超視距懸臂式掘進(jìn)機(jī)遙控控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
:
[0001]本發(fā)明涉及一種煤礦井下掘進(jìn)設(shè)備遠(yuǎn)程控制的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于超視距控制原理的懸臂式掘進(jìn)機(jī)的遠(yuǎn)程控制方法。
【背景技術(shù)】
:
[0002]懸臂式掘進(jìn)機(jī)是井下采掘裝備中十分重要的一種，是我國煤巷綜掘機(jī)械化生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的巷道掘進(jìn)設(shè)備，其主要用于部分?jǐn)嗝娴慕馗?，其突出的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在其回轉(zhuǎn)臺(tái)上安裝有可伸縮擺動(dòng)的懸臂，在懸臂的前端裝有截割頭，通過懸臂的擺動(dòng)以及截割頭的旋轉(zhuǎn)，可以實(shí)現(xiàn)煤巖的脫落，掘進(jìn)機(jī)操作臺(tái)可以對截割頭的運(yùn)行軌跡進(jìn)行控制，可以截割出各種形狀的，例如矩形、拱形等斷面的巷道，掘進(jìn)機(jī)同時(shí)擁有行走及裝載功能。
[0003]巷道掘進(jìn)過程中，懸臂式掘進(jìn)機(jī)的一般工藝流程為:掘進(jìn)機(jī)行走到制定位置(準(zhǔn)備環(huán)節(jié))—截割—錨桿支護(hù)—永久支護(hù)(鋪錨網(wǎng)循環(huán)。通過掘進(jìn)機(jī)司機(jī)的手動(dòng)操作以及過往經(jīng)驗(yàn)控制掘進(jìn)機(jī)完成各種動(dòng)作，從而完成巷道斷面的截割。煤礦綜掘工作面的工作環(huán)境十分惡劣，噪音較大且粉塵嚴(yán)重，對于工作人員的健康以及工作效率有較大的影響，但是在具體的操作環(huán)境下，由于綜掘工作面粉塵嚴(yán)重，可見度較低，很大程度上要依賴掘進(jìn)機(jī)司機(jī)的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行控制，因此在這種情況下巷道的超挖欠挖現(xiàn)象十分嚴(yán)重，因此在進(jìn)行巷道斷面截割時(shí)，掘進(jìn)機(jī)的遠(yuǎn)程控制是煤礦無人化未來的發(fā)展方向。
[0004]許多廠商生產(chǎn)的掘進(jìn)機(jī)多數(shù)已有近距離的無線遙控技術(shù)，但是要實(shí)現(xiàn)煤礦采掘工作面的少人、無人化，超視距遙控技術(shù)是亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用、使用方便的超視距懸臂式掘進(jìn)機(jī)遙控控制系統(tǒng)，以此來實(shí)現(xiàn)井下掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程控制與無人化的關(guān)鍵問題。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，超視距懸臂式掘進(jìn)機(jī)遙控控制系統(tǒng)采用的方案為:由信號(hào)發(fā)射器(I)、信號(hào)接收器(2)、光電轉(zhuǎn)換器2個(gè)(3)、光纜(4)、可編程計(jì)算機(jī)控制器PCC(5)、電磁閥、中間繼電器及輔助電路等組成的遙控控制系統(tǒng)。
[0007]超視距懸臂式掘進(jìn)機(jī)遙控控制系統(tǒng)中，信號(hào)發(fā)射器(I)是一個(gè)以不銹鋼和增強(qiáng)塑料件為外殼的便攜式小功率無線電發(fā)射機(jī)，防爆形式為礦用本質(zhì)安全型，采用本安電池供電。在遙控操作時(shí)，信號(hào)發(fā)射器(I)發(fā)射出相應(yīng)操作信號(hào)，由光電轉(zhuǎn)換器(3)將電信號(hào)轉(zhuǎn)化成光信號(hào)，由光纜(4)進(jìn)行長距離傳輸，再由光電轉(zhuǎn)換器(3)轉(zhuǎn)換成信號(hào)接收器(2)可識(shí)別的信號(hào)，通過RS232接口輸入至可編程計(jì)算機(jī)控制器PCC(5)中，由可編程計(jì)算機(jī)控制器PCC(5)的輸出功能驅(qū)動(dòng)懸臂式掘進(jìn)機(jī)各個(gè)油缸、電機(jī)等完成各種動(dòng)作。
[0008]本發(fā)明的有益效果為:懸臂式掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)可以在1000米-2000米之外的情況下進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，可以控制懸臂式掘進(jìn)機(jī)的行走、回轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)、截割頭升降、截割臂擺速、截割頭轉(zhuǎn)速等多種動(dòng)作，操作人員無需位于環(huán)境惡劣且危險(xiǎn)的掘進(jìn)面對掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行遙控控制，可在位于遠(yuǎn)程的控制室內(nèi)結(jié)合相關(guān)的遠(yuǎn)程實(shí)景重現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行更加精確的操作。加大了安全系數(shù)，提高了生產(chǎn)效率。光纜傳輸?shù)目煽啃院芨撸瑐鬏斅窂街谐霈F(xiàn)潮濕或者高溫等不利影響的情況下仍然能正常傳輸，在掘進(jìn)工作面粉塵較大、溫度較高且濕度較高的情況下仍能正常工作，整體系統(tǒng)的功能可靠性高，由于光纜傳輸速度很快，因此實(shí)時(shí)性好，機(jī)構(gòu)簡單且維護(hù)較為方便。
【附圖說明】
[0009]圖1超視距懸臂式掘進(jìn)機(jī)遙控控制系統(tǒng)的示意圖
[0010]圖2超視距遙控遙控器示意圖
[0011]圖3光電轉(zhuǎn)換器示意圖
[0012]圖4懸臂式掘進(jìn)機(jī)電控系統(tǒng)與遙控系統(tǒng)連接圖
[0013]圖中的附圖標(biāo)記:
[0014]1:信號(hào)發(fā)射器；2:信號(hào)接收器；3:光電轉(zhuǎn)換器；4:光纜；5:可編程計(jì)算機(jī)控制器PCC;6:電磁換向閥；7:電液比例閥；8:截割電機(jī);9:油栗電機(jī)；10:電信號(hào)；11:RS232; 12:光信號(hào)；14:執(zhí)行機(jī)構(gòu)；15:遙控器按鍵；16:遙控器操縱桿；17:接線口； 18: Tx發(fā)射接口； 19: Rx接收接口； 20:電源接口； 21:指示燈;22:使能信號(hào)控制口
【具體實(shí)施方式】
:
[0015]以下結(jié)合附圖，通過控制方法的【具體實(shí)施方式】，對控制原理進(jìn)行更細(xì)致的說明，更深入的介紹本發(fā)明的技術(shù)手段及功能。本文后的附圖及實(shí)施方式僅提供參考與說明。
[0016]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖，描述了超視距懸臂式掘進(jìn)機(jī)遙控控制系統(tǒng)涉及的各個(gè)部件之間的組成關(guān)系與內(nèi)在聯(lián)系。
[0017]圖2所示為本發(fā)明所使用的超視距遙控遙控器示意圖，系統(tǒng)通過遙控器上的按鍵與操縱桿，就可以控制懸臂式掘進(jìn)機(jī)履帶、大臂、截割電機(jī)、油栗電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。
[0018]圖3所示為懸臂式掘進(jìn)機(jī)超視距遙控所需的光電轉(zhuǎn)換器的示意圖，可將輸入的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為RS232電信號(hào)輸出，也可將RS232電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，使其可以通過光纜進(jìn)行傳播。
[0019]圖4所示為懸臂式掘進(jìn)機(jī)電控系統(tǒng)與信號(hào)接收裝置的鏈接示意圖，其中標(biāo)注示意了遙控器與懸臂式掘進(jìn)機(jī)電控系統(tǒng)之間的聯(lián)系。圖中由信號(hào)接收器接收到信號(hào)發(fā)射器發(fā)射的信號(hào)，傳入至可編程計(jì)算機(jī)控制器PCC中，使可編程計(jì)算機(jī)控制器PCC發(fā)出使能信號(hào)，控制掘進(jìn)機(jī)截割電機(jī)、大臂的升降與回轉(zhuǎn)等動(dòng)作。
[0020]通過已經(jīng)成型的懸臂式掘進(jìn)機(jī)電控系統(tǒng)對掘進(jìn)機(jī)機(jī)身各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制，提出一種可以在作業(yè)機(jī)械位于能夠直接觀察的范圍之外，是視距遙控的拓展和發(fā)展，操作人員遙控設(shè)備發(fā)出的控制指令通過必要的傳輸技術(shù)，傳送到作業(yè)機(jī)械上指導(dǎo)機(jī)械完成正常作業(yè)，而作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境和機(jī)械自身的情況則需要通過一定的反饋，送回操作員處，以增強(qiáng)操作員對機(jī)械的有效控制能力。特點(diǎn)是遙控距離有一定提高，操作安全性和舒適性能夠更加完善;實(shí)現(xiàn)了視距可觀察范圍之外，其中的視距外有線遙控方式亦屬于此遙控方式之列。
[0021]通過不銹鋼和增強(qiáng)塑料件為外殼的便攜式小功率無線電發(fā)射機(jī)，防爆形式為礦用本質(zhì)安全型，采用本安電池供電，對懸臂式掘進(jìn)機(jī)電控箱中的可編程計(jì)算機(jī)控制器PCC發(fā)射信號(hào)，為實(shí)現(xiàn)綜掘工作面的少人化與無人化，進(jìn)一步提高遠(yuǎn)程遙控的距離，由于光纖傳輸?shù)乃俣瓤?、可靠性?qiáng)，因此采用長距離光纖的信號(hào)傳輸方式，操作人員遠(yuǎn)在100m至2000米的安全且環(huán)境更好的環(huán)境內(nèi)對懸臂式掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行遙控控制，同時(shí)，在進(jìn)行超視距遙控控制的同時(shí)，配套有遠(yuǎn)程情景再現(xiàn)系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)觀察懸臂式掘進(jìn)機(jī)在掘進(jìn)工作面的位置與工作狀況，及時(shí)調(diào)整不同的遙控控制信息，在懸臂式掘進(jìn)機(jī)已有的成型的電控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過信號(hào)的轉(zhuǎn)換，對掘進(jìn)機(jī)的電控系統(tǒng)發(fā)射信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)控制實(shí)現(xiàn)對綜掘工作面進(jìn)行掘進(jìn)工作的懸臂式掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行超視距遙控控制。
[0022]超視距懸臂式掘進(jìn)機(jī)遙控系統(tǒng)的運(yùn)行過程:
[0023]1.由不銹鋼和增強(qiáng)塑料件為外殼的便攜式小功率無線電發(fā)射機(jī)，防爆形式為礦用本質(zhì)安全型，采用本安電池供電的信號(hào)發(fā)射器發(fā)射出控制信號(hào)。
[0024]2.通過光電轉(zhuǎn)換器將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為可用光纜傳輸?shù)墓庑盘?hào)。
[0025]3.由信號(hào)接收器上的光電轉(zhuǎn)換器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為RS232傳輸?shù)墓庑盘?hào)，傳入至信號(hào)接收器內(nèi)。
[0026]4.信號(hào)由信號(hào)接收器傳輸至懸臂式掘進(jìn)機(jī)的電控系統(tǒng)內(nèi)，由可編程計(jì)算機(jī)控制器PCC對懸臂式掘進(jìn)機(jī)的各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。
[0027]5.通過遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，對懸臂式掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)調(diào)整懸臂式掘進(jìn)機(jī)的動(dòng)作與位置。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.超視距懸臂式掘進(jìn)機(jī)遙控控制系統(tǒng)，其特征包括:由信號(hào)發(fā)射器(I)、信號(hào)接收器(2)、光電轉(zhuǎn)換器2個(gè)(3)、光纜(4)、可編程計(jì)算機(jī)控制器PCC(5)、電磁閥、中間繼電器及輔助電路等組成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述超視距懸臂式掘進(jìn)機(jī)遙控控制系統(tǒng)，其特征在于:信號(hào)發(fā)射器(I)是一個(gè)以不銹鋼和增強(qiáng)塑料件為外殼的便攜式小功率無線電發(fā)射機(jī)，防爆形式為礦用本質(zhì)安全型，采用本安電池供電。在遙控操作時(shí)，信號(hào)發(fā)射器(I)發(fā)射出相應(yīng)操作信號(hào)，由光電轉(zhuǎn)換器(3)將電信號(hào)轉(zhuǎn)化成光信號(hào)，由光纜(4)進(jìn)行長距離傳輸，再由光電轉(zhuǎn)換器(3)轉(zhuǎn)換成信號(hào)接收器(2)可識(shí)別的電信號(hào)，輸入至可編程計(jì)算機(jī)控制器PCC(5)中，由PCC輸出功能驅(qū)動(dòng)掘進(jìn)機(jī)各個(gè)機(jī)構(gòu)完成各個(gè)動(dòng)作。
【專利摘要】本發(fā)明設(shè)計(jì)一種超視距懸臂式掘進(jìn)機(jī)遙控控制系統(tǒng)，該遙控系統(tǒng)由信號(hào)發(fā)射器、信號(hào)接收器、光電轉(zhuǎn)換器、光纜、可編程計(jì)算機(jī)控制器PCC、電磁閥、中間繼電器及輔助電路等組成，信號(hào)發(fā)射器是一個(gè)以不銹鋼和增強(qiáng)塑料件為外殼的便攜式小功率無線電發(fā)射機(jī)，防爆形式為礦用本質(zhì)安全型，采用本安電池供電。在遙控操作時(shí)，信號(hào)發(fā)射器在1000至2000米外發(fā)射出相應(yīng)操作信號(hào)，由光電轉(zhuǎn)換器將電信號(hào)轉(zhuǎn)化成光信號(hào)，由光纜進(jìn)行長距離傳輸，再由光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成接收器可識(shí)別的電信號(hào)，輸入至PCC中，由PCC輸出功能驅(qū)動(dòng)掘進(jìn)機(jī)各個(gè)機(jī)構(gòu)完成各個(gè)動(dòng)作，結(jié)合掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，可對掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)的觀察與調(diào)整。本發(fā)明具有成本低、精度高、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，可在數(shù)千米外對掘進(jìn)面的懸臂式掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行控制。
【IPC分類】E21C35/24, E21D9/10
【公開號(hào)】CN105715271
【申請?zhí)枴緾N201610285769
【發(fā)明人】吳淼, 張敏駿, 宗凱, 符世琛, 陶云飛, 賈文浩, 楊健健, 薛光輝, 瞿圓媛, 田劼
【申請人】中國礦業(yè)大學(xué)(北京)