连采机截割控制系统及其工作方法和连采机与流程

本发明涉及矿用机械技术领域，具体涉及一种连采机截割控制系统及其工作方法和连采机。

背景技术：

由于采集环境的复杂性和采集需求，现有的连采机尚未实现自动化作业，均需要操作人员在采集现场，尤其是面对采集区进行人工作业。由于采集区的粉尘大、能见度低、噪音强烈、照明差，严重影响了操作人员的身心健康和工作效率。为了解决这一问题，本申请的连采机截割控制系统提出了自动截割、仿形截割等概念，希望通过技术革新来将操作手从恶劣的环境中解放出来，实现自动化作业。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种连采机截割控制系统，以实现连采机的自动化作业。

本发明按以下技术方案实现：

一种连采机截割控制系统，包括：控制模块、与控制模块输入端相连的角度检测机构、与控制模块输出端相连的截割升降电磁阀；所述角度检测机构适于检测截割臂与底盘的夹角值，以通过控制模块获取滚筒的高度值；以及所述控制模块适于通过截割升降电磁阀控制截割臂带动滚筒在设定高度阈值内上下运动。

进一步，所述角度检测机构包括：两个双轴倾角传感器，即安装在底盘上的本体双轴倾角传感器、安装在截割臂上的截割臂双轴倾角传感器。

进一步，所述本体双轴倾角传感器的x轴与连采机底盘长度方向的中轴线水平，其y轴与连采机底盘宽度方向的中轴线水平。

进一步，所述截割臂双轴倾角传感器的x轴与连采机截割臂长度方向的中轴线水平，其y轴与连采机截割臂宽度方向的中轴线水平。

进一步，所述连采机截割控制系统还包括一人机交互显示器，其与控制模块输出端相连。

一种连采机，包括底盘、安装在底盘上的截割臂、位于截割臂上的滚筒；还包括前述的连采机截割控制系统。

一种连采机截割控制系统的工作方法，该工作方法如下：

步骤s1，设定水平基准面，即通过本体双轴倾角传感器检测底盘的角度值，并重置清零，并以此为水平基准；

步骤s2，设定高度阈值，即在控制模块中设置滚筒垂直方向的上限值，然后截割臂向下运动开始截割采集动作；

步骤s3，检测夹角值，本体双轴倾角传感器、截割臂双轴倾角传感器检测对应的夹角值并发送至控制模块；

步骤s4，控制模块计算滚筒高度值，并判断其是否小于等于下限值；

步骤s5，如果滚筒抵达卧底位置，则控制模块通过截割升降电磁阀控制截割臂带动滚筒向上运动，以使其抵达顶板位置，进行准备下一轮截割；

步骤s6，如果滚筒未抵达卧底位置，则截割臂带动滚筒继续向下运动。

进一步，在步骤5中，滚筒向上运动过程中，控制模块需要根据滚筒高度值是否大于等于上限值，依此判断滚筒是否处于顶板位置。

进一步，滚筒的高度值通过如下方式计算：先通过本体双轴倾角传感器检测底盘的角度值，并调整底盘使其角度值与初始值相同，一般为零度，即保持底盘一直处于水平状态，然后进行采集作业；此时滚筒中心距底盘表面的高度值为m+n，其中m=g*sinα，n=f*cosγ，γ=θ-90°-α；其中，g为截割臂的前端长度，f为截割臂的后端长度，θ为截割臂的前端与后端的夹角值，α为截割臂双轴倾角传感器检测截割臂的角度值。

本发明有益效果：

本发明的连采机截割控制系统先通过角度检测机构检测截割臂与底盘的夹角值，然后再根据该夹角值获取滚筒的高度值，再通过截割升降电磁阀控制截割臂带动滚筒在设定高度阈值内上下运动，实现了连采机自动截割作业，具有效率高、截割稳定、自动化程度高的优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的连采机截割控制系统的原理框图；

图2a是本发明的连采机滚筒处于顶板位置的结构示意图；

图2b是本发明的连采机滚筒处于卧底位置的结构示意图；

图3是本发明的连采机截割控制系统的工作流程图；

图4是本发明的滚筒高度的计算示意图；

图中：底盘1，截割臂2，滚筒3，角度检测机构4，本体双轴倾角传感器41，截割臂双轴倾角传感器42，截割升降电磁阀5，控制模块6，人机交互显示器7。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

如图1所示，本实施例1提供了一种连采机截割控制系统，包括：控制模块、与控制模块输入端相连的角度检测机构、与控制模块输出端相连的截割升降电磁阀；所述角度检测机构适于检测截割臂与底盘的夹角值，以通过控制模块获取滚筒的高度值；以及所述控制模块适于通过截割升降电磁阀控制截割臂带动滚筒在设定高度阈值内上下运动。

可选的，所述控制模块例如但不限于采用工控板或plc模块，以及所述工控板可以为stm32处理器为核心的工控板。

可选的，所述角度检测机构包括：两个双轴倾角传感器，即安装在底盘上的本体双轴倾角传感器、安装在截割臂上的截割臂双轴倾角传感器。

进一步，见图2a，所述本体双轴倾角传感器41的x轴与连采机底盘1长度方向的中轴线水平，其y轴与连采机底盘1宽度方向的中轴线水平，即本体双轴倾角传感器41与连采机底盘1平行设置。

进一步，见图2a，所述截割臂双轴倾角传感器42的x轴与连采机截割臂2长度方向的中轴线水平，其y轴与连采机截割臂2宽度方向的中轴线水平，即截割臂双轴倾角传感器42与连采机截割臂2平行设置。

见图3，连采机截割控制系统的具体控制流程如下：首先通过本体双轴倾角传感器检测底盘的角度值，并重置清零，并以此为水平基准；然后在控制模块中设置滚筒的设定高度阈值（可以通过人工方式将滚筒置于最高或最低点，通过截割臂双轴倾角传感器分别检测出截割臂的与底盘的夹角值，换算成设定高度阈值的上、限）；在截割采集的过程中，通过截割臂双轴倾角传感器检测出截割臂与底盘的夹角值，并发送至控制模块；控制模块根据该夹角值获取滚筒的高度值；当滚筒的高度值处于设定高度阈值的上限时，控制模块通过截割升降电磁阀控制截割臂带动滚筒向下运动，进行截割采集作业；当滚筒的高度值处于设定高度阈值的下限时，控制模块控制连采机前进，并通过截割升降电磁阀控制截割臂带动滚筒向上运动；当滚筒向上运动至设定高度阈值的上限时，控制模块控制连采机停止前进，完成一次截割循环。可以看出，本连采机截割控制系统可以实现自动截割采集作业，其截割底部基本保持同一水平，截割面平整，可以有效防止采集区坍塌，避免连采机陷入采集区，形成进退两难的情形。例如，人工作业时，由于每次截割的高度和卧底深度不固定，会导致截割底部形成连续下坡或锯齿状，造成连采机被困采集区。此外，本连采机截割控制系统还可以通过本体双轴倾角传感器使底盘始终处于与初次采集相同的水平状态。

如图4所示，本滚筒的高度值可以通过如下方式计算：先通过本体双轴倾角传感器检测底盘的角度值，并调整底盘使其角度值与初始值相同，一般为零度，即保持底盘一直处于水平状态，然后进行采集作业。此时滚筒中心距底盘表面的高度值为m+n，其中m=g*sinα，n=f*cosγ，γ=θ-90°-α；其中，g为截割臂的前端长度，f为截割臂的后端长度，θ为截割臂的前端与后端的夹角值（该夹角值为固定值），α为截割臂双轴倾角传感器检测截割臂的角度值。

本实施例1的连采机截割控制系统先通过角度检测机构检测截割臂与底盘的夹角值，然后再根据该夹角值获取滚筒的高度值，再通过截割升降电磁阀控制截割臂带动滚筒在设定高度阈值内上下运动，实现了连采机自动截割作业，具有效率高、截割稳定、自动化程度高的优点。

进一步，所述连采机截割控制系统还包括一人机交互显示器7，以用于设定相关参数（如滚筒的设定高度阈值、连采机的前进速度等）与控制系统的启停。

进一步，所述连采机截割控制系统还包括一远程控制单元，例如pc机等；

所述控制模块可以通过无线通讯模块（如4g信号、wifi等）与远程控制单元进行指令传输，以用于控制连采机进行工作。

当然，在连采机距离远程控制单元较远或无线通讯的信号较弱时，其控制模块还可通过can通讯模块将连采机的工作状态数据发送至远程控制单元。所述can通讯模块可以但不限于采用sn65hvd230drvp230can模块；所述工作状态数据包括但限于：连采机的启动/关闭数据、滚筒高度数据、水平前进数据等。

实施例2

见图2a，在实施例1的基础上，本实施例2提供了一种连采机，包括：角度检测机构4、底盘1、安装在底盘1上的截割臂2、位于截割臂2上的滚筒3；所述角度检测机构4适于检测截割臂2与底盘1的夹角值，以通过连采机截割控制系统的控制模块6控制滚筒3的运动高度。

关于连采机截割控制系统的具体结构及实施过程参见实施例1的相关论述，此处不再赘述。

实施例3

见图3，在实施例1的基础上，本实施例3提供了一种连采机截割控制系统的工作方法，所述控制系统适于根据截割臂与底盘的夹角值控制截割臂的滚筒上下运动。

连采机截割控制系统的具体控制流程包括如下步骤：步骤s1，设定水平基准面，即通过本体双轴倾角传感器检测底盘的角度值，并重置清零，并以此为水平基准；步骤s2，设定高度阈值，即在控制模块中设置滚筒垂直方向的上限值（顶板位置，如图2a所示）、下限值（卧底位置，如图2b所示），然后截割臂向下运动开始截割采集动作；步骤s3，检测夹角值，本体双轴倾角传感器、截割臂双轴倾角传感器检测对应的夹角值并发送至控制模块；步骤s4，控制模块计算滚筒高度值，并判断其是否小于等于下限值；步骤s5，如果滚筒抵达卧底位置，则控制模块通过截割升降电磁阀控制截割臂带动滚筒向上运动，以使其抵达顶板位置，进行准备下一轮截割；步骤s6，如果滚筒未抵达卧底位置，则截割臂带动滚筒继续向下运动。当然，在步骤5中，滚筒向上运动过程中，控制模块需要根据滚筒高度值是否大于等于上限值，依此判断滚筒是否处于顶板位置。

关于连采机截割控制系统的具体结构及实施过程参见实施例1的相关论述，此处不再赘述。

综上所述，本连采机截割控制系统及其工作方法和连采机通过本体双轴倾角传感器检测底盘的角度值，并以此为水平基准，可以保证连采机在截割采集的过程中底盘始终处于基本保持同一水平面上，有效避免了截割底部形成连续下坡或锯齿状，造成后续截割困难的问题；通过截割臂双轴倾角传感器检测截割臂的角度值，并通过控制模块获得滚筒的高度值，以此控制滚筒的截割高度和深度，可以保持截割面相对平整；通过人机交互显示器或远程控制单元可以使操作人员远离采集区，避免了采集环境对人体的伤害，提高了安全性。因此，本连采机截割控制系统具有效率高、截割稳定、安全系数高、自动化程度高的优点，尤其适于井下截割作业。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。