[發明專利]一種掘進鑿巖臺車鉆孔自動定位裝置及方法

有效

• 申請號: 201510746622.3
• 申請日: 2015-11-04
• 公開（公告）號: CN105257274B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 吳憶文
• 申請（專利權）人: 杭州聽物科技有限公司;上海綠鉆機械有限公司
• 主分類號: E21B44/00
• 分類號: E21B44/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發明公開了一種掘進鑿巖臺車鉆孔自動定位裝置及方法；該裝置包括：開孔扶持器；測距傳感器，確定掘進鑿巖臺車、推進梁與工作巷道面的位置關系；推進梁定位器；置于靠幫油缸、伸縮油缸、俯仰油缸、補償油缸、舉升油缸上的位移傳感器；置于旋轉油缸上的角度傳感器；激光指向部件；交互顯示終端，用于數據的顯示、布孔模式的選擇和設置；控制器，接收命令驅動液壓閥，控制油缸的行程，通過傳感器的測量數據計算推進梁的位置及姿態，最終確定鉆頭的位置；手柄，用于控制臺車作業。本發明裝置根據布孔模式實現鉆孔自動定位，提高了鑿巖臺車的自動化程度，降低了對操作工人的技術要求，提高了巷道作業的效率，以及鉆桿、鉆頭的使用壽命。

技術領域

本發明涉及機電一體化領域，尤其涉及一種掘進鑿巖臺車鉆孔自動定位裝置及方法。

背景技術

巷道鑿巖開采經歷人工挖鑿、風動工具、半自動化臺車、到全自動化臺車的局面。其中半自動化臺車在成本效率方面最優，但是鉆孔定位的效率低，制約設備效能的更大發揮。因此，能實現鉆孔自動定位，尤其是精度要求較高的巷道中心區域的鉆孔自動定位，人工輔助完成鉆孔工作，極大提高效率、節省人工成本、降低對操作工的技術能力要求。在成本增加不多的情況下，自動化程度大大提高，這樣的升級產品具有廣泛的市場前景。

發明內容

針對掘進鑿巖臺車鉆孔位置，人工操作精確定位不易，自動定位技術與應用缺乏的現狀，本發明提供了一種掘進鑿巖臺車鉆孔自動定位裝置及方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種掘進鑿巖臺車鉆孔自動定位方法，該方法包括鑿巖臺車在巷道中的定位方法和巷道面鉆孔的定位方法。

掘進鑿巖臺車在巷道內的定位，在推進梁位置已經初始設定的情況下，根據安裝在推進梁前端的測距傳感器，通過交互顯示終端查看測距傳感器與巷道面的距離；根據交互顯示終端提示確定鑿巖臺車是否移動到合適位置；這樣可以避免鑿巖過程中的二次移動鑿巖臺車。

巷道面上鉆孔的定位，是通過計算鉆頭的位置得到的，而鉆頭安裝在推進梁前端，由推進梁驅動；推進梁是通過安裝在液壓油缸外部或內部的位移傳感器、拉繩傳感器、激光測距傳感器等測量行程，通過鉆臂結構的幾何關系，把油缸的行程轉換為安裝在推進梁上鉆頭的位置。

自動定位是根據布孔模式設定的目標位置，或激光指向部件指向的目標位置，和當前鉆頭位置的差值，控制液壓閥驅動油缸行程或轉動一定角度，使鉆頭向目標位置移動運動，最終自動定位到目標位置。

目標孔位的設定，通過交互顯示終端人工設定；或機器安裝時預置的布孔模式的孔位設定；或用電腦的設計工具中完成布孔設計，由存儲介質存儲，再由顯示終端讀入的布孔模式的設定值；這些孔位設定方式可供操作人員選擇。

目標孔位的設定，還可以通過激光指向部件指向的位置確定，通過這樣的孔位設定方式組成布孔模式，存入顯示終端，供操作人員使用。

控制器，采集傳感器數據，并與交換顯示終端通信，接收顯示終端的控制命令，接收操作手柄的指令，完成各種動作控制。

開孔扶釬器、推進梁定位器，在開孔作業時，巷道面與鉆頭有一定的傾斜角度(非接近直角)，這種情況下，開孔困難，在沖擊力作用下鉆頭位置會發生偏移。開孔扶釬器和推進梁定位器保證了開孔的容易，及孔位的精度。

激光指向部件，在布孔模式的孔位不適用實際場景時，尤其靠幫孔的定位，激光指向部件啟動工作，推進梁鉆頭就會跟蹤激光光斑的移動，進行布孔作業。

本發明自動布孔實施的過程如下：

在巷道面布孔時，控制器根據從交互顯示終端接收到的布孔模式的相關參數，并控制液壓閥，驅動油缸，帶動鉆臂，使推進梁移動到巷道面的目標位置；根據測距傳感器的距離，使開孔扶持器剛好接觸巷道面；完成孔的定位。