[发明专利]一种悬臂掘进机截齿磨损状态检测系统及方法

权利要求书

1.一种悬臂掘进机截齿磨损状态检测系统，其特征在于：包括主控器、振动传感器、电流传感器、红外热成像仪和显示输出机构；所述振动传感器和电流传感器均固定设置于悬臂掘进机的截割臂上，所述振动传感器用于记录截割臂在X、Y、Z三个坐标方向上的振动数据，所述电流传感器与悬臂掘进机的截割电机电性连接；所述红外热成像仪安装在悬臂掘进机的截割臂上段，且红外热成像仪的镜头对准截割头；所述显示输出机构与主控器电性连接，用于将检测结果以图形和/或声音的形式输出给操作员。

2.根据权利要求1所述的悬臂掘进机截齿磨损状态检测系统，其特征在于：所述显示输出机构设置于悬臂掘进机的操作驾驶舱内，所述显示输出机构包括显示器和语音报警器，用于截齿磨损状态显示和语音报警。

3.一种基于权利要求1或2所述的检测系统的悬臂掘进机截齿磨损状态检测方法，其特征在于：包括以下步骤

a.操作装有全新截齿的悬臂掘进机正常截割，完成一个截割工作循环；

b.主控器采集并存储正常状态下的特定数据，获取正常截齿截割状态下不同运行工况的实时在线监测数据，分析处理正常截齿截割状态下不同运行工况与特定数据参数之间的相关性，形成正常截齿工作状态参数特征集合；

c.操作悬臂掘进机继续截割作业，直至截齿处于中度磨损及严重磨损状态；

d.主控器采集并存储磨损状态下的特定数据，获取中度磨损及严重磨损状态下不同运行工况的实时在线监测数据，分析处理中度磨损及严重磨损状态下不同运行工况与特定数据参数之间的相关性，形成磨损截齿工作状态参数特征集合；

e.将悬臂掘进机的截割头更换为全新截齿，操作悬臂掘进机正常截割工作；

f.截割过程中主控器实时采集并监测特征数据，并实时与正常截齿工作状态、磨损截齿工作状态参数特征集合比对，来评估截齿磨损状态；

g.根据评估的磨损状态显示器及语音报警器进行截齿磨损状态显示和语音预警；

当悬臂掘进机截割地质情况发生变化或更换施工场地，则重复a～g步骤进行特征数据集合的建立和评估。

4.根据权利要求3所述的悬臂掘进机截齿磨损状态检测方法，其特征在于：步骤a中完成一个截割工作循环是指操作手按照规范的截割操作方法对待截割断面进行一次往复截割操作。

5.根据权利要求3所述的悬臂掘进机截齿磨损状态检测方法，其特征在于：步骤b和d中主控器采集存储正常或磨损状态下的特定数据，所述特定数据包括：左右上下连续稳定截割过程中，截割电机电流为I_a时的截割臂振动传感器输出数据及红外摄像头采集的截割头温度图像数据；振动传感器输出X、Y、Z三个坐标方向上的振动数据；截割电机电流I_a的取值为：0.8×I_rate≤I_a≤1.1×I_rate，I_rate为截割电机的额定电流。

6.根据权利要求5所述的悬臂掘进机截齿磨损状态检测方法，其特征在于：所述振动数据包括振动传感器采集的振动加速度和振动振幅，选择振动加速度数据进行均方根处理后的均方根值作为振动数据的特征数据；振动加速度数据均方根计算公式为：

X_rms为振动加速度数据均方根，为第i个数据的平方值

7.根据权利要求3所述的悬臂掘进机截齿磨损状态检测方法，其特征在于：悬臂掘进机截割头更换上全新截齿时，主控器标记更换时间，并输出到显示器上，用于操作手进行截齿检查或更换的提示。

8.根据权利要求3所述的悬臂掘进机截齿磨损状态检测方法，其特征在于：步骤c中所指中度磨损及严重磨损是指从截齿合金头顶部为计算起点，磨损量小于10mm为轻度磨损，10mm～20mm之间为中度磨损，大于20mm为严重磨损。