[發(fā)明專利]一種鑿巖臺車的控制系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110116195.6
• 申請日: 2021-01-28
• 公開（公告）號: CN112878981B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發(fā)明（設計）人: 劉送永;崔玉明;李思成;張德義;王愁;束正強;呂振禮;吳梓鍵;韓迪迪;孫敦凱
• 申請（專利權）人: 中國礦業(yè)大學;徐州華峰測控技術有限公司
• 主分類號: E21B44/00
• 分類號: E21B44/00;E21B7/04;E21B7/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 田凌濤

1.一種智能鑿巖臺車的控制系統(tǒng)，用于控制至少一臺智能鑿巖臺車的運作；其特征在于，包括中央控制模塊，以及一一對應分別設置于各鑿巖臺車的本機控制系統(tǒng)；

中央控制模塊包括控制中心模塊；

各本機控制系統(tǒng)結構彼此相同，各本機控制系統(tǒng)分別均包括工作單元、鑿巖臺車主控制器；

工作單元包括監(jiān)探單元、布孔單元、鉆孔單元；布孔單元，用于獲取鑿巖臺車前方的掌子面信息，進而計算打孔位置及打孔順序，生成打孔控制指令；掌子面信息包括掌子面形狀信息和尺寸信息；

控制中心模塊和各鑿巖臺車主控制器通信連接，監(jiān)探單元、布孔單元、鉆孔單元上具有其對應的控制器，各鑿巖臺車主控制器分別與其對應的監(jiān)探單元、布孔單元、鉆孔單元的控制器通信連接；

鑿巖臺車主控制器，用于通過監(jiān)探單元獲取鑿巖臺車地理位置信息、姿態(tài)信息、鑿巖臺車周圍環(huán)境信息，通過布孔單元獲取打孔控制指令，進而生成鉆臂控制指令，根據所述鉆臂控制指令控制鉆孔單元工作；鑿巖臺車主控制器，還用于獲取對應智能鑿巖臺車的工作狀態(tài)信息，將該工作狀態(tài)信息和鑿巖臺車周圍環(huán)境信息發(fā)送至控制中心模塊，控制中心模塊根據獲取的信息對鑿巖臺車進行監(jiān)控；

所述鉆孔單元，用于接收鑿巖臺車主控制器發(fā)送的鉆臂控制指令，并根據鉆臂控制指令控制鉆臂進行打孔作業(yè)，并將鉆臂的工作狀態(tài)信息實時反饋至鑿巖臺車主控制器；所述鉆孔單元包括鉆桿末端定位模塊、以及鉆臂；鉆桿末端定位模塊包括設置在鑿巖臺車車身上的激光發(fā)射與接收裝置，以及設置在鉆桿末端與激光發(fā)射與接收裝置相對應的激光反射裝置；激光發(fā)射與接收裝置包括激光測距儀，以及用于控制激光測距儀轉動的伺服電機；所述激光測距儀和伺服電機分別與鑿巖臺車主控制器通信連接；伺服電機接收鑿巖臺車主控制器發(fā)送的鉆臂控制指令，并根據鉆臂控制指令控制激光測距儀轉動至預設角度，激光測距儀發(fā)射激光然后接收激光反射裝置反射的激光，根據接收激光的結果判斷鉆桿位置是否達到預設的鉆桿位置，將判斷結果實時反饋至鑿巖臺車主控制器；

所述監(jiān)探單元，用于獲取對應鑿巖臺車的地理位置信息、鑿巖臺車的姿態(tài)信息，以及鑿巖臺車周圍環(huán)境信息并獲取鑿巖臺車周圍環(huán)境三維地圖，并將鑿巖臺車地理位置信息、姿態(tài)信息、鑿巖臺車周圍環(huán)境信息和周圍環(huán)境三維地圖發(fā)送至鑿巖臺車主控制器；所述監(jiān)探單元包括車身定位模塊、隨鉆檢測模塊、測距模塊、巷道掃描模塊；車身定位模塊、隨鉆檢測模塊、測距模塊、巷道掃描模塊分別和鑿巖臺車主控制器通信連接；車身定位模塊，用于獲取鑿巖臺車在其作業(yè)的巷道中的經緯位置及該巷道的深度信息； 隨鉆檢測模塊，用于獲取鑿巖臺車在進行鉆孔作業(yè)時鉆孔單元的狀態(tài)信息，鉆孔單元的狀態(tài)信息包括鉆孔的傾斜角和方位角、鉆孔單元中鉆具的工作扭矩、壓力和溫度信息；測距模塊，用于獲取鑿巖臺車與其作業(yè)的巷道的各巷道壁面的距離；巷道掃描模塊，用于獲取鑿巖臺車所處區(qū)域的環(huán)境信息；

所述布孔單元，被配置為自動獲取掌子面信息并繪制掌子面二維圖、自動計算生成打孔位置及打孔順序，并生成打孔控制指令；進一步的，掃描掌子面形狀并構建掌子二維圖紙，根據掌子面形狀和大小計算得出打孔數量及打孔位置，并生成打孔控制指令；所述布孔單元包括掌子面掃描模塊，掌子面掃描模塊和鑿巖臺車主控制器通信連接；所述掌子面掃描模塊用于獲取掌子面信息。

2.根據權利要求1所述的智能鑿巖臺車的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述鉆孔單元還包括自動換鉆模塊、鉆臂控制模塊；自動換鉆模塊、鉆臂控制模塊分別和鑿巖臺車主控制器通信連接；

自動換鉆模塊，用于根據鑿巖臺車主控制器發(fā)送的鉆臂控制指令，換取對應的鉆桿；

鉆臂控制模塊，用于根據鑿巖臺車主控制器發(fā)送的鉆臂控制指令，控制鉆臂移動至預設鉆點位置。

3.根據權利要求1所述的智能鑿巖臺車的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述中央控制模塊還包括智能移動設備、云端服務器；

智能移動設備、云端服務器和控制中心模塊彼此之間通信連接；控制中心模塊將各鑿巖臺車的運行狀態(tài)信息發(fā)送至移動設備和/或云端服務器。