为掘进机的机身定位系统。

利用计算机视觉测量技术、惯性导航技术和传感检测技术分别对掘进机机射位姿和截割头位置进行实时监测，通过系统软件对相关数据进行处理，最终用图像形式模拟显现出来掘进机相对巷道5所处位置及自身位姿数据，还有掘进头在巷道5断面内的移动轨迹、并进行超欠挖报警。

切割头位姿测量和机身定位测量可通过电脑模拟来操控掘进机，不仅安全而且操作方便。

步骤二，结合图1-7所示，所述轴流风机403出口端和除尘箱405进口端连接；所述除尘箱405内部设置有滤芯409，所述风箱402中部下方均设置有连接管408；两连接管408之间通过三通404连接；所述三通404另一端和轴流风机403进口端连接，所述固定架401分别固定设置在掘进机基体1顶部左右两侧，所述风箱402固定设置在固定架401上；所述风箱402一侧在长度方向上设置有多个通风口406，当轴流风机403工作时，会在风箱402的通风口406和通孔407部位产生负压，从而将掘进机基体1上方部位的灰尘吸入到风箱402内部，然后依次通过连接管408→三通404→轴流风机403→除尘箱405。

所述轴流风机403出口端和除尘箱405进口端连接；所述除尘箱405内部设置有滤芯409，所述除尘箱405底部设置有变径410，所述变径410另一端设置有排灰管411；所述排灰管411另一端设置在输送线101上方，灰尘会在除尘箱405内部过滤，过滤后的空气直接从除尘箱405后端排出，粉尘从变径410和排灰管411进入到输送线101运出。

掘进机在开采过程中粉尘较小，不仅可保证传感器正常探测，而且环保安全，工作操作区域视线清晰。

本实用新型的控制方式是通过控制器来自动控制，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，属于本领域的公知常识，并且本实用新型主要用来保护机械装置，所以本实用新型不再详细解释控制方式和电路连接。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (9)

1.一种掘进机自动可视化操作系统，其特征在于：包括掘进机基体(1)、挖掘臂(2)、可视化检测系统(3)和除尘装置(4)；所述挖掘臂(2)设置在掘进机基体(1)前侧中部位置；所述掘进机基体(1)中部下方设置有输送线(101)；所述输送线(101)前侧在掘进机基体(1)上设置有收送盘(102)；所述除尘装置(4)设置在掘进机基体(1)顶部；所述可视化检测系统(3)包括标识器(301)、雷达测距仪(302)、机头定位相机(303)、惯性导航传感器(304)和激光指向仪(305)。

2.根据权利要求1所述的一种掘进机自动可视化操作系统，其特征在于：所述标识器(301)固定设置在挖掘臂(2)上；所述机头定位相机(303)固定设置在掘进机基体(1)中部上方；所述雷达测距仪(302)固定设置在掘进机基体(1)顶部前侧两端；所述掘进机基体(1)后侧中部上方设置有支撑架(103)；所述支撑架(103)上安装有机身定位相机(306)、电源箱(307)和电脑主机(308)；所述掘进机基体(1)上方中部一侧设置有电脑显示器(309)。

3.根据权利要求1所述的一种掘进机自动可视化操作系统，其特征在于：所述惯性导航传感器(304)固定设置在掘进机基体(1)后侧；所述激光指向仪(305)固定设置在掘进机基体(1)后方的巷道(5)上。

4.根据权利要求1所述的一种掘进机自动可视化操作系统，其特征在于：所述除尘装置(4)包括固定架(401)、风箱(402)、轴流风机(403)、三通(404)和除尘箱(405)；所述固定架(401)分别固定设置在掘进机基体(1)顶部左右两侧。

5.根据权利要求4所述的一种掘进机自动可视化操作系统，其特征在于：所述风箱(402)固定设置在固定架(401)上；所述风箱(402)一侧在长度方向上设置有多个通风口(406)。

6.根据权利要求4所述的一种掘进机自动可视化操作系统，其特征在于：所述风箱(402)前后两端均设置有通孔(407)。

7.根据权利要求4所述的一种掘进机自动可视化操作系统，其特征在于：所述风箱(402)中部下方均设置有连接管(408)；两连接管(408)之间通过三通(404)连接；所述三通(404)另一端和轴流风机(403)进口端连接。

8.根据权利要求4所述的一种掘进机自动可视化操作系统，其特征在于：所述轴流风机(403)出口端和除尘箱(405)进口端连接；所述除尘箱(405)内部设置有滤芯(409)。

9.根据权利要求4所述的一种掘进机自动可视化操作系统，其特征在于：所述除尘箱(405)底部设置有变径(410)，所述变径(410)另一端设置有排灰管(411)；所述排灰管(411)另一端设置在输送线(101)上方。

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