[发明专利]一种掘进机记忆截割控制系统及其方法

摘要

本发明涉及一种掘进机记忆截割控制系统及其方法，由检测单元、控制单元、比例放大板、负载敏感式比例换向阀组和执行单元组成，其中控制单元包括PCC（可编程计算机控制器）、智能工控面板、遥控器、和机身操作手柄。掘进机记忆截割包括人工示范和记忆自动截割两个过程。首先，掘进机司机根据煤层顶底板及煤岩分布情况利用遥控器或机身操作手柄先操作掘进机割一刀，机载计算机控制系统将检测单元检测到的示范路径信息记录下来。然后，对记录的关键点数据进行路径拟合及智能优化，根据优化后的路径对执行单元发出控制信号，进而自动控制截割头按示范轨迹运动，进行记忆自动截割。在整个记忆截割过程中，还具有边界控制功能，保障人工和记忆自动截割时的巷道成形质量。本发明为煤巷悬臂式掘进机在巷道围岩稳定的条件下掘进提供一种新的控制手段。

主权项

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；——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；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。