一种基于射线的掘进机导航系统
技术领域
本实用新型涉及煤矿掘进机导航技术领域，尤其涉及一种基于射线的掘进机导航系统。
背景技术
当前，巷道内掘进机在掘进过程中出现的跑偏问题是掘进巷道的关键问题，导航定向的精度直接影响了掘进巷道的平整度，掘进效率和工作质量。
现在我国地下施工的主要方式是利用激光指向仪提供导向辅助，再通过人工来加以判断，但是这样并不能准确判断掘进机是否偏离设定路线，而且在掘进过程中工作面粉尘较大，作业现场光线差，给掘进控制带来很大困难，而且工人的劳动强度大、生产效率低、巷道超截和欠截现象严重。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供一种基于射线的掘进机导航系统。
本实用新型所采取的技术方案是：
一种基于射线的掘进机导航系统，包括光线接收传感器，倾角传感器，光线射线仪，报警指示装置，信号处理模块；
所述光线接收传感器包括光线接收传感器1，光线接收传感器2，光线接收传感器3，光线接收传感器4，分别连接所述信号处理模块输入端，所述光线接收传感器1与光线接收传感器2沿掘进机前进方向安装于掘进机车顶，且二者存在高度差，所述光线接收传感器3与光线接收传感器4分别安装在掘进机尾部车体两侧；
所述倾角传感器连接信号处理模块输入端，安装于掘进机车顶；
所述光线射线仪包括光线射线仪1，光线射线仪2，分别安装在掘进机设定前进路线方向的起始点巷道顶部两侧；
所述报警指示装置连接信号处理装置的输出端，所述信号处理模块接收光线传感器、倾角传感器的输出信号与设定值进行比较，将处理结果传送至掘进机控制系统和所述报警指示装置。
所述报警指示装置包括上侧指示装置1、上侧指示装置2、下侧指示装置1、下侧指示装置2以及倾角指示装置，分别对光线接收传感器1，光线接收传感器2，光线接收传感器3，光线接收传感器4，以及倾角传感器的输出信号进行判断，当输出信号超出设定值时进行报警指示。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
掘进机在工作过程中，利用光线接收传感器以及倾角传感器进行导航，及时知道掘进机有没有偏离设定轨道，并及时进行方向调整，保证了掘进导向精准度，减少了出错率。
附图说明
图1为本实用新型实施例的基于射线的掘进机导航系统框图。
图2为本实用新型实施例的巷道掘进机的光线接收传感器以及倾角传感器的安装位置后视图。
其中1—光线接收传感器1；2—光线接受传感器2；3—光线接收传感器3；4—光线接收传感器4；
图3为本实用新型实施例的巷道掘进机的光线接收传感器以及倾角传感器的安装位置俯视图。
其中5—倾角传感器；
图4为本实用新型实施例的巷道掘进机的掘进巷道端面的光线射线框的示意图。
其中6—光线射线仪1；7—光线射线仪2；8—垂直光线射线1；9—水平光线射线；10—垂直光线射线2；
图5为本实用新型实施例的信号处理模块工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型具体实施方式加以详细的说明。
一种基于射线的掘进机导航系统，如图1所示，包括光线接收传感器，倾角传感器，光线射线仪，报警指示装置，信号处理模块；
本实施例中光线接收传感器采用光敏器件TEMT6000，倾角传感器采用GUD90，光线射线仪采用激光发射器HA366050DD；
所述光线接收传感器包括光线接收传感器1，光线接收传感器2，光线接收传感器3，光线接收传感器4，分别连接所述信号处理模块输入端，所述光线接收传感器1与光线接收传感器2沿掘进机前进方向安装于掘进机车顶，且二者存在高度差，所述光线接收传感器3与光线接收传感器4分别安装在掘进机尾部车体两侧；
所述倾角传感器连接信号处理模块输入端，安装于掘进机车顶；
所述光线射线仪包括光线射线仪1，光线射线仪2，分别安装在掘进机设定前进路线方向的起始点巷道顶部两侧；
如图4所示，在掘进巷道中，由人工测绘，在顶板安装光线射线仪，安装于左侧的光线射线仪1发出的光线射线照射到掘进巷道端面，并在巷道端面左侧照射出垂直光线射线1，在巷道端面上方照射出水平光线射线，安装于右侧的光线射线仪2发出的光线射线照射到掘进巷道端面，并在巷道端面右侧照射出垂直光线射线2，如此在掘进巷道端面形成光线射线框，确定出掘进轨道，掘进机在此光线射线框内进行工作，光线射线仪1和光线射线仪2分别照射出的垂直光线射线1和垂直光线射线2要保持平行。
所述报警指示装置连接信号处理装置的输出端，安装于掘进机控制系统，所述信号处理模块接收所述光线传感器、倾角传感器的信号进行处理，将处理结果传送至掘进机和报警指示装置。所述报警指示装置包括上侧指示装置1、上侧指示装置2、下侧指示装置1、下侧指示装置2以及倾角指示装置，分别对光线接收传感器1，光线接收传感器2，光线接收传感器3，光线接收传感器4，以及倾角传感器的输出信号进行判断，当输出信号超出设定值时进行报警指示。
如图2和图3所示，在掘进工作过程中，以掘进机前进方向为正方向，当掘进机向左偏离设定轨道时，光线接收传感器3会接收到垂直光线射线1的光线信号，报警指示装置会作出提醒。当掘进机向右偏离设定轨道时，光线接收传感器四4会接收到垂直光线射线1的光线信号，报警指示装置会作出提醒。因为掘进巷道上方的光线射线是从光线接收传感器1和光线接收传感器2中间位置照射到巷道端面的，所以当掘进机向下偏离设定轨道时，光线接收传感器1会接收到水平光线射线的信号，报警指示装置会作出提醒；当掘进机向上偏离设定轨道时，光线接收传感器2也会接收到水平光线射线的信号，报警指示装置会作出提醒。若掘进机在掘进过程中发生俯仰情况，倾角传感器就会接收到倾角信号，报警指示装置会作出提醒。这样在掘进机工作过程中，一旦掘进机超出设定轨道范围或出现俯仰现象，报警指示装置都会进行提醒，工作人员可以根据相应的报警指示装置的提醒，知道掘进机偏离的方向以及掘进机的俯仰情况，并通过掘进机的控制系统进行相应调整，从而能够实现对掘进方向及掘进姿态精准的导航定位。
如图5所示，光线接收传感器检测到的光线信号和倾角传感器检测的倾角信号都会被传输到信号处理模块中，信号处理模块同时连接报警指示装置和掘进机控制系统，当掘进机在掘进过程中发生偏离预定轨道现象时，信号处理模块会将信号传输给传感器报警指示装置，工作人员可以根据相应的作出提醒的报警指示装置及时对掘进机进行调整，从而保证掘进工作顺利完成。
以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开的实施例中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开的实施例中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
