CN103256039A - 一种煤矿井下轨迹记录仪 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种地球物理勘探，特别是一种煤矿井下轨迹记录仪；所述煤矿井下轨迹记录仪，包括：包括：DSP+FPGA处理器、LCD、电源、USB接口、信号调理电路和传感器；本发明对微小的轨迹变化都能进行记录，提高了合成三维空间轨迹精度，避免了由于深度测量装置带来的误差；应用于煤矿井下钻孔轨迹测量和定向钻进的造斜精度检测，还应用于测量巷道、迎头掘进、工作面等从而扩展了应用的范围，使得轨迹数据输出到PC计算机，为其它矿井物探解析软件提供地理信息。

Description

一种煤矿井下轨迹记录仪
技术领域
本发明涉及一种地球物理勘探，特别是一种煤矿井下轨迹记录仪。
背景技术
目前市面上的轨迹仪的缺点：
1、需要配备一个外挂的深度测量装置，才可以测出轨迹仪的位移，计算出位置，轨迹仪配置一个深度测量装置给轨迹测量带来很多不方便，特别是煤矿井下，制约了很多场合的应用；
2、在推杆或钻杆上做尺度标记，每到一个标记位在主机上做一次记录，这种位移计量方式，测量精度和工作效率都会受影响；
3、深度测量装置是用光电计数，对于轨迹仪往返行径会重复计数造成误差。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种对微小的轨迹变化都能进行记录、具有更高的合成三维空间轨迹精度、可以避免由于外挂深度测量装置带来的误差的煤矿井下轨迹记录仪；所述煤矿井下轨迹记录仪可应用于煤矿井下钻孔轨迹测量和定向钻进的造斜精度检测，还可应用于测量巷道、迎头掘进、工作面等从而扩展了应用的范围，使得轨迹数据输出到PC计算机，为其它矿井物探解析软件提供地理信息。
本发明是这样实现的：一种煤矿井下轨迹记录仪，其特征在于：包括：DSP+FPGA处理器，其中：DSP完成传感器的补偿与校准，计算轨迹仪的位置和姿态角，FPGA计算某一测点在空间的位置，合成空间轨迹图输出到LCD显示；LCD，连接于DSP+FPGA处理器，显示轨迹仪整个行程的三维空间轨迹图；电源，与DSP+FPGA处理器连接，提供本质安全的供电电源；USB接口，连接在传感器与DSP+FPGA处理器之间，输出轨迹仪的空间位置数据，提供给PC计算机；信号调理电路，连接于DSP+FPGA处理器，将传感器采集到的数据转换后传送给DSP+FPGA处理器；传感器，连接于信号调理电路，输出轨迹仪三维空间的方位角、角速度、加速度和磁通量数据。
所述传感器由三轴姿态仪与三轴磁通量传感器组合构成。
所述传感器由三轴陀螺仪、三轴加速度传感器和三轴磁通量传感器组合构成。
所述电源由电池和电源保护电路，电池连接电源保护电路后再连接到DSP+FPGA处理器。
本发明具有如下优点：
1.实时计算位置和姿态角，对微小的轨迹变化都能进行记录，提高了合成三维空间轨迹精度；
2.避免了由于深度测量装置带来的误差；
3.应用于煤矿井下钻孔轨迹测量和定向钻进的造斜精度检测，还应用于测量巷道、迎头掘进、工作面等从而扩展了应用的范围；
4.将轨迹数据输出到PC计算机，为其它矿井物探解析软件提供地理信息。                          
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的煤矿井下轨迹记录仪的结构框图。
图2是本发明的煤矿井下轨迹记录仪的传感器数据采集流程图。
具体实施方式
请参阅图1，是本发明所述的一种煤矿井下轨迹记录仪，包括：DSP+FPGA处理器、LCD、电源、USB接口、信号调理电路和传感器；所述DSP+FPGA处理器与LCD、电源、USB接口和信号调理电路连接，所述信号调理电路与传感器连接；所述电源由电池和电源保护电路组成，提供本质安全电路（在正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物的电路）。
请参阅图2，是本发明所述的一种煤矿井下轨迹记录仪的传感器数据采集流程图，所述传感器由三轴陀螺仪、三轴加速度传感器和三轴磁通量传感器组合构成，ACC：表示轨迹仪X、Y、Z三轴加速度；GYRX：表示轨迹仪X、Y、Z三轴角速度；MAG：表示轨迹仪X、Y、Z三轴磁通量。用三轴陀螺仪测量方位角，计算轨迹仪的经纬度；用三轴陀螺仪的角速度传感器测量角速度，计算轨迹仪的翻滚角；用三轴加速度计测量加速度，计算轨迹仪的俯仰角；用三轴磁场计测量环境磁场，应用硬铁和软铁校准算法对在方位角进行补偿与校准，即可准确计算轨迹仪的空间位置，连续的空间位置可以合成轨迹仪整个行程的三维空间轨迹图。
所述传感器也可以由三轴姿态仪与三轴磁通量传感器组合构成。
上述煤矿井下轨迹仪适用于煤矿井下掘进测量、钻孔轨迹测量；定向钻进的造斜精度检测等领域。

Claims (4)

1.一种煤矿井下轨迹记录仪，其特征在于：包括：
DSP+FPGA处理器，其中：DSP完成传感器的补偿与校准，计算轨迹仪的位置和姿态角，FPGA计算某一测点在空间的位置，合成空间轨迹图输出到LCD显示；
LCD，连接于DSP+FPGA处理器，显示轨迹仪整个行程的三维空间轨迹图；
电源，与DSP+FPGA处理器连接，提供本质安全的供电电源；
USB接口，连接在传感器与DSP+FPGA处理器之间，输出轨迹仪的空间位置数据，提供给PC计算机；
信号调理电路，连接于DSP+FPGA处理器，将传感器采集到的数据转换后传送给DSP+FPGA处理器；
传感器，连接于信号调理电路，输出轨迹仪三维空间的方位角、角速度、加速度和磁通量数据。
2.根据权利要求1所述的煤矿井下轨迹记录仪，其特征在于：所述传感器由三轴姿态仪与三轴磁通量传感器组合构成。
3.根据权利要求1所述的煤矿井下轨迹记录仪，其特征在于：所述传感器由三轴陀螺仪、三轴加速度传感器和三轴磁通量传感器组合构成。
4.根据权利要求1所述的煤矿井下轨迹记录仪，其特征在于：所述电源由电池和电源保护电路，电池连接电源保护电路后再连接到DSP+FPGA处理器。
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