CN108195364B - 用于锚杆钻机的作业定位系统 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种用于锚杆钻机的作业定位系统。系统包括：激光反射器，设置在锚杆钻机的推动梁后端；自动跟踪式测量仪，用于自动跟踪激光反射器，以测定与锚杆钻机的当前位置对应的理论钻孔位置、与锚杆钻机的当前角度对应的理论钻孔角度；触控显示装置，用于显示自动跟踪式测量仪测定的理论钻孔位置和理论钻孔角度。由此，施工人员通过该触控显示装置即可实时了解与锚杆钻机的当前位置、角度相对应的理论钻孔位置、理论钻孔角度，并可根据理论钻孔位置、理论钻孔角度及时将锚杆钻机的位置、角度分别调整至目标钻孔位置、目标钻孔角度，从而可提高锚杆钻机的钻孔作业的定位精度，降低超挖量，保证施工质量的统一化和标准化。
Description
技术领域
本公开涉及工程隧道领域，具体地，涉及一种用于锚杆钻机的作业定位系统。
背景技术
锚杆钻机主要用于岩土锚杆，路基、边坡治理，地下深基坑支挡，隧洞围岩稳定，预防滑坡等灾害整治，地下工程支护及高层建筑地基处理等。它在改善支护效果、降低支护成本、加快成巷速度、减少辅助运输量、减轻劳动强度、提高巷道断面利用率等方面有着十分突出的优越性。现阶段，大多是人工手动操作锚杆钻机来进行钻孔作业的，其中，钻孔位置和钻孔角度均是通过施工人员的工作经验进行的估计试作业，因此，钻孔作业的定位精度低，超挖量大，施工质量差异大。此外，通过人工方式来确定钻孔位置和钻孔角度，不但误差大，而且效率低下。
发明内容
为了解决相关技术中存在的问题，本公开提供一种用于锚杆钻机的作业定位系统。
为了实现上述目的，本公开提供一种用于锚杆钻机的作业定位系统，所述系统包括：
激光反射器，设置在锚杆钻机的推动梁后端；
自动跟踪式测量仪，用于自动跟踪所述激光反射器，以测定与所述锚杆钻机的当前位置对应的理论钻孔位置、与所述锚杆钻机的当前角度对应的理论钻孔角度；
触控显示装置，与所述自动跟踪式测量仪连接，用于显示所述自动跟踪式测量仪测定的所述理论钻孔位置和所述理论钻孔角度。
可选地，所述自动跟踪式测量仪包括以下中的一者：激光全站仪、激光跟踪仪。
可选地，所述触控显示装置还用于设定目标钻孔位置和目标钻孔角度。
可选地，所述触控显示装置还用于显示所述目标钻孔位置和所述目标钻孔角度。
可选地，所述系统还包括：
提醒装置，与所述触控显示装置连接，用于当所述理论钻孔位置与所述目标钻孔位置之间的位置偏差小于预设距离阈值，和/或所述理论钻孔角度与所述目标钻孔角度之间的角度偏差小于预设角度阈值时，进行提醒。
可选地，所述提醒装置为语音提醒器或指示灯。
可选地，所述触控显示装置包括以下中的一者：人机界面、智能终端。
可选地，所述系统还包括：
存储装置，与所述自动跟踪式测量仪连接，用于在所述锚杆钻机执行锚杆钻孔作业时，将所述自动跟踪式测量仪测定的所述理论钻孔位置、所述理论钻孔角度分别作为实际钻孔位置、实际钻孔角度进行存储。
可选地，所述系统还包括远程服务器；
所述自动跟踪式测量仪，与所述远程服务器连接，还用于将所述理论钻孔位置、所述理论钻孔角度发送至所述远程服务器；
所述远程服务器，用于接收并显示所述理论钻孔位置、所述理论钻孔角度。
可选地，所述系统还包括远程终端；
所述自动跟踪式测量仪，与所述远程终端连接，还用于将所述理论钻孔位置、所述理论钻孔角度发送至所述远程终端；
所述远程终端，用于接收并显示所述理论钻孔位置、所述理论钻孔角度。
在上述技术方案中，自动跟踪式测量仪可以通过自动跟踪设置在锚杆钻机的推动梁后端的激光反射器来准确测定与锚杆钻机的当前位置、当前角度分别对应的理论钻孔位置、理论钻孔角度，并通过触控显示装置显示该理论钻孔位置、理论钻孔角度。这样，施工人员通过该触控显示装置即可实时了解与锚杆钻机的当前位置、当前角度相对应的理论钻孔位置、理论钻孔角度，并可以根据该理论钻孔位置、理论钻孔角度及时将锚杆钻机的位置、角度分别调整至目标钻孔位置、目标钻孔角度，从而可提高锚杆钻机的钻孔作业的定位精度，降低超挖量，保证施工质量的统一化和标准化。此外，有助于施工人员快速、精准地确定出钻孔位置、钻孔角度，提升了工作效率。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是根据一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的作业定位系统的框图。
图2A是根据另一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的作业定位系统的框图。
图2B是根据另一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的作业定位系统的框图。
图3A是根据另一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的作业定位系统的框图。
图3B是根据另一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的作业定位系统的框图。
图4A是根据另一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的作业定位系统的框图。
图4B是根据另一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的作业定位系统的框图。
图5A是根据另一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的作业定位系统的框图。
图5B是根据另一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的作业定位系统的框图。
附图标记说明
10激光反射器 20自动跟踪式测量仪
30触控显示装置 40提醒装置
50存储装置 60远程服务器
70远程终端
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
图1是根据一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的作业定位系统的框图。如图1所示，该系统可以包括：激光反射器10、自动跟踪式测量仪20和触控显示装置30。
其中，激光反射器10，设置在锚杆钻机的推动梁后端，当锚杆钻机作业时，推动梁后端会根据钻孔需求移动，这样，激光反射器10也随之移动。
自动跟踪式测量仪20，可以独立于锚杆钻机而单独设置，并且它是可移动的。该自动跟踪式测量仪20可以自动跟踪上述激光反射器10，以测定与锚杆钻机的当前位置对应的理论钻孔位置、与锚杆钻机的当前角度对应的理论钻孔角度。在一种实施方式中，该自动跟踪式测量仪20可以为激光全站仪，该激光全站仪自动跟踪激光反射器10是以电荷耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)摄像技术和自动寻找瞄准技术为基础，自动进行图像判断，指挥自身照准部和望远镜的转动、寻找、瞄准、测量的全自动的跟踪测量过程，即激光全站仪能够自动照准移动的激光反射器10进行实时跟踪测量，从而可以获得该激光反射器10的位置和角度，此时，可以将上述激光全站仪测得的激光反射器10的位置作为与锚杆钻机的当前位置对应的理论钻孔位置，并将上述激光全站仪测得的激光反射器10的角度作为与锚杆钻机的当前角度对应的理论钻孔角度。
在另一种实施方式中，该自动跟踪式测量仪20还可以是激光跟踪仪，其中，该激光跟踪仪的实质是一台能激光干涉测距和自动跟踪测角测距的激光全站仪，区别之处在于该激光跟踪仪没有望远镜。该激光跟踪仪发出的激光射到上述激光反射器10上，该激光反射器10作为光学逆反射器，它会把所有沿光轴方向入射的光线沿原路反射回去，即发射到激光跟踪仪上，并且，当激光反射器10移动时，该激光跟踪仪可以调整光束方向来对准该激光反射器10，即激光跟踪仪可以持续地瞄准、跟踪并确定由移动或稳定的激光反射器10返回激光束的位置，由此，可以通过如下等式(1)来确定该激光反射器10的位置，并将该激光反射器10的位置作为与锚杆钻机的当前位置对应的理论钻孔位置：
其中，P(x,y,z)为所述激光反射器10的位置坐标；OP为所述激光跟踪仪与所述激光反射器10之间的距离；α为所述激光反射器10相对于所述激光跟踪仪的水平方位角；β为所述激光反射器10相对于所述激光跟踪仪的垂直方位角。
并且，上述激光反射器10与激光跟踪仪之间的距离OP可以通过激光跟踪仪中的激光干涉仪测量而得到；上述水平方位角α、垂直方位角β可以分别通过设置在上述激光跟踪仪上的两个角编码器来自动测量得到，并将该通过角编码器测得的水平方位角α、垂直方位角β作为与锚杆钻机的当前角度对应的理论钻孔角度。
另外，需要说明的是，上述通过激光全站仪或激光跟踪仪来测定上述理论钻孔位置和理论钻孔角度的具体方法属于本领域技术人员公知的，在本公开中不再详述。
返回图1，触控显示装置30，与上述自动跟踪式测量仪20连接，用于显示该自动跟踪式测量仪20测定的理论钻孔位置和理论钻孔角度，这样，施工人员通过该触控显示装置30即可清晰、方便地获知与锚杆钻机的当前位置对应的理论钻孔位置、与锚杆钻机的当前角度对应的理论钻孔角度，为后续的钻孔定位操作提供依据。并且，该触控显示装置30可以例如是人机界面、智能终端等。
另外，上述触控显示装置30在显示上述自动跟踪式测量仪20测定的理论钻孔位置和理论钻孔角度之前，需要先从上述自动跟踪式测量仪20获取到该理论钻孔位置、理论钻孔角度，其中，该触控显示装置30获取该理论钻孔位置、理论钻孔角度的方式可以有多种，在一种实施方式中，该触控显示装置30可以向上述自动跟踪式测量仪20发送用于获取理论钻孔位置、理论钻孔角度的请求消息，上述自动跟踪式测量仪20在接收到该请求消息时，将其测定的理论钻孔位置、理论钻孔角度发送至触控显示装置30，该触控显示装置30接收该理论钻孔位置、理论钻孔角度。
在另一种实施方式中，上述自动跟踪式测量仪20可以按照固定周期将其测定的理论钻孔位置、理论钻孔角度发送至触控显示装置30，该触控显示装置30接收该理论钻孔位置、理论钻孔角度。
当触控显示装置30接收到上述理论钻孔位置、理论钻孔角度后，显示该理论钻孔位置、理论钻孔角度。
在上述技术方案中，自动跟踪式测量仪可以通过自动跟踪设置在锚杆钻机的推动梁后端的激光反射器来准确测定与锚杆钻机的当前位置、当前角度分别对应的理论钻孔位置、理论钻孔角度，并通过触控显示装置显示该理论钻孔位置、理论钻孔角度。这样，施工人员通过该触控显示装置即可实时了解与锚杆钻机的当前位置、当前角度相对应的理论钻孔位置、理论钻孔角度，并可以根据该理论钻孔位置、理论钻孔角度及时将锚杆钻机的位置、角度分别调整至目标钻孔位置、目标钻孔角度，从而可提高锚杆钻机的钻孔作业的定位精度，降低超挖量，保证施工质量的统一化和标准化。此外，有助于施工人员快速、精准地确定出钻孔位置、钻孔角度，提升了工作效率。
另外，上述触控显示装置30还可以用于设定目标钻孔位置和目标钻孔角度，这样，即使施工环境多端变化，施工人员通过操作该触控显示装置30即可完成符合施工需求的目标钻孔位置和目标钻孔角度的设定，方便快捷。
此外，上述触控显示装置30还可以用于显示上述设定的目标钻孔位置和目标钻孔角度。即，施工人员通过该触控显示装置30不仅可以获知与锚杆钻机的当前位置、当前角度分别对应的理论钻孔位置、理论钻孔角度，也可以获知该锚杆钻机的目标钻孔位置和目标钻孔角度，这样，施工人员可以快速、直观地确定出理论钻孔位置与目标钻孔位置之间的位置偏差、以及理论钻孔角度与目标钻孔角度之间的角度偏差，为后续调整锚杆钻机的位置和角度提供理论依据，从而可以快速将锚杆钻机的位置、角度分别调整至目标钻孔位置、目标钻孔角度，提高了工作效率。
图2A是根据另一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的作业定位系统的框图。参照图2A，上述系统还可以包括：提醒装置40，与上述触控显示装置30连接，用于从该触控显示装置30获取理论钻孔位置、目标钻孔位置、理论钻孔角度以及目标钻孔角度，并且，当上述获取到的理论钻孔位置与目标钻孔位置之间的位置偏差小于预设距离阈值，和/或理论钻孔角度与目标钻孔角度之间的角度偏差小于预设角度阈值时，进行提醒。由于施工误差难以避免，因此，当上述理论钻孔位置与目标钻孔位置之间的位置偏差小于预设距离阈值，和/或理论钻孔角度与目标钻孔角度之间的角度偏差小于预设角度阈值时，可以确定此时的理论钻孔位置和/或理论钻孔角度已经达到钻孔作业的定位精度要求，此时，可以通过该提醒装置40对施工人员进行提醒，以便于施工人员及时停止调整锚杆钻机的位置、角度的操作，以进行后续的锚杆钻孔作业。
另外，如图2B所示，上述提醒装置40还可以与上述自动跟踪式测量仪20连接，即，该提醒装置40可以通过该自动跟踪式测量仪20来获取上述理论钻孔位置和理论钻孔角度，并通过上述触控显示装置30来获取上述目标钻孔位置和目标钻孔角度，之后，当上述获取到的理论钻孔位置与目标钻孔位置之间的位置偏差小于预设距离阈值，和/或理论钻孔角度与目标钻孔角度之间的角度偏差小于预设角度阈值时，进行提醒。
此外，上述的提醒装置40(如图2A、2B所示)可以例如是语音提醒器，即，当理论钻孔位置与目标钻孔位置之间的位置偏差小于预设距离阈值，和/或理论钻孔角度与目标钻孔角度之间的角度偏差小于预设角度阈值时，可以通过语音提醒的方式来提醒施工人员；或者，上述的提醒装置40还可以例如是指示灯，这样，当理论钻孔位置与目标钻孔位置之间的位置偏差小于预设距离阈值，和/或理论钻孔角度与目标钻孔角度之间的角度偏差小于预设角度阈值时，可以通过控制指示灯闪烁、或指示灯按照预设颜色进行发光等方式来提醒施工人员。
另外，需要说明的是，上述预设距离偏差、预设角度阈值可以是设定的值，也可以是默认的经验值，在本公开中不作具体限定。
图3A是根据另一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的作业定位系统的框图。参照图3A，上述系统还可以包括：存储装置50，与上述自动跟踪式测量仪20连接，可以用于在锚杆钻机执行锚杆钻孔作业时，将上述自动跟踪式测量仪20测定的理论钻孔位置、理论钻孔角度分别作为实际钻孔位置、实际钻孔角度进行存储。这样，可以实现实际钻孔位置、实际钻孔角度等数据地自动记录，便于日后查阅和工程质量追溯，从而有效地解决了钻孔数据记录依靠人工进行记录、效率低下、可溯源性差、数据可靠性差的问题，可进一步保证施工质量的统一化和标准化。
另外，可替换地，如图3B所示，上述存储装置50，与上述触控显示装置30连接，可以用于在锚杆钻机执行锚杆钻孔作业时，通过上述触控显示装置30获取上述理论钻孔位置、理论钻孔角度，具体来说，该触控显示装置30先通过上述自动跟踪式测量仪20获取到该理论钻孔位置、理论钻孔角度，并将其发送至上述存储装置50，该存储装置50接收该理论钻孔位置、理论钻孔角度。在获取到理论钻孔位置、理论钻孔角度后，存储装置50可以将该理论钻孔位置、理论钻孔角度分别作为实际钻孔位置、实际钻孔角度进行存储。
图4A是根据另一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的作业定位系统的框图。参照图4A，上述系统还可以包括：远程服务器60；上述自动跟踪式测量仪20，与该远程服务器60连接，还可以用于将理论钻孔位置、理论钻孔角度发送至该远程服务器60；该远程服务器60，可以用于接收并显示该理论钻孔位置、理论钻孔角度。这样，通过该远程服务器，不仅可以实现对施工状态的监测，而且可以对现场施工人员进行远程指导。
另外，可替换地，如图4B所示，上述系统还可以包括：远程服务器60；上述触控显示装置30，与该远程服务器60连接，还可以用于将理论钻孔位置、理论钻孔角度发送至该远程服务器60；该远程服务器60，可以用于接收并显示该理论钻孔位置、理论钻孔角度。
图5A是根据另一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的作业定位系统的框图。参照图5A，上述系统还可以包括：远程终端70；上述自动跟踪式测量仪20，与该远程终端70连接，还可以用于将上述理论钻孔位置、理论钻孔角度发送至远程终端70；该远程终端70，可以用于接收并显示该理论钻孔位置、理论钻孔角度。这样，通过该远程终端，不仅可以随时随地对施工状态进行监测，而且可以随时随地对现场施工人员进行远程指导，更加方便快捷。
另外，可替换地，如图5B所示，上述系统还可以包括：远程终端70；上述触控显示装置30，与该远程终端70连接，还可以用于将上述理论钻孔位置、理论钻孔角度发送至远程终端70；该远程终端70，可以用于接收并显示该理论钻孔位置、理论钻孔角度。
另外，为了进一步加强施工状态的远程监测，上述远程服务器60、远程终端70还可以分别与上述存储装置50连接，用于从该存储装置50获取实际钻孔位置和实际钻孔角度，并显示该实际钻孔位置、实际钻孔角度。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (7)
1.一种用于锚杆钻机的作业定位系统，其特征在于，所述系统包括：
激光反射器（10），设置在锚杆钻机的推动梁后端，当锚杆钻机作业时，所述激光反射器（10）随推动梁后端移动；
自动跟踪式测量仪（20），独立于锚杆钻机单独设置，自动照准移动的激光反射器（10）实时跟踪测量，获得所述激光反射器（10）的位置和角度，以测定与所述锚杆钻机的当前位置对应的理论钻孔位置、与所述锚杆钻机的当前角度对应的理论钻孔角度；
触控显示装置（30），与所述自动跟踪式测量仪（20）连接，用于显示所述自动跟踪式测量仪（20）测定的所述理论钻孔位置和所述理论钻孔角度，以及显示设定目标钻孔位置和目标钻孔角度，
提醒装置（40），与所述触控显示装置（30）连接，用于当所述理论钻孔位置与所述目标钻孔位置之间的位置偏差小于预设距离阈值，和/或所述理论钻孔角度与所述目标钻孔角度之间的角度偏差小于预设角度阈值时，进行提醒。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述自动跟踪式测量仪包括以下中的一者：激光全站仪、激光跟踪仪。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述提醒装置为语音提醒器或指示灯。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，所述触控显示装置（40）包括以下中的一者：人机界面、智能终端。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
存储装置（50），与所述自动跟踪式测量仪（20）连接，用于在所述锚杆钻机执行锚杆钻孔作业时，将所述自动跟踪式测量仪（20）测定的所述理论钻孔位置、所述理论钻孔角度分别作为实际钻孔位置、实际钻孔角度进行存储。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括远程服务器（60）；
所述自动跟踪式测量仪（20）与所述远程服务器（60）连接，还用于将所述理论钻孔位置、所述理论钻孔角度发送至所述远程服务器（60）；
所述远程服务器（60）用于接收并显示所述理论钻孔位置、所述理论钻孔角度。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括远程终端（70）；
所述自动跟踪式测量仪（20）与所述远程终端（70）连接，还用于将所述理论钻孔位置、所述理论钻孔角度发送至所述远程终端；
所述远程终端用于接收并显示所述理论钻孔位置、所述理论钻孔角度。
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