專利名稱：掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制系統(tǒng)和控制方法、掘進(jìn)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械控制技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制系統(tǒng)和控制方法、一種掘進(jìn)機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，掘進(jìn)機(jī)在進(jìn)行截割操作時(shí)，人們大多數(shù)關(guān)注的是掘進(jìn)機(jī)的空間位姿，使掘進(jìn)機(jī)沿著中心線行駛，但在相關(guān)技術(shù)方案中，對(duì)于掘進(jìn)機(jī)的位姿控制，需要使用安裝在掘進(jìn)機(jī)之外的裝置，并且隨著掘進(jìn)工作的進(jìn)行，需要不斷對(duì)該裝置進(jìn)行位置的改變，浪費(fèi)了大量的時(shí)間和人力。另外，除了掘進(jìn)機(jī)的位姿控制，對(duì)于掘進(jìn)機(jī)進(jìn)尺距離的測(cè)量方面的研究還很少。無(wú)法了解到工人的工作效率，對(duì)采煤量產(chǎn)生了一定的影響。因此，需要一種新的掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制技術(shù)，可以控制掘進(jìn)機(jī)沿預(yù)定線路行駛，還可以對(duì)掘進(jìn)的效率進(jìn)行掌握和控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是基于上述問題，提出了一種新的掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制技術(shù)，可以控制掘進(jìn)機(jī)沿預(yù)定線路行駛，還可以對(duì)掘進(jìn)的效率進(jìn)行掌握和控制。有鑒于此，本發(fā)明提出了一種掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制系統(tǒng)，包括第一測(cè)距單元，在所述掘進(jìn)機(jī)將要進(jìn)行掘進(jìn)動(dòng)作之前，獲取所述掘進(jìn)機(jī)距離前進(jìn)方向上的煤壁的第一距離，在所述掘進(jìn)機(jī)完成所述掘進(jìn)動(dòng)作之后，獲取所述掘進(jìn)機(jī)距離所述煤壁的第二距離；處理單元， 根據(jù)所述第一距離和所述第二距離獲取所述掘進(jìn)動(dòng)作對(duì)應(yīng)的進(jìn)尺距離。在該技術(shù)方案中，掘進(jìn)機(jī)每次進(jìn)行掘進(jìn)動(dòng)作時(shí)，都是先行駛到目標(biāo)位置，然后進(jìn)行掘進(jìn)，完成后再前進(jìn)。因此，在每次進(jìn)行掘進(jìn)動(dòng)作的前后，通過對(duì)掘進(jìn)機(jī)將要進(jìn)行掘進(jìn)和完成了掘進(jìn)動(dòng)作的煤壁進(jìn)行測(cè)距后，比如掘進(jìn)前的距離的hl，掘進(jìn)后的距離為h2，則可以計(jì)算出本次掘進(jìn)動(dòng)作的進(jìn)尺距離h = h2_hl。其中，掘進(jìn)機(jī)在對(duì)煤壁進(jìn)行掘進(jìn)動(dòng)作時(shí)，需要接收來(lái)自掘進(jìn)機(jī)上的主控器的信號(hào)，比如在需要進(jìn)行掘進(jìn)動(dòng)作時(shí)，會(huì)接收到啟動(dòng)信號(hào)，在需要停止掘進(jìn)動(dòng)作時(shí)，會(huì)接收到停止信號(hào)，因此，第一測(cè)距單元通過同時(shí)接收該啟動(dòng)信號(hào)或停止信號(hào)，以判斷掘進(jìn)機(jī)是否將要開始或已經(jīng)停止掘進(jìn)動(dòng)作，并在判斷結(jié)果為是的情況下，分別獲取掘進(jìn)機(jī)距離前進(jìn)方向上的煤壁之間的第一距離和第二距離。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地,還包括計(jì)時(shí)單元，用于記錄所述掘進(jìn)機(jī)處于啟動(dòng)狀態(tài)的時(shí)間；以及所述處理單元還用于根據(jù)所述進(jìn)尺距離和所述處于啟動(dòng)狀態(tài)的時(shí)間，計(jì)算預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的掘進(jìn)工作量。在該技術(shù)方案中，通過對(duì)時(shí)間和進(jìn)尺數(shù)據(jù)的同時(shí)記錄，可以了解到一定時(shí)間內(nèi)的施工距離，從而掌握工人的工作量，控制和提高工作效率。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，還包括第二測(cè)距單元，用于對(duì)掘進(jìn)機(jī)與巷道側(cè)壁之間的實(shí)時(shí)距離進(jìn)行測(cè)量，生成實(shí)時(shí)距離信號(hào)；比較單元，用于接收來(lái)自所述第二測(cè)距單元的所述實(shí)時(shí)距離信號(hào)，解析出對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)距離，并將所述實(shí)時(shí)距離與預(yù)設(shè)的距離范圍進(jìn)行比較；以及所述處理單元還用于接收來(lái)自所述比較單元的比較結(jié)果，在所述比較結(jié)果為所述實(shí)時(shí)距離超出所述距離范圍的情況下，向所述掘進(jìn)機(jī)的控制裝置發(fā)送控制信號(hào)，對(duì)所述掘進(jìn)機(jī)的位姿進(jìn)行調(diào)整。在該技術(shù)方案中，掘進(jìn)機(jī)行駛的巷道的寬度是基本保持不變的，因此，通過使得掘進(jìn)機(jī)與巷道的側(cè)壁的距離不變，即可確保掘進(jìn)機(jī)沿著預(yù)定線路行駛。當(dāng)然，為了適應(yīng)實(shí)際情況下，巷道的寬度不可能達(dá)到完全不變，因此加入了一定范圍內(nèi)的距離誤差。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述第二測(cè)距單元包括至少一個(gè)測(cè)距裝置，用于對(duì)至少一面所述巷道側(cè)壁進(jìn)行所述實(shí)時(shí)距離的獲取。在該技術(shù)方案中，最少通過一個(gè)測(cè)距裝置， 即可實(shí)現(xiàn)對(duì)掘進(jìn)機(jī)的行駛線路的控制，而如果增加了更多的要求，比如使得掘進(jìn)機(jī)沿巷道的中心線行駛，則使用兩個(gè)或更多的測(cè)距裝置，從而達(dá)到更好的控制效果。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述第一測(cè)距單元和所述第二測(cè)距單元包括激光測(cè)距儀、超聲波測(cè)距儀和/或紅外測(cè)距儀。在該技術(shù)方案中，如果同時(shí)使用多個(gè)測(cè)距裝置，則每個(gè)測(cè)距裝置的類型顯然均可以進(jìn)行自由選擇。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，還提出了一種掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制方法，包括步驟202， 在所述掘進(jìn)機(jī)將要進(jìn)行掘進(jìn)動(dòng)作之前，獲取所述掘進(jìn)機(jī)距離前進(jìn)方向上的煤壁的第一距離；步驟204，在所述掘進(jìn)機(jī)完成所述掘進(jìn)動(dòng)作之后，獲取所述掘進(jìn)機(jī)距離所述煤壁的第二距離；以及步驟206，根據(jù)所述第一距離和所述第二距離獲取所述掘進(jìn)動(dòng)作對(duì)應(yīng)的進(jìn)尺距離。在該技術(shù)方案中，掘進(jìn)機(jī)每次進(jìn)行掘進(jìn)動(dòng)作時(shí)，都是先行駛到目標(biāo)位置，然后進(jìn)行掘進(jìn)，完成后再前進(jìn)。因此，在每次進(jìn)行掘進(jìn)動(dòng)作的前后，通過對(duì)掘進(jìn)機(jī)將要進(jìn)行掘進(jìn)和完成了掘進(jìn)動(dòng)作的煤壁進(jìn)行測(cè)距后，比如掘進(jìn)前的距離的hl，掘進(jìn)后的距離為h2，則可以計(jì)算出本次掘進(jìn)動(dòng)作的進(jìn)尺距離h = h2-hl。其中，掘進(jìn)機(jī)在對(duì)煤壁進(jìn)行掘進(jìn)動(dòng)作時(shí)，需要接收來(lái)自掘進(jìn)機(jī)上的主控器的信號(hào)，比如在需要進(jìn)行掘進(jìn)動(dòng)作時(shí)，會(huì)接收到啟動(dòng)信號(hào)，在需要停止掘進(jìn)動(dòng)作時(shí)，會(huì)接收到停止信號(hào)，因此，第一測(cè)距單元通過同時(shí)接收該啟動(dòng)信號(hào)或停止信號(hào)，以判斷掘進(jìn)機(jī)是否將要開始或已經(jīng)停止掘進(jìn)動(dòng)作，并在判斷結(jié)果為是的情況下，分別獲取掘進(jìn)機(jī)距離前進(jìn)方向上的煤壁之間的第一距離和第二距離。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，還包括記錄所述掘進(jìn)機(jī)處于啟動(dòng)狀態(tài)的時(shí)間；根據(jù)所述進(jìn)尺距離和所述處于啟動(dòng)狀態(tài)的時(shí)間，計(jì)算預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的掘進(jìn)工作量。在該技術(shù)方案中，通過對(duì)時(shí)間和進(jìn)尺數(shù)據(jù)的同時(shí)記錄，可以了解到一定時(shí)間內(nèi)的施工距離，從而掌握工人的工作量，控制和提高工作效率。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，還包括測(cè)量掘進(jìn)機(jī)與巷道側(cè)壁之間的實(shí)時(shí)距離；在所述實(shí)時(shí)距離超出預(yù)設(shè)的距離范圍時(shí)，對(duì)所述掘進(jìn)機(jī)的位姿進(jìn)行對(duì)應(yīng)的調(diào)整。在該技術(shù)方案中，掘進(jìn)機(jī)行駛的巷道的寬度是基本保持不變的，因此，通過使得掘進(jìn)機(jī)與巷道的側(cè)壁的距離不變，即可確保掘進(jìn)機(jī)沿著預(yù)定線路行駛。當(dāng)然，為了適應(yīng)實(shí)際情況下，巷道的寬度不可能達(dá)到完全不變，因此加入了一定范圍內(nèi)的距離誤差。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述步驟202具體包括利用至少一個(gè)測(cè)距裝置對(duì)至少一面所述巷道側(cè)壁進(jìn)行所述實(shí)時(shí)距離的獲取。在該技術(shù)方案中，最少通過一個(gè)測(cè)距裝置， 即可實(shí)現(xiàn)對(duì)掘進(jìn)機(jī)的行駛線路的控制，而如果增加了更多的要求，比如使得掘進(jìn)機(jī)沿巷道的中心線行駛，則使用兩個(gè)或更多的測(cè)距裝置，從而達(dá)到更好的控制效果。
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在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述測(cè)距裝置包括激光測(cè)距儀、超聲波測(cè)距儀和/ 或紅外測(cè)距儀。在該技術(shù)方案中，如果同時(shí)使用多個(gè)測(cè)距裝置，則每個(gè)測(cè)距裝置的類型顯然均可以進(jìn)行自由選擇。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，還提出了一種掘進(jìn)機(jī)，包括如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制系統(tǒng)。通過以上技術(shù)方案，可以控制掘進(jìn)機(jī)沿預(yù)定線路行駛，還可以對(duì)掘進(jìn)的效率進(jìn)行掌握和控制。


圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制系統(tǒng)的框圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制方法的流程圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的掘進(jìn)機(jī)的框圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制方法的具體流程圖；圖6A至圖6B示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的掘進(jìn)機(jī)的示意圖。
具體實(shí)施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來(lái)實(shí)施，因此，本發(fā)明并不限于下面公開的具體實(shí)施例的限制。圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制系統(tǒng)的框圖。如圖I所示，根據(jù)本發(fā)明的掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制系統(tǒng)100，包括第一測(cè)距單元102， 在掘進(jìn)機(jī)將要進(jìn)行掘進(jìn)動(dòng)作之前，獲取掘進(jìn)機(jī)距離前進(jìn)方向上的煤壁的第一距離，在掘進(jìn)機(jī)完成掘進(jìn)動(dòng)作之后，獲取掘進(jìn)機(jī)距離煤壁的第二距離；處理單元106，根據(jù)第一距離和第二距離獲取掘進(jìn)動(dòng)作對(duì)應(yīng)的進(jìn)尺距離。在該技術(shù)方案中，掘進(jìn)機(jī)每次進(jìn)行掘進(jìn)動(dòng)作時(shí)，都是先行駛到目標(biāo)位置，然后進(jìn)行掘進(jìn)，完成后再前進(jìn)。因此，在每次進(jìn)行掘進(jìn)動(dòng)作的前后，通過對(duì)掘進(jìn)機(jī)將要進(jìn)行掘進(jìn)和完成了掘進(jìn)動(dòng)作的煤壁進(jìn)行測(cè)距后，比如掘進(jìn)前的距離的hl，掘進(jìn)后的距離為h2，則可以計(jì)算出本次掘進(jìn)動(dòng)作的進(jìn)尺距離h = h2-hl。其中，掘進(jìn)機(jī)在對(duì)煤壁進(jìn)行掘進(jìn)動(dòng)作時(shí)，需要接收來(lái)自掘進(jìn)機(jī)上的主控器的信號(hào)，比如在需要進(jìn)行掘進(jìn)動(dòng)作時(shí)，會(huì)接收到啟動(dòng)信號(hào)，在需要停止掘進(jìn)動(dòng)作時(shí)，會(huì)接收到停止信號(hào)，因此，第一測(cè)距單元通過同時(shí)接收該啟動(dòng)信號(hào)或停止信號(hào)，以判斷掘進(jìn)機(jī)是否將要開始或已經(jīng)停止掘進(jìn)動(dòng)作，并在判斷結(jié)果為是的情況下，分別獲取掘進(jìn)機(jī)距離前進(jìn)方向上的煤壁之間的第一距離和第二距離。在上述技術(shù)方案中，還包括計(jì)時(shí)單元108,用于記錄掘進(jìn)機(jī)處于啟動(dòng)狀態(tài)的時(shí)間；以及處理單元106還用于根據(jù)進(jìn)尺距離和處于啟動(dòng)狀態(tài)的時(shí)間，計(jì)算預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的掘進(jìn)工作量。在該技術(shù)方案中，通過對(duì)時(shí)間和進(jìn)尺數(shù)據(jù)的同時(shí)記錄，可以了解到一定時(shí)間內(nèi)的施工距離，從而掌握工人的工作量，控制和提高工作效率。
在上述技術(shù)方案中，還包括第二測(cè)距單元103，用于對(duì)掘進(jìn)機(jī)與巷道側(cè)壁之間的實(shí)時(shí)距離進(jìn)行測(cè)量，生成實(shí)時(shí)距離信號(hào)；比較單元105，用于接收來(lái)自第二測(cè)距單元103的實(shí)時(shí)距離信號(hào)，解析出對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)距離，并將實(shí)時(shí)距離與預(yù)設(shè)的距離范圍進(jìn)行比較；處理單元106，用于接收來(lái)自比較單元105的比較結(jié)果，在比較結(jié)果為實(shí)時(shí)距離超出距離范圍的情況下，向掘進(jìn)機(jī)的控制裝置發(fā)送控制信號(hào)，對(duì)掘進(jìn)機(jī)的位姿進(jìn)行調(diào)整。在該技術(shù)方案中，掘進(jìn)機(jī)行駛的巷道的寬度是基本保持不變的，因此，通過使得掘進(jìn)機(jī)與巷道的側(cè)壁的距離不變，即可確保掘進(jìn)機(jī)沿著預(yù)定線路行駛。當(dāng)然，為了適應(yīng)實(shí)際情況下，巷道的寬度不可能達(dá)到完全不變，因此加入了一定范圍內(nèi)的距離誤差。在上述技術(shù)方案中，第二測(cè)距單元103包括至少一個(gè)測(cè)距裝置，用于對(duì)至少一面巷道側(cè)壁進(jìn)行實(shí)時(shí)距離的獲取。在該技術(shù)方案中，最少通過一個(gè)測(cè)距裝置，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)掘進(jìn)機(jī)的行駛線路的控制，而如果增加了更多的要求，比如使得掘進(jìn)機(jī)沿巷道的中心線行駛，則使用兩個(gè)或更多的測(cè)距裝置，從而達(dá)到更好的控制效果。在上述技術(shù)方案中，第一測(cè)距單元102和第二測(cè)距單元103包括激光測(cè)距儀、超聲波測(cè)距儀和/或紅外測(cè)距儀。在該技術(shù)方案中，如果同時(shí)使用多個(gè)測(cè)距裝置，則每個(gè)測(cè)距裝置的類型顯然均可以進(jìn)行自由選擇。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制方法的流程圖。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制方法，包括步驟202，在掘進(jìn)機(jī)將要進(jìn)行掘進(jìn)動(dòng)作之前，獲取掘進(jìn)機(jī)距離前進(jìn)方向上的煤壁的第一距離；步驟204，在掘進(jìn)機(jī)完成掘進(jìn)動(dòng)作之后，獲取掘進(jìn)機(jī)距離煤壁的第二距離；以及步驟206，根據(jù)第一距離和第二距離獲取掘進(jìn)動(dòng)作對(duì)應(yīng)的進(jìn)尺距離。在該技術(shù)方案中，掘進(jìn)機(jī)每次進(jìn)行掘進(jìn)動(dòng)作時(shí)，都是先行駛到目標(biāo)位置，然后進(jìn)行掘進(jìn)，完成后再前進(jìn)。因此，在每次進(jìn)行掘進(jìn)動(dòng)作的前后，通過對(duì)掘進(jìn)機(jī)將要進(jìn)行掘進(jìn)和完成了掘進(jìn)動(dòng)作的煤壁進(jìn)行測(cè)距后，比如掘進(jìn)前的距離的hl，掘進(jìn)后的距離為h2，則可以計(jì)算出本次掘進(jìn)動(dòng)作的進(jìn)尺距離h = h2-hl。其中，掘進(jìn)機(jī)在對(duì)煤壁進(jìn)行掘進(jìn)動(dòng)作時(shí)，需要接收來(lái)自掘進(jìn)機(jī)上的主控器的信號(hào)，比如在需要進(jìn)行掘進(jìn)動(dòng)作時(shí)，會(huì)接收到啟動(dòng)信號(hào)，在需要停止掘進(jìn)動(dòng)作時(shí)，會(huì)接收到停止信號(hào)，因此，第一測(cè)距單元通過同時(shí)接收該啟動(dòng)信號(hào)或停止信號(hào)，以判斷掘進(jìn)機(jī)是否將要開始或已經(jīng)停止掘進(jìn)動(dòng)作，并在判斷結(jié)果為是的情況下，分別獲取掘進(jìn)機(jī)距離前進(jìn)方向上的煤壁之間的第一距離和第二距離。在上述技術(shù)方案中，還包括記錄掘進(jìn)機(jī)處于啟動(dòng)狀態(tài)的時(shí)間；根據(jù)進(jìn)尺距離和處于啟動(dòng)狀態(tài)的時(shí)間，計(jì)算預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的掘進(jìn)工作量。在該技術(shù)方案中，通過對(duì)時(shí)間和進(jìn)尺數(shù)據(jù)的同時(shí)記錄，可以了解到一定時(shí)間內(nèi)的施工距離，從而掌握工人的工作量，控制和提
高工作效率。在上述技術(shù)方案中，還包括測(cè)量掘進(jìn)機(jī)與巷道側(cè)壁之間的實(shí)時(shí)距離；在實(shí)時(shí)距離超出預(yù)設(shè)的距離范圍時(shí)，對(duì)掘進(jìn)機(jī)的位姿進(jìn)行對(duì)應(yīng)的調(diào)整。在該技術(shù)方案中，掘進(jìn)機(jī)行駛的巷道的寬度是基本保持不變的，因此，通過使得掘進(jìn)機(jī)與巷道的側(cè)壁的距離不變，即可確保掘進(jìn)機(jī)沿著預(yù)定線路行駛。當(dāng)然，為了適應(yīng)實(shí)際情況下，巷道的寬度不可能達(dá)到完全不變，因此加入了一定范圍內(nèi)的距離誤差。在上述技術(shù)方案中，步驟202具體包括利用至少一個(gè)測(cè)距裝置對(duì)至少一面巷道側(cè)壁進(jìn)行實(shí)時(shí)距離的獲取。在該技術(shù)方案中，最少通過一個(gè)測(cè)距裝置，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)掘進(jìn)機(jī)的行駛線路的控制，而如果增加了更多的要求，比如使得掘進(jìn)機(jī)沿巷道的中心線行駛，則使用兩個(gè)或更多的測(cè)距裝置，從而達(dá)到更好的控制效果。在上述技術(shù)方案中，測(cè)距裝置包括激光測(cè)距儀、超聲波測(cè)距儀和/或紅外測(cè)距儀。在該技術(shù)方案中，如果同時(shí)使用多個(gè)測(cè)距裝置，則每個(gè)測(cè)距裝置的類型顯然均可以進(jìn)行自由選擇。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的掘進(jìn)機(jī)的框圖。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的掘進(jìn)機(jī)300，包括如圖I所示的掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制系統(tǒng) 100，其中，掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制系統(tǒng)100，包括第一測(cè)距單元102，在掘進(jìn)機(jī)將要進(jìn)行掘進(jìn)動(dòng)作之前，獲取掘進(jìn)機(jī)距離前進(jìn)方向上的煤壁的第一距離，在掘進(jìn)機(jī)完成掘進(jìn)動(dòng)作之后，獲取掘進(jìn)機(jī)距離煤壁的第二距離；處理單元106，根據(jù)第一距離和第二距離獲取掘進(jìn)動(dòng)作對(duì)應(yīng)的進(jìn)尺距離。在該技術(shù)方案中，掘進(jìn)機(jī)每次進(jìn)行掘進(jìn)動(dòng)作時(shí)，都是先行駛到目標(biāo)位置，然后進(jìn)行掘進(jìn)，完成后再前進(jìn)。因此，在每次進(jìn)行掘進(jìn)動(dòng)作的前后，通過對(duì)掘進(jìn)機(jī)將要進(jìn)行掘進(jìn)和完成了掘進(jìn)動(dòng)作的煤壁進(jìn)行測(cè)距后，比如掘進(jìn)前的距離的hl，掘進(jìn)后的距離為h2，則可以計(jì)算出本次掘進(jìn)動(dòng)作的進(jìn)尺距離h = h2-hl。其中，掘進(jìn)機(jī)在對(duì)煤壁進(jìn)行掘進(jìn)動(dòng)作時(shí)，需要接收來(lái)自掘進(jìn)機(jī)上的主控器的信號(hào)，比如在需要進(jìn)行掘進(jìn)動(dòng)作時(shí)，會(huì)接收到啟動(dòng)信號(hào)，在需要停止掘進(jìn)動(dòng)作時(shí)，會(huì)接收到停止信號(hào)，因此，第一測(cè)距單元通過同時(shí)接收該啟動(dòng)信號(hào)或停止信號(hào)，以判斷掘進(jìn)機(jī)是否將要開始或已經(jīng)停止掘進(jìn)動(dòng)作，并在判斷結(jié)果為是的情況下，分別獲取掘進(jìn)機(jī)距離前進(jìn)方向上的煤壁之間的第一距離和第二距離。在上述技術(shù)方案中，還包括計(jì)時(shí)單元108,用于記錄掘進(jìn)機(jī)處于啟動(dòng)狀態(tài)的時(shí)間；以及處理單元106還用于根據(jù)進(jìn)尺距離和處于啟動(dòng)狀態(tài)的時(shí)間，計(jì)算預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的掘進(jìn)工作量。在該技術(shù)方案中，通過對(duì)時(shí)間和進(jìn)尺數(shù)據(jù)的同時(shí)記錄，可以了解到一定時(shí)間內(nèi)的施工距離，從而掌握工人的工作量，控制和提高工作效率。在上述技術(shù)方案中，還包括第二測(cè)距單元103，用于對(duì)掘進(jìn)機(jī)與巷道側(cè)壁之間的實(shí)時(shí)距離進(jìn)行測(cè)量，生成實(shí)時(shí)距離信號(hào)；比較單元105，用于接收來(lái)自第二測(cè)距單元103的實(shí)時(shí)距離信號(hào)，解析出對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)距離，并將實(shí)時(shí)距離與預(yù)設(shè)的距離范圍進(jìn)行比較；處理單元106，用于接收來(lái)自比較單元105的比較結(jié)果，在比較結(jié)果為實(shí)時(shí)距離超出距離范圍的情況下，向掘進(jìn)機(jī)的控制裝置發(fā)送控制信號(hào)，對(duì)掘進(jìn)機(jī)的位姿進(jìn)行調(diào)整。在該技術(shù)方案中，掘進(jìn)機(jī)行駛的巷道的寬度是基本保持不變的，因此，通過使得掘進(jìn)機(jī)與巷道的側(cè)壁的距離不變，即可確保掘進(jìn)機(jī)沿著預(yù)定線路行駛。當(dāng)然，為了適應(yīng)實(shí)際情況下，巷道的寬度不可能達(dá)到完全不變，因此加入了一定范圍內(nèi)的距離誤差。在上述技術(shù)方案中，第二測(cè)距單元103包括至少一個(gè)測(cè)距裝置，用于對(duì)至少一面巷道側(cè)壁進(jìn)行實(shí)時(shí)距離的獲取。在該技術(shù)方案中，最少通過一個(gè)測(cè)距裝置，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)掘進(jìn)機(jī)的行駛線路的控制，而如果增加了更多的要求，比如使得掘進(jìn)機(jī)沿巷道的中心線行駛，則使用兩個(gè)或更多的測(cè)距裝置，從而達(dá)到更好的控制效果。在上述技術(shù)方案中，第一測(cè)距單元102和第二測(cè)距單元103包括激光測(cè)距儀、超聲波測(cè)距儀和/或紅外測(cè)距儀。在該技術(shù)方案中，如果同時(shí)使用多個(gè)測(cè)距裝置，則每個(gè)測(cè)距裝置的類型顯然均可以進(jìn)行自由選擇。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制系統(tǒng)400，包括第一測(cè)距儀402和第二測(cè)距儀404，用于測(cè)量掘進(jìn)機(jī)與巷道側(cè)壁之間的距離。如果希望掘進(jìn)機(jī)能夠按照預(yù)設(shè)的線路，比如與巷道一側(cè)保持Im的距離進(jìn)行行駛，或是在每段路程上，與巷道一側(cè)保持預(yù)設(shè)的、變化的距離，比如在一些路段上為lm，在一些路段上為I. 5m，則可以只使用一個(gè)測(cè)距儀。如果希望在不了解巷道的具體參數(shù)的情況下，希望掘進(jìn)機(jī)能夠保持在巷道的中心線上進(jìn)行行駛，則至少需要上述兩個(gè)測(cè)距儀，同時(shí)對(duì)巷道的兩側(cè)進(jìn)行測(cè)距，從而能夠保證掘進(jìn)機(jī)沿巷道中心線行駛。當(dāng)然，如果能夠事先得知巷道的各個(gè)部位的寬度數(shù)值，則顯然只使用一個(gè)測(cè)距儀也可以使得掘進(jìn)機(jī)沿巷道中心線行駛。同時(shí)，為了獲取掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)量，還可以設(shè)置第三測(cè)距儀406，測(cè)量其與掘進(jìn)機(jī)前進(jìn)方向上的煤壁的距離。具體而言，由于掘進(jìn)機(jī)在進(jìn)行掘進(jìn)動(dòng)作時(shí)，總是需要先前進(jìn)到目標(biāo)位置，然后開始掘進(jìn)，待掘進(jìn)動(dòng)作完成后，再前進(jìn)至下一個(gè)目標(biāo)位置，因此，可以通過在掘進(jìn)機(jī)到達(dá)目標(biāo)位置后，但進(jìn)行掘進(jìn)動(dòng)作之前，通過第三測(cè)距儀406進(jìn)行測(cè)距，得到第一距離， 在這一次的掘進(jìn)動(dòng)作完成后，再通過第三測(cè)距儀406進(jìn)行測(cè)距，得到第二距離，則可以得知本次掘進(jìn)動(dòng)作的進(jìn)尺距離為第二距離與第一距離的數(shù)值之差，當(dāng)然，具體的處理過程，需要由處理裝置，如圖中的可編程控制器410進(jìn)行。在上述三個(gè)測(cè)距儀得到測(cè)量參數(shù)后，經(jīng)過隔離保護(hù)模塊408輸入至可編程控制器 410，該可編程控制器410，一方面通過對(duì)第三測(cè)距儀406的數(shù)值進(jìn)行如上述過程的處理后， 得到進(jìn)尺量，并通過顯示器416進(jìn)行顯示；另一方面，通過對(duì)第一測(cè)距儀402和第二測(cè)距儀 404測(cè)量得到的數(shù)值進(jìn)行分析，判斷出當(dāng)前掘進(jìn)機(jī)的空間位姿，并根據(jù)預(yù)設(shè)的行駛線路，生成對(duì)應(yīng)的調(diào)整信號(hào)，并輸入至左右行走電子閥418，對(duì)掘進(jìn)機(jī)的行駛進(jìn)行控制。另外，用戶可以通過遙控器發(fā)射器412對(duì)掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行遙控控制，掘進(jìn)機(jī)上的遙控器接收器414可以接收相應(yīng)的控制信號(hào)，并輸入至可編程控制器410中進(jìn)行分析處理，從而做出相應(yīng)的反應(yīng)。用戶還可以通過按鈕操作箱及外部開關(guān)量420，對(duì)掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行控制，生成的控制信號(hào)將通過CAN總線隔離器422輸入至可編程控制器410進(jìn)行分析處理，從而做出相應(yīng)的反應(yīng)。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制方法的具體流程圖。如圖5所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制方法的具體流程包括步驟502，測(cè)距儀對(duì)側(cè)壁距離進(jìn)行檢測(cè)，可以僅測(cè)量對(duì)一邊側(cè)壁的距離，而如果希望掘進(jìn)機(jī)行駛在巷道的中心線上，則在無(wú)法得知巷道的全部寬度信息的情況下，需要至少兩個(gè)測(cè)距儀，分別測(cè)量掘進(jìn)機(jī)與巷道兩側(cè)的距離。步驟504，該步驟可以在步驟502的同時(shí)進(jìn)行。在掘進(jìn)機(jī)每進(jìn)行一個(gè)掘進(jìn)動(dòng)作之前，利用測(cè)距儀對(duì)掘進(jìn)機(jī)前方煤壁的距離的檢測(cè)。步驟506，在掘進(jìn)機(jī)完成每一個(gè)掘進(jìn)動(dòng)作之后，利用測(cè)距儀對(duì)掘進(jìn)機(jī)前方的煤壁再次進(jìn)行距離檢測(cè)。步驟508，對(duì)步驟504和步驟506兩次獲取的距離信號(hào)進(jìn)行處理；以及，由步驟502 獲取的距離信號(hào)，得到掘進(jìn)機(jī)的當(dāng)前位姿。步驟510，通過掘進(jìn)機(jī)的當(dāng)前位姿和預(yù)設(shè)位姿，對(duì)掘進(jìn)機(jī)的行駛路徑進(jìn)行調(diào)整，然后返回步驟502，繼續(xù)進(jìn)行距離測(cè)量和位姿調(diào)整。步驟512，假定步驟504得到的距離為hl，步驟506得到的距離為h2，則本次掘進(jìn)動(dòng)作的進(jìn)尺量為h = h2_hl。步驟514，可以進(jìn)行掘進(jìn)的同時(shí)進(jìn)行計(jì)時(shí)，從而可以得到單位時(shí)間內(nèi)的進(jìn)尺量，或是一段時(shí)間內(nèi)的進(jìn)尺量，進(jìn)而得知在該段時(shí)間內(nèi)的工作量或工作效率，然后返回步驟504， 繼續(xù)進(jìn)行進(jìn)尺量的測(cè)量。圖6A至圖6B示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的掘進(jìn)機(jī)的示意圖。如圖6A所示，掘進(jìn)機(jī)602在巷道604中行駛的過程中，如果希望掘進(jìn)機(jī)602沿預(yù)設(shè)路徑進(jìn)行行駛，則需要控制掘進(jìn)機(jī)602與巷道604的側(cè)壁的距離。如果巷道寬度較為一致，可以僅對(duì)掘進(jìn)機(jī)602與巷道604的一側(cè)側(cè)壁進(jìn)行距離進(jìn)行控制，比如與第一側(cè)壁606的距離。此時(shí)，可以通過按照在掘進(jìn)機(jī)602上的第一測(cè)距儀 610，對(duì)掘進(jìn)機(jī)602與第一側(cè)壁606之間的距離進(jìn)行測(cè)量，得到第一距離612。那么，只要使得第一距離612按照預(yù)設(shè)的數(shù)值進(jìn)行保持或變化，即可確保掘進(jìn)機(jī)602的行駛線路。當(dāng)然，巷道604的寬度往往并不相等，而是在變化中，并且不可預(yù)料，在這種情況下，如果希望掘進(jìn)機(jī)602能夠沿巷道604的中心線行駛，將是比較好的解決方案。此時(shí)需要至少兩個(gè)測(cè)距儀分別對(duì)兩側(cè)側(cè)壁進(jìn)行測(cè)距。具體地，通過第一測(cè)距儀610測(cè)量得到掘進(jìn)機(jī) 602與第一側(cè)壁606之間的第一距離612，通過第二測(cè)距儀614測(cè)量得到掘進(jìn)機(jī)602與第二側(cè)壁608之間的第二距離616，則通過保持第一距離612與第二距離616之間的數(shù)值相等或近似相等，則可以保證掘進(jìn)機(jī)602沿巷道604的中心線進(jìn)行行駛。同時(shí)，還可以對(duì)掘進(jìn)機(jī)602的掘進(jìn)動(dòng)作的進(jìn)尺距離進(jìn)行獲取，具體地，通過安裝在掘進(jìn)機(jī)602上的第三測(cè)距儀618，對(duì)掘進(jìn)機(jī)602與其前進(jìn)方向上的前方煤壁619進(jìn)行測(cè)距。在掘進(jìn)機(jī)602行駛到目標(biāo)位置后，將要開始一次掘進(jìn)動(dòng)作之前，通過第三測(cè)距儀 618，測(cè)量得到與前方煤壁619之間的距離為第三距離620。如圖6B所示，當(dāng)本次掘進(jìn)動(dòng)作完成后，利用第三測(cè)距儀618再次測(cè)量得到掘進(jìn)機(jī) 602與前方煤壁619之間的距離為第四距離622，然后掘進(jìn)機(jī)602再行駛至下一次掘進(jìn)動(dòng)作的目標(biāo)位置。那么，本次掘進(jìn)動(dòng)作的進(jìn)尺距離=第四距離622-第三距離620。再通過在掘進(jìn)的同時(shí)對(duì)時(shí)間進(jìn)行測(cè)量，則可以得到掘進(jìn)機(jī)602的掘進(jìn)量和掘進(jìn)效率。以上結(jié)合附圖詳細(xì)說明了本發(fā)明的技術(shù)方案，考慮到相關(guān)技術(shù)中，對(duì)掘進(jìn)機(jī)的位姿控制較為繁瑣，因此，本發(fā)明提供了一種掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制系統(tǒng)和控制方法、一種掘進(jìn)機(jī)，可以控制掘進(jìn)機(jī)沿預(yù)定線路行駛，還可以對(duì)掘進(jìn)的效率進(jìn)行掌握和控制。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括第一測(cè)距單元，在所述掘進(jìn)機(jī)將要進(jìn)行掘進(jìn)動(dòng)作之前，獲取所述掘進(jìn)機(jī)距離前進(jìn)方向上的煤壁的第一距離，在所述掘進(jìn)機(jī)完成所述掘進(jìn)動(dòng)作之后，獲取所述掘進(jìn)機(jī)距離所述煤壁的第二距離；處理單元，根據(jù)所述第一距離和所述第二距離獲取所述掘進(jìn)動(dòng)作對(duì)應(yīng)的進(jìn)尺距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括計(jì)時(shí)單元，用于記錄所述掘進(jìn)機(jī)處于啟動(dòng)狀態(tài)的時(shí)間；以及所述處理單元還用于根據(jù)所述進(jìn)尺距離和所述處于啟動(dòng)狀態(tài)的時(shí)間，計(jì)算預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的掘進(jìn)工作量。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括第二測(cè)距單元，用于對(duì)掘進(jìn)機(jī)與巷道側(cè)壁之間的實(shí)時(shí)距離進(jìn)行測(cè)量，生成實(shí)時(shí)距離信號(hào);比較單元，用于接收來(lái)自所述第二測(cè)距單元的所述實(shí)時(shí)距離信號(hào)，解析出對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)距離，并將所述實(shí)時(shí)距離與預(yù)設(shè)的距離范圍進(jìn)行比較；以及所述處理單元還用于接收來(lái)自所述比較單元的比較結(jié)果，在所述比較結(jié)果為所述實(shí)時(shí)距離超出所述距離范圍的情況下，向所述掘進(jìn)機(jī)的控制裝置發(fā)送控制信號(hào)，對(duì)所述掘進(jìn)機(jī)的位姿進(jìn)行調(diào)整。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第二測(cè)距單元包括至少一個(gè)測(cè)距裝置，用于對(duì)至少一面所述巷道側(cè)壁進(jìn)行所述實(shí)時(shí)距離的獲取。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一測(cè)距單元和所述第二測(cè)距單元包括激光測(cè)距儀、超聲波測(cè)距儀和/或紅外測(cè)距儀。
6.一種掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制方法，其特征在于，包括步驟202，在所述掘進(jìn)機(jī)將要進(jìn)行掘進(jìn)動(dòng)作之前，獲取所述掘進(jìn)機(jī)距離前進(jìn)方向上的煤壁的第一距離；步驟204，在所述掘進(jìn)機(jī)完成所述掘進(jìn)動(dòng)作之后，獲取所述掘進(jìn)機(jī)距離所述煤壁的第二距離；以及步驟206，根據(jù)所述第一距離和所述第二距離獲取所述掘進(jìn)動(dòng)作對(duì)應(yīng)的進(jìn)尺距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制方法，其特征在于，還包括記錄所述掘進(jìn)機(jī)處于啟動(dòng)狀態(tài)的時(shí)間；根據(jù)所述進(jìn)尺距離和所述處于啟動(dòng)狀態(tài)的時(shí)間，計(jì)算預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的掘進(jìn)工作量。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制方法，其特征在于，還包括測(cè)量掘進(jìn)機(jī)與巷道側(cè)壁之間的實(shí)時(shí)距離；在所述實(shí)時(shí)距離超出預(yù)設(shè)的距離范圍時(shí)，對(duì)所述掘進(jìn)機(jī)的位姿進(jìn)行對(duì)應(yīng)的調(diào)整。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制方法，其特征在于，還包括利用至少一個(gè)測(cè)距裝置對(duì)至少一面所述巷道側(cè)壁進(jìn)行所述實(shí)時(shí)距離的獲取。
10.一種掘進(jìn)機(jī)，其特征在于，包括如權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制系統(tǒng)，包括第一測(cè)距單元，在掘進(jìn)機(jī)將要進(jìn)行掘進(jìn)動(dòng)作之前，獲取掘進(jìn)機(jī)距離前進(jìn)方向上的煤壁的第一距離，在掘進(jìn)機(jī)完成掘進(jìn)動(dòng)作之后，獲取掘進(jìn)機(jī)距離煤壁的第二距離；處理單元，根據(jù)第一距離和第二距離獲取掘進(jìn)動(dòng)作對(duì)應(yīng)的進(jìn)尺距離。相應(yīng)地，本發(fā)明還提出了一種掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)控制方法和一種掘進(jìn)機(jī)。通過本發(fā)明的技術(shù)方案，可以控制掘進(jìn)機(jī)沿預(yù)定線路行駛，還可以對(duì)掘進(jìn)的效率進(jìn)行掌握和控制。
文檔編號(hào)E21C35/24GK102587911SQ201210060659
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者付曉, 劉洋, 崔玲玲 申請(qǐng)人:三一重型裝備有限公司