CN111140160A - 凿岩机在位检测装置及凿岩装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种凿岩机在位检测装置及凿岩装置。凿岩机在位检测装置包括至少三个移动器、一个原点器及一个检测器；移动器被构造为布置在远离原点器的外围，以及移动器发送一无线信号到原点器；检测器被构造为安装在凿岩机，并且根据凿岩机在一单位时间内的空间位移变化发送位移信号；原点器被构造为安装在凿岩机，以及原点器根据至少三个在先的无线信号在一预置的空间坐标系中构建凿岩机的初始坐标点，并且根据位移信号捕获初始坐标点在空间坐标系中发生矢量位移后的终止坐标点，原点器根据至少三个在后的无线信号在空间坐标系中校正终止坐标点，原点器根据校正后的终止坐标点告警。

Description

凿岩机在位检测装置及凿岩装置

技术领域

本发明涉及岩土钻进领域，具体涉及一种凿岩机在位检测装置。

背景技术

凿岩机是用来开采石料的工具，其在岩层上钻凿出炮眼，便于放入炸药炸开岩石，以实现开采石料或其它石方；同时，凿岩机亦改作破坏器，通过多钻孔劈裂的方式，用来破碎混凝土、山石类的坚硬物层。

在岩土工程中广泛使用手持的气动凿岩机进行钻凿炮眼的成孔工作，炮眼的孔径一般在30-50毫米之间。

气动凿岩机在成孔时因操作员的手部抖动，或者钎尾对岩层冲击时产生的非与钎尾长度方向平行的作用分力，使气动凿岩机发生不定向的偏移，气动凿岩机在偏移后不及时复位，则会造成炮眼的孔径被不规则的扩大，以及深度与炮眼设计要求不符。

发明内容

本发明实施例至少揭露一种凿岩机在位检测装置。本装置能够对便携型的凿岩机在工作时发生的空间位移变化进行检测，并且根据检测的空间位移变化告警，保证凿岩机在成孔中不会发生较大的偏移，使炮眼的孔径深度及孔径大小符合设计要求。

为了实现上述内容，所述装置包括至少三个移动器、一原点器及一检测器；所述移动器被构造为布置在远离所述原点器的外围，以及所述移动器发送一无线信号到所述原点器；所述检测器被构造为安装在所述凿岩机，并且根据所述凿岩机在一单位时间内的空间位移变化发送位移信号；所述原点器被构造为安装在所述凿岩机，以及所述原点器根据至少三个在先的所述无线信号在一预置的空间坐标系中构建所述凿岩机的初始坐标点，并且根据所述位移信号捕获所述初始坐标点在所述空间坐标系中发生矢量位移后的终止坐标点，所述原点器根据至少三个在后的所述无线信号在所述空间坐标系中校正所述终止坐标点，所述原点器根据校正后的所述终止坐标点告警。

在本发明揭露的一些实施例中，所述原点器根据校正后的所述终止坐标点及所述初始坐标点生成在所述空间坐标系中的空间位移矢量，并且根据所述空间位移矢量告警。

在本发明揭露的一些实施例中，所述移动器包括无线发生组件，

所述无线发生组件被配置为在一初始时间点开始按照一预置的固定频率发送按序携带有编号的无线信号；所述原点器包括无线接收组件及处理单元，所述无线接收组件被配置为接收所述无线信号，并且根据所述初始时间点、所述固定频率及所述编号的组合获取所述无线信号的发送时间，以及所述无线接收组件根据所述发送时间确定发送距离；所述处理单元根据至少三个所述发送距离在所述空间坐标系中构建所述初始坐标点。

在本发明揭露的一些实施例中，所述无线发生组件包括移动处理单元及超声波发生单元；所述移动处理单元被配置为响应于所述初始时间点，并且在所述初始时间点开始后按照所述固定频率生产按序携带有所述编号的发生信号；所述超声波发生单元被配置为根据所述发生信号发送所述无线信号。所述无线接收组件包括超声波接收单元及原点处理单元；所述超声波接收单元别配置为接收所述无线信号；所述原点处理单元被配置为解调所述无线信号的所述编号，并且根据所述初始时间点、所述固定频率及所述编号的组合获取所述无线信号的所述发送时间。

在本发明揭露的一些实施例中，所述超声波发生单元为超声波发生单元；所述超声波接收单元为超声波接收单元。

在本发明揭露的一些实施例中，所述单位时间为所述固定频率的整数倍。

在本发明揭露的一些实施例中，所述移动器与所述原点器拆卸连接。

在本发明揭露的一些实施例中，所述初始时间点为所述原点器与任意所述移动器首先被拆卸的拆离时间点。

在本发明揭露的一些实施例中，所述检测器包括三轴加速度计及检测处理单元；所述三轴加速度计被配置为获取所述凿岩机在所述单位时间内的三轴加速度集；所述检测处理单元被配置为根据预置的加速度积分算法计算所述三轴加速度集在所述单位时间内的所述空间位移变化。

本发明揭露一种凿岩装置，包括凿岩机，所述凿岩机安装有凿岩机在位检测装置。

针对上述方案，本发明通过以下参照附图对揭露的示例性实施例作详细描述，亦使本发明实施例的其它特征及其优点清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为凿岩机在位检测装置的系统构架图；

图2为原点器的部分原理图；

图3为初始的空间坐标系示意图；

图4为移动器的原理图；

图5为检测器的原理图；

图6为原点器的原理图；

图7为报警单元的原理图；

图8为原点器及移动器连接时第一电阻及第二电阻构建的导通电路原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

本实施例揭露一种凿岩机在位检测装置。在图1中揭露了本实施例装置的组成，具体装置是由三个移动器、一个原点器及一个检测器组成。

本实施例的检测器及原点器共同的被构造在一第一安装部件内。安装部件作为一独立的附件，能够被可选的安装在凿岩机的机体，如手柄或机身处。三个移动器分别被构造在一第二安装部件内。三个第二安装部件与凿岩机均处在明显的分离状态，如被放置在地面或固定在墙体，并且三个第二安装部件不被放置在远离凿岩机的同一位置。

如图2及图3所示，本实施例的移动器包括超声波发生单元、移动处理单元及使能前述两个单元的移动电源单元。

移动电源单元为常规的储能器及外围电路的组合，其能够输出使超声波发生单元及移动处理单元工作在较长时间内工作在稳定状态的电压。移动处理单元能够响应于一规定的初始时间点，并且以初始时间点作为起点，按照一预先确定的固定频率生成按序携带有编号信息的发生信号，如在初始时间点后的第一个固定频率结束时，移动处理单元会生成编号信息为1的发生信号；在第二个固定频率结束时，移动处理单元会生成编号信息为2的发生信号，依此类推。超声波发生单元响应于前述携带有编号信息的发生信号，并且按照预置的功率向外广播固定频段，即传播速率恒定的超声信号。超声波发生单元每次广播的超声信号均会携带有当前发生信号的编号信息。

如图4所示，原点器包括超声波接收单元、原点处理单元及使能前述两个单元的原点电源单元。

原点电源单元为常规的储能器及外围电路的组合，其能够输出使超声波接收单元及原点处理单元工作在较长时间内工作在稳定状态的电压。超声波接收单元能够接收被广播的携带有编号信息的超声信号，并且将超声信号发送到原点处理单元。原点处理单元解调超声信号携带的编号信息，再根据编号信息确定当前超声信号是从初始时间点为起点后经过多少个固定频率后发送的，从而获取当前超声信号被超声波发生单元发送的发送时间。原点处理单元再结合已获悉的超声信号的传播速率、超声信号的接收时间及发送时间的差异，获取相应移动器及原点器之间的空间距离。

在凿岩机准备工作前处于一稳定状态时，原点器根据三个移动器的空间距离，以自身为中心构建初始的空间坐标系，此时空间坐标系的原点为起始坐标点。

如图5所示，检测器包括三轴加速度计及检测处理单元。在初始的空间坐标系构建后凿用户操作手持的岩机进入工作状态，此时三轴加速度计获取凿岩机在一单位时间内的三轴加速度集，并且发送三轴加速度集到检测处理单元。检测处理单元利用常规的加速度积分算法计算凿岩机的三轴位移，以获取凿岩机在单位时间内的空间位移变化。同时，检测处理单元根据空间位移变化生成一位移信号，并且发送位移信号到原点处理单元。

原处理单元在接收到位移信号后，根据起始坐标点在空间坐标系中捕获终止坐标点；此后，在接收到一在后的位移信号后，根据在先的终止坐标点在空间坐标系中捕获在后的终止坐标点。

同时，本实施例前述的单位时间为固定频率的整数倍。在原点处理单元捕获一终止坐标点时会再次获取三个移动器与原点器之间当前的空间距离，此后通过三个当前的空间距离来对当前的终止坐标点的坐标位置进行校正。

优选的，原点处理单元根据三个当前的空间距离在空间坐标系中确定一校正坐标点，再获取校正坐标点及终止坐标点的均值坐标，为校正后的终止坐标点。

原点处理单元获取校正后的终止坐标点及起始坐标点之间的空间位移矢量，或者校正的一在先终止坐标点及校正后的一在后终止坐标点的空间位移矢量。

原点处理单元根据预置的至少一个阈值对空间位移矢量进行判断，如判断空间位移矢量的线性距离或角度是否在规定范围，并且原点处理单元在空间位移矢量不满足阈值时通过一些方式对用户告警，以提醒用户，凿岩机当前是否发生超乎规定的偏移等。

如图6及图7所示，原点器包括LED报警单元，声光报警单元包括开关电路及串联在开关电路的LED。原点处理单元在空间位移矢量超过前述的阈值后生成报警信号，开关电路根据报警信号导通LED及原点电源单元。

进一步的，第一安装部件及三个第二安装部件能够拆卸连接。前述的初始时间点在第一安装部件及第二安装部件分离时，同时被三个移动处理单元及一个原点处理单元设置。当然，本实施例关注的是凿岩机在位检测装置的系统设计，第一安装部件与凿岩机的安装形式，第一安装部件及任意第二安装部件的安装形式，在本实施例中不作限定，可以是卡扣固定、套接等多种形式中的一种或多种。

在图8具体说明，在第一安装部件设置有第一触点对，在第二安装部件分别设置有第二触点对。第一安装部件内置有第一电阻R1，第一电阻R1的两端分别与第一电点对耦接，第二安装部件内置有第二电阻R2，第二电阻R2的两端分别与第二触点对耦接。三个第二安装部件在与第一安装部件连接时，三个第二触点对并联的连接，三个第二触点对的一触点均与第一触点的一触点连接，另一触点接地。第一触点相对第二触点的另一触点与原点电源单元耦接。

那么第一电阻R1、三个第二电阻R2及原点电源单元构成一分压电路。原点处理单元通过检测第一电阻R1是否存在压降，来判断第一安装部件及任意一个第二安装部件是否分离，以确定初始时间点。同时，移动处理单元通过检测第二电阻R2是否存在压降，来判断第一安装部件及任意一个第二安装部件是否分离，以确定初始时间点。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种凿岩机在位检测装置，其特征在于，

所述装置包括至少三个移动器、一个原点器及一个检测器；

所述移动器被构造为布置在远离所述原点器的外围，以及所述移动器发送一无线信号到所述原点器；

所述检测器被构造为安装在所述凿岩机，并且根据所述凿岩机在一单位时间内的空间位移变化发送位移信号；

所述原点器被构造为安装在所述凿岩机，以及所述原点器根据至少三个在先的所述无线信号在一预置的空间坐标系中构建所述凿岩机的初始坐标点，并且根据所述位移信号捕获所述初始坐标点在所述空间坐标系中发生矢量位移后的终止坐标点，所述原点器根据至少三个在后的所述无线信号在所述空间坐标系中校正所述终止坐标点，所述原点器根据校正后的所述终止坐标点告警。

2.如权利要求1所述的凿岩机在位检测装置，其特征在于，

所述原点器根据校正后的所述终止坐标点及所述初始坐标点生成在所述空间坐标系中的空间位移矢量，并且根据所述空间位移矢量告警。

3.如权利要求1所述的凿岩机在位检测装置，其特征在于，

所述移动器包括无线发生组件，

所述无线发生组件被配置为在一初始时间点开始按照一预置的固定频率发送按序携带有编号的无线信号；

所述原点器包括无线接收组件及处理单元，

所述无线接收组件被配置为接收所述无线信号，并且根据所述初始时间点、所述固定频率及所述编号的组合获取所述无线信号的发送时间，以及所述无线接收组件根据所述发送时间确定发送距离；

所述处理单元根据至少三个所述发送距离在所述空间坐标系中构建所述初始坐标点。

4.如权利要求3所述的凿岩机在位检测装置，其特征在于，

所述无线发生组件包括移动处理单元及超声波发生单元；

所述移动处理单元被配置为响应于所述初始时间点，并且在所述初始时间点开始后按照所述固定频率生产按序携带有所述编号的发生信号；

所述超声波发生单元被配置为根据所述发生信号发送所述无线信号。

所述无线接收组件包括超声波接收单元及原点处理单元；

所述超声波接收单元别配置为接收所述无线信号；

所述原点处理单元被配置为解调所述无线信号的所述编号，并且根据所述初始时间点、所述固定频率及所述编号的组合获取所述无线信号的所述发送时间。

5.如权利要求4所述的凿岩机在位检测装置，其特征在于，

所述超声波发生单元为超声波发生单元；所述超声波接收单元为超声波接收单元。

6.如权利要求3所述的凿岩机在位检测装置，其特征在于，

所述单位时间为所述固定频率的整数倍。

7.如权利要求2所述的凿岩机在位检测装置，其特征在于，

所述移动器与所述原点器拆卸连接。

8.如权利要求6所述的凿岩机在位检测装置，其特征在于，

所述初始时间点为所述原点器与任意所述移动器首先被拆卸的拆离时间点。

9.如权利要求1所述的凿岩机在位检测装置，其特征在于，

所述检测器包括三轴加速度计及检测处理单元；

所述三轴加速度计被配置为获取所述凿岩机在所述单位时间内的三轴加速度集；

所述检测处理单元被配置为根据预置的加速度积分算法计算所述三轴加速度集在所述单位时间内的所述空间位移变化。

10.一种凿岩装置，包括凿岩机，其特征在于，所述凿岩机安装有所述凿岩机在位检测装置。

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