CN104535060B - 露天矿钻机作业的定位方法及定位装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种露天矿钻机作业的定位方法及定位装置。所述定位方法包括：在钻机平台上选取A、B、O三个点，并计算A、B、O的相对位置关系数据；将钻杆安装在钻机平台上；确定待作业点P点的位置，并实时计算A、B、P的相对位置关系数据；移动钻机平台，并实时地比较A、B、O的相对位置关系数据与A、B、P的相对位置关系数据；当上述两组相对位置关系数据完全相等时，停止移动钻机平台，完成定位操作。所述定位装置包括钻机平台、钻杆、位置测量装置和数据处理装置。本发明所提供的露天矿钻机作业的定位方法及定位装置不仅能够保证定位精度，提高工作效率，同时还能够避免因自然环境影响所造成的作业遗漏情况。
Description
技术领域
本发明涉及一种露天矿钻机作业的定位方法及定位装置。
背景技术
钻机作为露天矿开采过程中的主要机械设备之一，主要功能是实现地质勘探和爆破孔位钻探。目前，在露天矿钻机作业过程中传统的定位方法是：测量队放样并在待作业位置摆放石块等标志物，由钻机司机按照标志物采用人工对点的方法进行钻孔作业。此种方法不仅不能保证定位精度，而且工作效率较低，同时受自然环境影响还会产生作业遗漏情况。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种能够实现精确定位的露天矿钻机作业的定位方法及定位装置，旨在克服现有技术的缺陷。
本发明所提供的露天矿钻机作业的定位方法包括以下步骤：
步骤100，在钻机平台上选取三个点，分别是A点、B点、O点，并计算A点、B点、O点的相对位置关系数据。
步骤200，将钻杆安装在所述钻机平台上，使所述钻杆在竖起状态时在所述钻机平台上的垂直投影点是O点。
步骤300，确定待作业点P点的位置，并实时计算A点、B点、P点的相对位置关系数据。
步骤400，移动所述钻机平台，并实时地比较A点、B点、O点的相对位置关系数据与A点、B点、P点的相对位置关系数据。
步骤500，当A点、B点、O点的相对位置关系数据与A点、B点、P点的相对位置关系数据完全相等时，停止移动所述钻机平台，完成定位操作。
优选地，所述步骤100中，A点、B点、O点的相对位置关系数据包括OA的长度、OB的长度和∠OAB的大小；所述步骤300中，A点、B点、P点的相对位置关系数据包括PA的长度、PB的长度和∠PAB的大小。
优选地，所述步骤500中，当PA＝OA、PB＝OB且∠OAB＝∠PAB时，停止移动所述钻机平台。
优选地，所述A点、B点和O点的连线形成三角形。
优选地，所述步骤300包括：
步骤310，确定待作业点P点的坐标数据。
步骤320，在所述钻机平台上的A点位置安装第一天线，通过所述第一天线实时地检测A点的坐标数据。
步骤330，在所述钻机平台上的B点位置安装第二天线，通过所述第二天线实时地检测B点的坐标数据。
步骤340，根据P点的坐标数据、A点的坐标数据、B点的坐标数据实时地计算A点、B点、P点的相对位置关系数据。
本发明所提供的露天矿钻机作业的定位装置包括：
钻机平台，所述钻机平台上设置有三个点，分别是A点、B点、O点。
钻杆，所述钻杆安装在所述钻机平台上，所述钻杆在竖起状态时在所述钻机平台上的垂直投影点是O点。
位置测量装置，所述位置测量装置用于实时地测量A点和B点的坐标数据。
数据处理装置，所述数据处理装置与所述位置测量装置通信地连接，所述数据处理装置中预设有A点、B点、O点的相对位置关系数据，以及预设有待作业点P点的坐标数据，所述数据处理装置用于根据A点、B点、P点的坐标数据实时地计算A点、B点、P点的相对位置关系数据，并将A点、B点、O点的相对位置关系数据与A点、B点、P点的相对位置关系数据进行实时地比较，输出比较结果。
优选地，所述位置测量装置包括：差分基准站；第一天线，所述第一天线安装在所述钻机平台上的A点位置，用于实时地检测A点的坐标位置，所述第一天线的信号输出端连接在所述差分基准站的网络链路上；第二天线，所述第二天线安装在所述钻机平台上的B点位置，用于实时地检测B点的坐标数据，所述第二天线的信号输出端连接在所述差分基准站的网络链路上。
优选地，所述A点、B点和O点的连线形成三角形。
优选地，所述数据处理装置是车载计算机。
采用本发明所提供的露天矿钻机作业的定位方法及定位装置，通过对A点、B点、O点的相对位置关系数据与A点、B点、P点的相对位置关系数据进行实时地比较，从而实现钻机作业的准确定位，不仅能够保证定位精度，提高工作效率，同时还能够避免因自然环境影响所造成的作业遗漏情况。
附图说明
下面将通过附图详细描述本发明中优选实施例，将有助于理解本发明的目的和优点，其中:
图1是本发明的露天矿钻机作业的定位方法的流程图；
图2是A点、B点、C点在钻机平台上的一种优选的位置关系示意图；
图3是步骤300的一种优选例；
图4是本发明的露天矿钻机作业的定位装置的一种优选实施例。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
图1是本发明的露天矿钻机作业的定位方法的流程图；图2是A点、B点、C点在钻机平台上的一种优选的位置关系示意图。结合图1和图2所示，本发明所提供的露天矿钻机作业的定位方法包括以下步骤：
步骤100，在钻机平台上选取三个点，分别是A点、B点、O点，并计算A点、B点、O点的相对位置关系数据。
步骤200，将钻杆安装在所述钻机平台3上，使所述钻杆在竖起状态时在所述钻机平台3上的垂直投影点是O点；
步骤300，确定待作业点P点的位置，并实时计算A点、B点、P点的相对位置关系数据；
步骤400，移动所述钻机平台3，并实时地比较A点、B点、O点的相对位置关系数据与A点、B点、P点的相对位置关系数据；
步骤500，当A点、B点、O点的相对位置关系数据与A点、B点、P点的相对位置关系数据完全相等时，停止移动所述钻机平台3，完成定位操作。
在步骤100中，A点、B点、O点可以在所述钻机平台上任意选取，优选地是，所述A点、B点和O点的连线形成三角形。所述A点、B点、O点的相对位置关系数据可以根据A点、B点、O点的位置进行确定，优选地，所述A点、B点、O点的相对位置关系数据包括OA的长度、OB的长度和∠OAB的大小。在A点、B点和O点确定后，可以通过本领域普通技术人员所理解的各种测量工具(如长度测量工具、角度测量工具等)进行测量，以得到A点、B点、O点的相对位置关系数据。其中，这种测量可以是人工测量，也可以通过各种已知的自动测量装置进行自动测量。
在步骤200中，所述钻杆与所述钻机平台3是固有的部件，二者之间的连接方式这里不再赘述。通过将钻杆安装在所述钻机平台3上，使所述钻杆在竖起状态时在所述钻机平台3上的垂直投影点是O点，也就是说，所述O点所对应的位置就是所述钻杆进行钻孔的位置。
在步骤300中，待作业点P点的位置是根据实际钻孔的需要进行确定，当确定了所述P点后，就可以实时地计算A点、B点、P点的相对位置关系数据。优选地，A点、B点、P点的相对位置关系数据包括PA的长度、PB的长度和∠PAB的大小。
在步骤400中，通过移动所述钻机平台3来实现钻机的定位操作，具体地，当所述钻机平台3移动时，由于所述P点的位置已经确定，因此，A点、B点、P点的相对位置关系数据在所述钻机平台3的移动过程中是不断变化的。通过实时地比较A点、B点、O点的相对位置关系数据与A点、B点、P点的相对位置关系数据，来确定O点是否与P点重合，即确定所述钻杆是否移动到了待钻孔点P点，从而实现定位。
在步骤500中，当A点、B点、O点的相对位置关系数据与A点、B点、P点的相对位置关系数据完全相等即表示O点与P点重合，即所述钻杆移动到了待钻孔点P点，此时可以停止移动钻机平台3，完成定位操作。优选地，当PA＝OA、PB＝OB且∠OAB＝∠PAB时，说明所述钻杆已经到达待钻孔点P点，此时停止移动所述钻机平台即可完成定位操作。
作为本发明的一个优选实施例，图3示出了步骤300的一种优选的实施方式。结合图1、图2和图3所示，所述步骤300包括：
步骤310，确定待作业点P点的坐标数据。其中，待作业点P的坐标数据可以通过各种已知的测量工具进行测量。
步骤320，在所述钻机平台上的A点位置安装第一天线，通过所述第一天线实时地检测A点的坐标数据。可以通过检测所述第一天线的位置来实时地反应A点的坐标数据。
步骤330，在所述钻机平台上的B点位置安装第二天线，通过所述第二天线实时地检测B点的坐标数据。可以通过检测所述第二天线的位置来实时地反应B点的坐标数据。其中所述坐标数据可以是地理坐标数据，也可以根据实际情况选用相对位置坐标数据等。
步骤340，根据P点的坐标数据、A点的坐标数据、B点的坐标数据实时地计算A点、B点、P点的相对位置关系数据。
相应地，本发明还提供了一种露天矿钻机作业的定位装置，以实现上述定位方法。图4是本发明的露天矿钻机作业的定位装置的一种优选实施例，结合图4和图2所示，该定位装置包括钻机平台3、钻杆4、位置测量装置和数据处理装置5，其中，所述位置测量装置优选地包括第一天线1、第二天线2和差分基准站7。
所述钻机平台3上设置有三个点，分别是A点、B点、O点，关于A点、B点、O点的设置可以参照上文中的描述，这里不再赘述。优选地，所述A点、B点和O点的连线形成三角形。
所述钻杆4安装在所述钻机平台3上，在进行钻孔作业时，所述钻杆4竖起，垂直于所述钻机平台3；在完成钻孔作业进行运输时，所述钻杆4可以放倒，便于运输。所述钻杆4在竖起状态时在所述钻机平台3上的垂直投影点是O点，这种设计的优点是：在定位过程中，也就是在所述钻机平台3移动的过程中，O点的位置即代表了所述钻杆4竖起时的位置，因此可以将所述钻杆4放倒进行定位操作，无需对所述钻杆4的状态(放倒或竖起)进行检测。相比于在所述钻杆4上直接安装定位装置而言，本发明所提供的定位装置可以在运输过程中实现准确的定位。
所述位置测量装置用于实时地测量A点和B点的坐标数据。所述位置测量装置优选地包括第一天线1、第二天线2和差分基准站7。其中：所述第一天线1安装在所述钻机平台3上的A点位置，用于实时地检测A点的坐标位置，所述第一天线1的信号输出端连接在所述差分基准站7的网络链路上；所述第二天线2安装在所述钻机平台3上的B点位置，用于实时地检测B点的坐标数据，所述第二天线2的信号输出端连接在所述差分基准站7的网络链路上。在图4所示的优选实施例中，所述差分基准站7通过无线网络6与所述第一天线1和所述第二天线2进行通信连接，实现数据的传输。
所述数据处理装置5与所述位置测量装置通信地连接，所述数据处理装置5中预设有A点、B点、O点的相对位置关系数据，以及预设有待作业点P点的坐标数据，所述数据处理装置5用于根据A点、B点、P点的坐标数据实时地计算A点、B点、P点的相对位置关系数据，并将A点、B点、O点的相对位置关系数据与A点、B点、P点的相对位置关系数据进行实时地比较，输出比较结果。优选地，所述数据处理装置5可以通过车载计算机实现。较佳地，所述数据处理装置5可以集成安装显示器，通过显示器来显示输出的比较结果。
在一个优选实施例中，所述数据处理装置5可以采用高性能嵌入式ARM控制板实现，并集成高精度GPS定位模块和彩色液晶触摸显示屏，通过高精度GPS定位模块与所述第一天线1和所述第二天线2进行数据通信，还可以通过显示屏显示当前钻杆4的位置和待钻点的位置，当所述钻杆4的位置(O点)与待钻点(P点)的位置重合时，则可进行钻孔作业。
采用本发明所提供的露天矿钻机作业的定位方法及定位装置，通过对A点、B点、O点的相对位置关系数据与A点、B点、P点的相对位置关系数据进行实时地比较，从而实现钻机作业的准确定位，不仅能够保证定位精度，提高工作效率，同时还能够避免因自然环境影响所造成的作业遗漏情况。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (7)
1.一种露天矿钻机作业的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤100，在钻机平台上选取三个点，分别是A点、B点、O点，并计算A点、B点、O点的相对位置关系数据；
步骤200，将钻杆安装在所述钻机平台上，使所述钻杆在竖起状态时在所述钻机平台上的垂直投影点是O点；
步骤300，确定待作业点P点的位置，并实时计算A点、B点、P点的相对位置关系数据；
步骤400，移动所述钻机平台，并实时地比较A点、B点、O点的相对位置关系数据与A点、B点、P点的相对位置关系数据；
步骤500，当A点、B点、O点的相对位置关系数据与A点、B点、P点的相对位置关系数据完全相等时，停止移动所述钻机平台，完成定位操作；
所述步骤100中，A点、B点、O点的相对位置关系数据包括OA的长度、OB的长度和∠OAB的大小；所述步骤300中，A点、B点、P点的相对位置关系数据包括PA的长度、PB的长度和∠PAB的大小；所述步骤500中，当PA＝OA、PB＝OB且∠OAB＝∠PAB时，停止移动所述钻机平台。
2.根据权利要求1所述的露天矿钻机作业的定位方法，其特征在于，所述A点、B点和O点的连线形成三角形。
3.根据权利要求1-2中任意一项所述的露天矿钻机作业的定位方法，其特征在于，所述步骤300包括：
步骤310，确定待作业点P点的坐标数据；
步骤320，在所述钻机平台上的A点位置安装第一天线，通过所述第一天线实时地检测A点的坐标数据；
步骤330，在所述钻机平台上的B点位置安装第二天线，通过所述第二天线实时地检测B点的坐标数据；
步骤340，根据P点的坐标数据、A点的坐标数据、B点的坐标数据实时地计算A点、B点、P点的相对位置关系数据。
4.一种露天矿钻机作业的定位装置，其特征在于，包括：
钻机平台，所述钻机平台上设置有三个点，分别是A点、B点、O点；
钻杆，所述钻杆安装在所述钻机平台上，所述钻杆在竖起状态时在所述钻机平台上的垂直投影点是O点；
位置测量装置，所述位置测量装置用于实时地测量A点和B点的坐标数据；
数据处理装置，所述数据处理装置与所述位置测量装置通信地连接，所述数据处理装置中预设有A点、B点、O点的相对位置关系数据，以及预设有待作业点P点的坐标数据，所述数据处理装置用于根据A点、B点、P点的坐标数据实时地计算A点、B点、P点的相对位置关系数据，并将A点、B点、O点的相对位置关系数据与A点、B点、P点的相对位置关系数据进行实时地比较，输出比较结果；
A点、B点、O点的相对位置关系数据包括OA的长度、OB的长度和∠OAB的大小；A点、B点、P点的相对位置关系数据包括PA的长度、PB的长度和∠PAB的大小；当PA＝OA、PB＝OB且∠OAB＝∠PAB时，停止移动所述钻机平台。
5.根据权利要求4所述的露天矿钻机作业的定位装置，其特征在于，所述位置测量装置包括：
差分基准站；
第一天线，所述第一天线安装在所述钻机平台上的A点位置，用于实时地检测A点的坐标位置，所述第一天线的信号输出端连接在所述差分基准站的网络链路上；
第二天线，所述第二天线安装在所述钻机平台上的B点位置，用于实时地检测B点的坐标数据，所述第二天线的信号输出端连接在所述差分基准站的网络链路上。
6.根据权利要求4所述的露天矿钻机作业的定位装置，其特征在于，所述A点、B点和O点的连线形成三角形。
7.根据权利要求4-6中任意一项所述的露天矿钻机作业的定位装置，其特征在于，所述数据处理装置是车载计算机。
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