一種掘進機自動測量及糾偏系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及掘進機的行進軌跡測量及糾偏控制，具體涉及一種掘進機自動測量及糾偏系統。
【背景技術】
[0002]掘進機是一種隧道掘進的專用工程機械，現代掘進機集機、電、液、傳感、信息技術于一體，具有開挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌等功能。掘進機已廣泛用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電隧道工程。
[0003]掘進機作為隧道機械化掘進中最重要的設備，其工作情況直接影響到施工質量。實際施工中，掘進機無論是在行走過程中還是作業(yè)過程中，其運行軌跡總是會發(fā)生與巷道軸線偏離的問題，在掘進機的行進軌跡測量及糾偏控制上，目前掘進機使用的還是人工測量和人工手動糾偏，由于掘進環(huán)境惡劣，工作條件差，且受到粉塵、水霧等影響，這種方式不僅安全性差、工作量大，且對操作人員的經驗、操作技術都是嚴厲的考驗，如果測量及糾偏的結果存在一定的偏差，那么就不能較高程度的跟設計軌跡吻合，從而影響工程質量。
[0004]因此，一種便捷高效、運行安全可靠、能自動進行測量和糾偏作業(yè)的掘進機自動化技術亟待出現。

【發(fā)明內容】

[0005]針對上述問題，本發(fā)明公開了一種掘進機自動測量及糾偏系統，以達到使用便捷高效、運行安全可靠、并能自動進行測量和糾偏作業(yè)的目的。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案如下:
[0007]一種掘進機自動測量及糾偏系統，包括PLC控制系統，所述PLC控制系統同時與傾角傳感器、電子羅盤儀、激光指向儀、位移傳感器、人機交互模塊以及驅動機構連接。
[0008]優(yōu)選的，所述PLC控制系統通過通訊電纜和控制電纜與傾角傳感器、電子羅盤儀、激光指向儀、位移傳感器、人機交互模塊以及驅動機構連接。
[0009]本發(fā)明的有益技術效果是:
[0010]本發(fā)明采用與傾角傳感器、電子羅盤儀相匹配的定位技術，通過高精度的傾角傳感器檢測掘進方向相對于水平面形成的俯仰角以及機身與水平面的傾斜角，然后再與電子羅盤儀的N(地磁北極)級形成的方位夾角，通過這3個方向的角度測量及檢測，建立起掘進機自身的位置坐標，就可以確定掘進的方向以及對方向進行控制。PLC控制系統通過計算分析掘進機位置坐標參數并和激光指向儀采集的數據進行調整控制，掘進機就可以完成自動測量及糾偏控制，大大提高掘進作業(yè)的效率、精度和安全性。本發(fā)明實現了掘進機作業(yè)軌在線監(jiān)視、診斷與控制功能，使操作人員遠離工作面迎頭，減少了人員傷害事故，對實現安全、高效、精準的自動化掘進施工作業(yè)具有一定的現實意義。
【附圖說明】
[0011]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0012]圖1為本發(fā)明的系統連接框圖。
【具體實施方式】
[0013]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0014]本發(fā)明公開了一種掘進機自動測量及糾偏系統，以達到可以完成自動測量及糾偏控制，大大提高掘進作業(yè)的效率、精度和安全性的目的。
[0015]本發(fā)明的構成如圖1所示，由PLC控制系統、傾角傳感器、電子羅盤儀、激光指向儀、位移傳感器、人機交互模塊以及驅動機構組成。機箱采用標準PLC控制機箱，各模塊通過通訊電纜和控制電纜連接。系統采用組態(tài)式軟件功能設計。
[0016]上述各模塊的功能如下:
[0017]PLC控制系統:用于數據處理、通訊處理、信息交互、程序判斷；包括微處理器、存儲器、開關量輸入、控制輸出、光電隔離、模擬量輸入整形等，采用工業(yè)級高度集成的微處理器，大大提高了裝置的抗電磁干擾能力。
[0018]傾角傳感器:用于系統的水平測量和相對于水平面的傾角變化量的測量。
[0019]電子羅盤儀:用于方向定位，內置微處理器計算傳感器與磁北夾角，輸出串口格式數據幀?？蛇xRS485和RS422輸出。三軸磁阻傳感器測量平面地磁場，雙軸傾角補償。
[0020]激光指向儀:是以激光器為光源的發(fā)射系統并給出直線方向的儀器。
[0021]位移傳感器:采用數字式位移傳感器，用于檢測與掘進機的位置在運動過程中的移動有關的量，把各種被測物理量轉換為電信號，并將信號直接送入PLC控制系統。
[0022]人機交互模塊:用于數據顯示、參數設置、人工控制等；有觸摸屏和液晶屏兩種顯示方式。由面板CPU、顯示器件、信號指示燈、復歸按鈕、操作按鈕等構成，完成鍵盤或觸摸操作響應、菜單操作、數據顯示、與PLC控制系統通訊、信號指示、復歸確認等功能。
[0023]驅動機構:用于輸出系統指令，完成自動測量及糾偏控制。
[0024]工作時:
[0025]使用傾角傳感器、電子羅盤儀同時檢測掘進方向相對于水平面形成的俯仰角，機身與水平面的傾斜角，然后再與電子羅盤儀的N(地磁北極)級形成的方位夾角，通過這3個方向的角度測量及檢測，確定掘進機自身的三維位置坐標，并通過通訊線將數據上送至PLC控制系統中。
[0026]通過激光指向儀和位移傳感器的檢測數據確定掘進機的運行軌跡，并將所得數據通過通訊線將數據上送至PLC控制系統中。
[0027]PLC控制系統通過計算分析掘進機位置坐標參數和運行軌跡數據，確定掘進機的運行狀態(tài)，若有偏差，則下發(fā)指令至驅動機構進行糾正控制。
[0028]驅動機構根據接收到PLC控制系統的下發(fā)指令，輸出控制指令來進行糾正控制。
[0029]本發(fā)明的目的在于整合一系列現有的模塊，將上述模塊按照一定的工序配合以實現技術效果，因此，本方案的核心不在于深度挖掘每個模塊的具體原理或構造，而在于上述所有t吳塊的運行秩序。
[0030]本發(fā)明所提供的一種掘進機自動測量及糾偏系統，采用與傾角傳感器、電子羅盤儀相匹配的定位技術，通過高精度的傾角傳感器檢測掘進方向相對于水平面形成的俯仰角以及機身與水平面的傾斜角，然后再與電子羅盤儀的N(地磁北極)級形成的方位夾角，通過這3個方向的角度測量及檢測，建立起掘進機自身的位置坐標，就可以確定掘進的方向以及對方向進行控制。PLC控制系統通過計算分析掘進機位置坐標參數并和激光指向儀采集的數據進行調整控制，掘進機就可以完成自動測量及糾偏控制，大大提高掘進作業(yè)的效率、精度和安全性。本發(fā)明實現了掘進機作業(yè)軌在線監(jiān)視、診斷與控制功能，使操作人員遠離工作面迎頭，減少了人員傷害事故，對實現安全、高效、精準的自動化掘進施工作業(yè)具有一定的現實意義。
[0031]以上為對本發(fā)明實施例的描述，通過對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權項】
1.一種掘進機自動測量及糾偏系統，其特征在于，包括PLC控制系統，所述PLC控制系統同時與傾角傳感器、電子羅盤儀、激光指向儀、位移傳感器、人機交互模塊以及驅動機構連接。2.根據權利要求1所述的掘進機自動測量及糾偏系統，所述PLC控制系統通過通訊電纜和控制電纜與傾角傳感器、電子羅盤儀、激光指向儀、位移傳感器、人機交互模塊以及驅動機構連接。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種掘進機自動測量及糾偏系統，由PLC控制系統、傾角傳感器、電子羅盤儀、激光指向儀、位移傳感器、人機交互模塊以及驅動機構組成。所述的各模塊通過通訊電纜和控制電纜連接。通過定位掘進機自身的三維位置坐標，以及PLC控制系統的計算分析，掘進機就可以完成自動測量及糾偏控制，大大提高掘進作業(yè)的效率、精度及安全性。
【IPC分類】G05D1/02
【公開號】CN105652866
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】丁金堂
【申請人】丁金堂
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2014年11月24日