一種掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)測(cè)量及糾偏系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及掘進(jìn)機(jī)的行進(jìn)軌跡測(cè)量及糾偏控制，具體涉及一種掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)測(cè)量及糾偏系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]掘進(jìn)機(jī)是一種隧道掘進(jìn)的專用工程機(jī)械，現(xiàn)代掘進(jìn)機(jī)集機(jī)、電、液、傳感、信息技術(shù)于一體，具有開(kāi)挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌等功能。掘進(jìn)機(jī)已廣泛用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電隧道工程。
[0003]掘進(jìn)機(jī)作為隧道機(jī)械化掘進(jìn)中最重要的設(shè)備，其工作情況直接影響到施工質(zhì)量。實(shí)際施工中，掘進(jìn)機(jī)無(wú)論是在行走過(guò)程中還是作業(yè)過(guò)程中，其運(yùn)行軌跡總是會(huì)發(fā)生與巷道軸線偏離的問(wèn)題，在掘進(jìn)機(jī)的行進(jìn)軌跡測(cè)量及糾偏控制上，目前掘進(jìn)機(jī)使用的還是人工測(cè)量和人工手動(dòng)糾偏，由于掘進(jìn)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(duì)操作人員的經(jīng)驗(yàn)、操作技術(shù)都是嚴(yán)厲的考驗(yàn)，如果測(cè)量及糾偏的結(jié)果存在一定的偏差，那么就不能較高程度的跟設(shè)計(jì)軌跡吻合，從而影響工程質(zhì)量。
[0004]因此，一種便捷高效、運(yùn)行安全可靠、能自動(dòng)進(jìn)行測(cè)量和糾偏作業(yè)的掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)化技術(shù)亟待出現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)測(cè)量及糾偏系統(tǒng)，以達(dá)到使用便捷高效、運(yùn)行安全可靠、并能自動(dòng)進(jìn)行測(cè)量和糾偏作業(yè)的目的。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]一種掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)測(cè)量及糾偏系統(tǒng)，包括PLC控制系統(tǒng)，所述PLC控制系統(tǒng)同時(shí)與傾角傳感器、電子羅盤儀、激光指向儀、位移傳感器、人機(jī)交互模塊以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。
[0008]優(yōu)選的，所述PLC控制系統(tǒng)通過(guò)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(jī)交互模塊以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。
[0009]本發(fā)明的有益技術(shù)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(shù)，通過(guò)高精度的傾角傳感器檢測(cè)掘進(jìn)方向相對(duì)于水平面形成的俯仰角以及機(jī)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(jí)形成的方位夾角，通過(guò)這3個(gè)方向的角度測(cè)量及檢測(cè)，建立起掘進(jìn)機(jī)自身的位置坐標(biāo)，就可以確定掘進(jìn)的方向以及對(duì)方向進(jìn)行控制。PLC控制系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算分析掘進(jìn)機(jī)位置坐標(biāo)參數(shù)并和激光指向儀采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整控制，掘進(jìn)機(jī)就可以完成自動(dòng)測(cè)量及糾偏控制，大大提高掘進(jìn)作業(yè)的效率、精度和安全性。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了掘進(jìn)機(jī)作業(yè)軌在線監(jiān)視、診斷與控制功能，使操作人員遠(yuǎn)離工作面迎頭，減少了人員傷害事故，對(duì)實(shí)現(xiàn)安全、高效、精準(zhǔn)的自動(dòng)化掘進(jìn)施工作業(yè)具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
【附圖說(shuō)明】
[0011]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0012]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)連接框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0014]本發(fā)明公開(kāi)了一種掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)測(cè)量及糾偏系統(tǒng)，以達(dá)到可以完成自動(dòng)測(cè)量及糾偏控制，大大提高掘進(jìn)作業(yè)的效率、精度和安全性的目的。
[0015]本發(fā)明的構(gòu)成如圖1所示，由PLC控制系統(tǒng)、傾角傳感器、電子羅盤儀、激光指向儀、位移傳感器、人機(jī)交互模塊以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。機(jī)箱采用標(biāo)準(zhǔn)PLC控制機(jī)箱，各模塊通過(guò)通訊電纜和控制電纜連接。系統(tǒng)采用組態(tài)式軟件功能設(shè)計(jì)。
[0016]上述各模塊的功能如下:
[0017]PLC控制系統(tǒng):用于數(shù)據(jù)處理、通訊處理、信息交互、程序判斷；包括微處理器、存儲(chǔ)器、開(kāi)關(guān)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(jí)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(tǒng)的水平測(cè)量和相對(duì)于水平面的傾角變化量的測(cè)量。
[0019]電子羅盤儀:用于方向定位，內(nèi)置微處理器計(jì)算傳感器與磁北夾角，輸出串口格式數(shù)據(jù)幀?？蛇xRS485和RS422輸出。三軸磁阻傳感器測(cè)量平面地磁場(chǎng)，雙軸傾角補(bǔ)償。
[0020]激光指向儀:是以激光器為光源的發(fā)射系統(tǒng)并給出直線方向的儀器。
[0021]位移傳感器:采用數(shù)字式位移傳感器，用于檢測(cè)與掘進(jìn)機(jī)的位置在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的移動(dòng)有關(guān)的量，把各種被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將信號(hào)直接送入PLC控制系統(tǒng)。
[0022]人機(jī)交互模塊:用于數(shù)據(jù)顯示、參數(shù)設(shè)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(hào)指示燈、復(fù)歸按鈕、操作按鈕等構(gòu)成，完成鍵盤或觸摸操作響應(yīng)、菜單操作、數(shù)據(jù)顯示、與PLC控制系統(tǒng)通訊、信號(hào)指示、復(fù)歸確認(rèn)等功能。
[0023]驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu):用于輸出系統(tǒng)指令，完成自動(dòng)測(cè)量及糾偏控制。
[0024]工作時(shí):
[0025]使用傾角傳感器、電子羅盤儀同時(shí)檢測(cè)掘進(jìn)方向相對(duì)于水平面形成的俯仰角，機(jī)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(jí)形成的方位夾角，通過(guò)這3個(gè)方向的角度測(cè)量及檢測(cè)，確定掘進(jìn)機(jī)自身的三維位置坐標(biāo)，并通過(guò)通訊線將數(shù)據(jù)上送至PLC控制系統(tǒng)中。
[0026]通過(guò)激光指向儀和位移傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)確定掘進(jìn)機(jī)的運(yùn)行軌跡，并將所得數(shù)據(jù)通過(guò)通訊線將數(shù)據(jù)上送至PLC控制系統(tǒng)中。
[0027]PLC控制系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算分析掘進(jìn)機(jī)位置坐標(biāo)參數(shù)和運(yùn)行軌跡數(shù)據(jù)，確定掘進(jìn)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，若有偏差，則下發(fā)指令至驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行糾正控制。
[0028]驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)根據(jù)接收到PLC控制系統(tǒng)的下發(fā)指令，輸出控制指令來(lái)進(jìn)行糾正控制。
[0029]本發(fā)明的目的在于整合一系列現(xiàn)有的模塊，將上述模塊按照一定的工序配合以實(shí)現(xiàn)技術(shù)效果，因此，本方案的核心不在于深度挖掘每個(gè)模塊的具體原理或構(gòu)造，而在于上述所有t吳塊的運(yùn)行秩序。
[0030]本發(fā)明所提供的一種掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)測(cè)量及糾偏系統(tǒng)，采用與傾角傳感器、電子羅盤儀相匹配的定位技術(shù)，通過(guò)高精度的傾角傳感器檢測(cè)掘進(jìn)方向相對(duì)于水平面形成的俯仰角以及機(jī)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(jí)形成的方位夾角，通過(guò)這3個(gè)方向的角度測(cè)量及檢測(cè)，建立起掘進(jìn)機(jī)自身的位置坐標(biāo)，就可以確定掘進(jìn)的方向以及對(duì)方向進(jìn)行控制。PLC控制系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算分析掘進(jìn)機(jī)位置坐標(biāo)參數(shù)并和激光指向儀采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整控制，掘進(jìn)機(jī)就可以完成自動(dòng)測(cè)量及糾偏控制，大大提高掘進(jìn)作業(yè)的效率、精度和安全性。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了掘進(jìn)機(jī)作業(yè)軌在線監(jiān)視、診斷與控制功能，使操作人員遠(yuǎn)離工作面迎頭，減少了人員傷害事故，對(duì)實(shí)現(xiàn)安全、高效、精準(zhǔn)的自動(dòng)化掘進(jìn)施工作業(yè)具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
[0031]以上為對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的描述，通過(guò)對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)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(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)測(cè)量及糾偏系統(tǒng)，其特征在于，包括PLC控制系統(tǒng)，所述PLC控制系統(tǒng)同時(shí)與傾角傳感器、電子羅盤儀、激光指向儀、位移傳感器、人機(jī)交互模塊以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)測(cè)量及糾偏系統(tǒng)，所述PLC控制系統(tǒng)通過(guò)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(jī)交互模塊以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)測(cè)量及糾偏系統(tǒng)，由PLC控制系統(tǒng)、傾角傳感器、電子羅盤儀、激光指向儀、位移傳感器、人機(jī)交互模塊以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。所述的各模塊通過(guò)通訊電纜和控制電纜連接。通過(guò)定位掘進(jìn)機(jī)自身的三維位置坐標(biāo)，以及PLC控制系統(tǒng)的計(jì)算分析，掘進(jìn)機(jī)就可以完成自動(dòng)測(cè)量及糾偏控制，大大提高掘進(jìn)作業(yè)的效率、精度及安全性。
【IPC分類】G05D1/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105652866
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】丁金堂
【申請(qǐng)人】丁金堂
【公開(kāi)日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2014年11月24日