CN113669011A - 牙轮钻机水平调平的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于牙轮钻机支顶的水平找正技术领域，尤其是涉及一种牙轮钻机水平调平的方法，其特征在于如下步骤：（1）设备安装；（2）倾角传感器采集倾角传感器X轴和Y轴正负方向的角度正负值，代表当前牙轮钻机平台的水平面位置；（3）实测方法；（4）异常信息及安全保障。本发明主要应用中精度电流输出型双轴倾角传感器、超声波雷达测距仪，中央控制系统进行数据信息的采集和反馈，设计一种新的方法进行水平找正，可方便地显示出牙轮钻机倾斜的角度，又能准确控制牙轮钻机纵向、横向水平的水平，快捷地完成牙轮钻机水平调试稳平工作，有效地提高了钻机的工作效率，降低设备故障，提高钻具使用寿命，实现智能自动找正。
Description
技术领域
本发明属于牙轮钻机支顶的水平找正技术领域，尤其是涉及一种牙轮钻机水平调平的方法。
背景技术
目前，采矿设备远程遥控、自动化、无人化建设主要集中在无人驾驶卡车、铲运机、凿台车等，在露天矿山牙轮钻机全部作业过程智能化自主作业系统研究方面是个空白。牙轮钻机自动调平技术在市面上有个别矿山尝试使用的相关报道，主要是单纯采用倾角传感器和PLC控制四个液压千斤顶完成调平工作的。这样的工作方法虽然使压轮钻机完成了自动调平工作，但是因为不能实时监测牙轮平台高度容易出现牙轮千斤顶过高或过低的问题；支顶过高会牙轮钻孔时平台不摇摆不定，容易造成钻杆受损或震动过大牙轮损害。
发明内容
本发明的目的是提供一种牙轮钻机水平找正的创新方法，快捷地完成牙轮钻机水平调试稳平工作，提高钻机的工作效率及钻具使用寿命，实现无人化智能自动找正。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：
本发明的牙轮钻机水平调平的方法，其特征在于如下步骤：
（1）设备安装：倾角传感器、超声波雷达、中央控制器、牙轮钻机采集控制PLC、差分移动站、移动站定位天线盘、移动站电台天线、液压系统压力传感器；
（2）倾角传感器采集倾角传感器X轴和Y轴正负方向的角度正负值，代表当前牙轮钻机平台的水平面位置；超声波雷达采集高度值，反应当前牙轮钻机平台的高度位置；差分移动站、移动站定位天线盘、移动站电台天线采集牙轮钻机GPS坐标高程值；
以上数据由各传感器传输给牙轮钻机采集控制PLC，再传输给中央控制器，中央控制器集成水平调平智能算法，智能算法对采集数据进行解析计算将液压泵和四个千斤顶的控制逻辑信息下发到牙轮钻机采集控制PLC，牙轮钻机采集控制PLC作为下位机完成液压泵启停控制和四个千斤顶的伸缩控制；
（3）实测方法：
a）、记录牙轮钻机水平调平初始状态下的倾角传感器纵轴、横轴对应的角度正负关系值；
b）、倾角传感器的水平面和安装标准的水平进行比较，确定倾角传感器X轴和Y轴正负方向对应的角度值最小的一个象限，并确定其对应的千斤顶位置进行顶伸支顶；
c）、当倾角传感器返回的数据解析值发生变化时，表示千斤顶已经着地，停止顶伸支顶；然后依次顶伸其余三个千斤顶，同理每当倾角传感器数据发生变化时就停止；
d）、重复步骤b），当倾角传感器实时水平和标准水平夹角与初始水平夹角反向时，表示支顶高度已经高于牙轮钻机高度，根据角度计算提升水平的高度，高度于0.1～0.2米停止；然后以此为基准依次调整其他方向的支顶高度；
e）、其他支顶高度依据倾角传感器与标准水平面的夹角调整支顶的高度，夹角为正则降低高度进行回落；夹角为负则升高进行顶伸支顶；直至达到水平误差范围内，即可实现自动调平；
（4）异常信息及安全保障：第一次支顶时水平方向达不到反向超过则报警；牙轮钻机调平过程中，以GPS高精度定位设备的高程值变化范围来进一步验证超声波雷达数据的准确性，防止千斤顶的过高顶伸。
本发明的优点：
本发明的牙轮钻机水平调平的方法，主要应用中精度电流输出型双轴倾角传感器（双轴分别对应纵向、横向水平方向）、超声波雷达测距仪，中央控制系统进行数据信息的采集和反馈，设计一种新的方法进行水平找正；本方法既可方便地显示出牙轮钻机倾斜的角度，又能准确控制牙轮钻机纵向、横向水平的水平，快捷地完成牙轮钻机水平调试稳平工作，有效地提高了钻机的工作效率，降低设备故障，提高钻具使用寿命，实现智能自动找正，无需人工干预；牙轮钻机整个水平找正过程不需要人工参与，减少了人工浪费，大大提高了工作效率及钻具使用寿命，降低了日常维护成本。
附图说明
图1为本发明的系统拓扑图。
图2为本发明的倾角传感器装置图。
图3为本发明的设备硬件布置图。图中：差分移动站1，中央控制器2，倾角传感器3，右后千斤顶4，右前千斤顶5，左前千斤顶6，左后千斤顶7，牙轮钻机采集控制PLC8，液压油泵电机9，液压系统压力传感器10，超声波雷达11，移动站定位天线盘Ⅰ12，移动站定位天线盘13，移动站电台天线14。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。
如图1-3所示，本发明的牙轮钻机水平调平的方法，其特征在于如下步骤：
（1）设备安装：倾角传感器3、超声波雷达11、中央控制器2、牙轮钻机采集控制PLC8、差分移动站1、移动站定位天线盘Ⅰ12、移动站定位天线盘13、移动站电台天线14、液压系统压力传感器10；
（2）倾角传感器3采集倾角传感器X轴和Y轴正负方向的角度正负值，代表当前牙轮钻机平台的水平面位置；超声波雷达11采集高度值，反应当前牙轮钻机平台的高度位置；差分移动站1、移动站定位天线盘Ⅰ12、移动站定位天线盘13、移动站电台天线14采集牙轮钻机GPS坐标高程值；
以上数据由各传感器传输给牙轮钻机采集控制PLC8，再传输给中央控制器2，中央控制器2集成水平调平智能算法，智能算法对采集数据进行解析计算将液压泵和四个千斤顶的控制逻辑信息下发到牙轮钻机采集控制PLC8，牙轮钻机采集控制PLC8作为下位机完成液压泵启停控制和四个千斤顶的伸缩控制；
（3）实测方法：
a）、记录牙轮钻机水平调平初始状态下的倾角传感器3纵轴、横轴对应的角度正负关系值；
b）、倾角传感器3的水平面和安装标准的水平进行比较，确定倾角传感器3X轴和Y轴正负方向对应的角度值最小的一个象限，并确定其对应的千斤顶位置进行顶伸支顶；
c）、当倾角传感器3返回的数据解析值发生变化时，表示千斤顶已经着地，停止顶伸支顶；然后依次顶伸其余三个千斤顶，同理每当倾角传感器3数据发生变化时就停止；
d）、重复步骤b），当倾角传感器3实时水平和标准水平夹角与初始水平夹角反向时，表示支顶高度已经高于牙轮钻机高度，根据角度计算提升水平的高度，高度于0.1～0.2米停止；然后以此为基准依次调整其他方向的支顶高度；
e）、其他支顶高度依据倾角传感器3与标准水平面的夹角调整支顶的高度，夹角为正则降低高度进行回落；夹角为负则升高进行顶伸支顶；直至达到水平误差范围内，即可实现自动调平；
（4）异常信息及安全保障：第一次支顶时水平方向达不到反向超过则报警；牙轮钻机调平过程中，以GPS高精度定位设备的高程值变化范围来进一步验证超声波雷达数据的准确性，防止千斤顶的过高顶伸。
为使本发明的具体实施方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案作详细描述。
本实验主要应用于某采场9#牙轮，设备：两轴倾角传感器3。
设备安装及数据采集：
1、设备安装前，在牙轮钻机水平面上选择四个测量点，利用精密水准仪配合游标卡尺mm刻度进行校正，测量实际标高，确定设备安装位置，确定倾角传感器3标准水平面；对倾角传感器3进行校正，使得牙轮水平位置后倾角传感器3X和Y轴向角度为0值；
2、利用旋转仪进行倾角传感器3、超声波雷达11、牙轮钻机四个液压千斤顶之前位置关系的精准测量，建立位置关系模型；测量倾角传感器3到四个千斤顶的水平距离：LR(左前距离)--LH(左后距离)--RR(右前距离)--RH(右后距离)；以L*sin An计算对应千斤顶的顶伸高度；
3、固定设备进行安装，连接数据传输装置；检测数据传输准确性及误差范围；
4、智能中央控制器2、PLC控制箱的安装及数据传输连接。
本方法实际测试过程：
1、人工学习传统牙轮水平找正方法及找正标准；
2、人工遥控控制牙轮水平找正；并进行大量的数据采集分析；
3、通过算法程序自动控制千斤顶顶伸和收落操作，
a)固定指令下发分别单独控制每一个千斤顶的顶伸和收落，根据实际现场测试反馈检验算法程序是否达到自动控制结果；
b)根据数据测试过程对本方法相关数据误差进行调整，调整控制指令下发时间间隔，以每秒4条，平均0.25秒检测及下发一次指令为最优；
5、实际现场先支左后和后后千斤顶，到达底面检测为倾角传感器X轴向发生变化，液压检测值大于9以上；然后判断Y轴向低的一面进行千斤顶顶伸，直到Y轴向水平；此时后顶Y轴向水平；
顶伸左前和右前千斤顶顶伸，同样液压检测值大于9以上表示触地，如果X轴向正向值小于0，则前顶顶伸，直到大于0即停止，如果X轴向负向值小于0，同时顶伸后顶，直到大于0即停止；
6、本算法的最终确定以及与中央控制器的整合调试；实现牙轮钻机的智能自动找正过程。
本发明的牙轮钻机水平调平的方法，主要应用中精度电流输出型双轴倾角传感器3（双轴分别对应纵向、横向水平方向）、超声波雷达测距仪，中央控制系统进行数据信息的采集和反馈，设计一种新的方法进行水平找正；本方法既可方便地显示出牙轮钻机倾斜的角度，又能准确控制牙轮钻机纵向、横向水平的水平，快捷地完成牙轮钻机水平调试稳平工作，有效地提高了钻机的工作效率，降低设备故障，提高钻具使用寿命，实现智能自动找正，无需人工干预；牙轮钻机整个水平找正过程不需要人工参与，减少了人工浪费，大大提高了工作效率及钻具使用寿命，降低了日常维护成本。
Claims (1)
1.一种牙轮钻机水平调平的方法，其特征在于如下步骤：
（1）设备安装：倾角传感器、超声波雷达、中央控制器、牙轮钻机采集控制PLC、差分移动站、移动站定位天线盘、移动站电台天线、液压系统压力传感器；
（2）倾角传感器采集倾角传感器X轴和Y轴正负方向的角度正负值，代表当前牙轮钻机平台的水平面位置；超声波雷达采集高度值，反应当前牙轮钻机平台的高度位置；差分移动站、移动站定位天线盘、移动站电台天线采集牙轮钻机GPS坐标高程值；
以上数据由各传感器传输给牙轮钻机采集控制PLC，再传输给中央控制器，中央控制器集成水平调平智能算法，智能算法对采集数据进行解析计算将液压泵和四个千斤顶的控制逻辑信息下发到牙轮钻机采集控制PLC，牙轮钻机采集控制PLC作为下位机完成液压泵启停控制和四个千斤顶的伸缩控制；
（3）实测方法：
a）、记录牙轮钻机水平调平初始状态下的倾角传感器纵轴、横轴对应的角度正负关系值；
b）、倾角传感器的水平面和安装标准的水平进行比较，确定倾角传感器X轴和Y轴正负方向对应的角度值最小的一个象限，并确定其对应的千斤顶位置进行顶伸支顶；
c）、当倾角传感器返回的数据解析值发生变化时，表示千斤顶已经着地，停止顶伸支顶；然后依次顶伸其余三个千斤顶，同理每当倾角传感器数据发生变化时就停止；
d）、重复步骤b），当倾角传感器实时水平和标准水平夹角与初始水平夹角反向时，表示支顶高度已经高于牙轮钻机高度，根据角度计算提升水平的高度，高度于0.1～0.2米停止；然后以此为基准依次调整其他方向的支顶高度；
e）、其他支顶高度依据倾角传感器与标准水平面的夹角调整支顶的高度，夹角为正则降低高度进行回落；夹角为负则升高进行顶伸支顶；直至达到水平误差范围内，即可实现自动调平；
（4）异常信息及安全保障：第一次支顶时水平方向达不到反向超过则报警；牙轮钻机调平过程中，以GPS高精度定位设备的高程值变化范围来进一步验证超声波雷达数据的准确性，防止千斤顶的过高顶伸。
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