[发明专利]一种掘进机记忆截割控制系统及其方法

权利要求书

1.一种掘进机记忆截割控制系统，包括检测单元（1）、控制单元（2）和执行单元（3），系统还包括比例放大板（4）及负载敏感式比例换向阀组（5），执行单元（3）包括：回转台回转油缸（13）和截割臂升降油缸（14），其特征在于：

——检测单元（1），包括：回转油缸位移传感器（10）、升降油缸位移传感器（11）和截割电机电流传感器（12），用于检测描述截割头和截割臂空间位置的油缸位移伸缩量，以及检测截割电机电流值；

——控制单元（2），用于采集检测单元（1）的传感器信号，并且直接或间接向掘进机的执行单元（3）发出控制信号，进而控制掘进机相应部件运动，该控制单元包括：

——PCC（6），为可编程计算机控制器，由CPU及多个输入输出模块组成，用于采集掘进机各传感器信号，并经由比例放大板（4）及负载敏感式比例换向阀组（5），向执行单元（3）发出控制信号；

——智能工控面板（7），可与PCC（6）进行通讯，用于进行智能控制与优化所需的数学运算及逻辑处理，并可用于实时显示截割头的运行状态及系统参数，发生故障时可显示报警信息等；

——遥控器（8），用于无线近距离操作掘进机；

——机身操作手柄（9），机身上直接用于操作掘进机的摇杆；

其中，PCC（6）与智能工控面板（7）通过CAN总线协议进行通讯，遥控器（8）与PCC（6）之间通过RS232通讯，该遥控器（8）发出的控制信号，经由PCC（6）解析处理后再传递给后续元件。

2.根据权利要求1所述的掘进机记忆截割控制系统，其特征在于控制单元（2）中PCC（6）与智能工控面板（7）构成机载计算机控制系统，用于掘进机综合保护及本地自动控制功能的运算处理，PCC（6）置于电控箱中，智能工控面板（7）位于司机座椅右侧，遥控器（8）和机身操作手柄（9）用于人工控制掘进机运动，此外遥控器（8）还可一键式触发智能控制功能。

3.根据权利要求1所述的掘进机记忆截割控制系统，其特征在于用截割头在巷道中水平位置、截割头在巷道中垂直位置以及截割电机电流大小来描述示范路径信息，其中截割电机电流大小可间接反应出煤岩硬度变化，从而在掘进机自动截割时对截割臂摆速进行自适应控制，而且在记忆截割时，若某一位置截割电机电流总是过载，则可根据情况对记忆截割的路径进行微调，避开煤岩过硬的位置。

4.根据权利要求1所述的掘进机记忆截割控制系统，其特征在于记忆截割的过程包括如下步骤：

（1）人工示范

人工示范，掘进机司机根据现场工况，利用遥控器（8）或机身操作手柄（9）先操作掘进机割一刀，PCC（6）将检测单元检测到的相关路径信息记录下来；

（2）记忆自动截割

记忆自动截割，智能工控面板（7）对记忆的信息进行路径拟合及智能优化，将多余的路径智能优化为适宜掘进机运动的截割路径，根据优化后的路径自动控制截割臂摆动，进行记忆自动截割；

记忆截割过程中，边界控制功能无论是人工示范还是记忆自动截割都可保证巷道边界成形质量；此外，系统还可根据检测单元（1）检测到的信息对路径进行微调，但若地质条件发生明显变化，则重复上述过程，根据司机手动操作截割情况重新记忆工作参数，再对新路径进行记忆自动截割。

5.根据权利要求4所述的掘进机记忆截割控制方法，其特征在于关键技术总结为三个过程，采集记录路径、路径拟合及智能优化、控制掘进机执行；

采集记录路径，无论采用遥控器或者操纵手柄，每走完一个截割步骤进行转向时，中间会稍有停顿，以停顿作为每个截割步骤停止的标志，采集关键点，记录其截割头空间位置的水平、垂直坐标及截割电机电流值；

路径拟合及智能优化，将采集到的每相邻两个关键点之间作为一段截割路径，用这些直线段或斜线段来拟合人工示范的路径，然后进行智能优化，经过比较与判断，减去不必要的多余折线路径，避免截割头不断的运动、停止造成的机器抖动；

控制掘进机执行，以自动截割成形为基础，按照优化后的路径，控制回转台回转油缸、截割臂升降油缸单独或复合运动。