CN113669093A - 一种锚杆臂精确引导系统及使用该系统的锚杆台车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锚杆臂精确引导系统及使用该系统的锚杆台车，包括锚杆臂和钻孔臂，所述锚杆臂和钻孔臂上均设置有驱动连接臂，所述锚杆臂、钻孔臂和驱动连接臂上均安装有若干组用于钻孔臂定位、锚杆臂定位以及连接驱动的驱动油缸，驱动油缸内安装有用于感应油缸伸出长度的磁致传感器；所述钻孔臂和锚杆臂上安装有用于测量钻孔相对于车架的方向的三维电子罗盘和用于校正传感器的积累误差，引导锚杆臂最终精确定位立体摄像头；本发明可以同时对隧道进行钻孔和装锚杆加工，避免了传统机构的钻孔和装锚杆分步进行，从而极大的提高了对锚杆的安装效率。

Description

一种锚杆臂精确引导系统及使用该系统的锚杆台车
技术领域
本发明涉及隧道加工用锚杆台车技术领域，具体涉及一种锚杆臂精确引导系统及使用该系统的锚杆台车。
背景技术
市场上现有的锚杆台车，都是使用单臂集成了钻杆及锚杆推进机构。因为如果使用双臂的话，液压油缸行程传感器的误差和臂架本身的挠度导致了锚杆臂的最终引导定位误差较大，无法将锚杆插入孔内。此种单臂结构的缺点是臂架重量大，臂架油缸的载荷大，使得臂架工作范围受到限制；臂架结构臃肿，在一些狭窄区域活动受限；钻孔和装锚杆无法同时进行，工作效率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锚杆臂精确引导系统及使用该系统的锚杆台车，可以同时对隧道进行钻孔和装锚杆加工，避免了传统机构的钻孔和装锚杆分步进行，从而极大的提高了对锚杆的安装效率。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种锚杆臂精确引导系统，包括锚杆臂和钻孔臂，所述锚杆臂和钻孔臂上均设置有驱动连接臂，所述锚杆臂、钻孔臂和驱动连接臂上均安装有若干组用于钻孔臂定位、锚杆臂定位以及连接驱动的驱动油缸，驱动油缸内安装有用于感应油缸伸出长度的磁致传感器；
所述钻孔臂和锚杆臂上安装有用于测量钻孔相对于车架的方向的三维电子罗盘和用于校正传感器的积累误差并引导锚杆臂最终精确定位立体摄像头。
作为本发明进一步的方案：所述驱动油缸包括油缸主体，油缸主体上安装有油缸杆，磁致传感器与油缸杆相连。
作为本发明进一步的方案：所述立体摄像头设置有两组，且两组立体摄像头对称分布在三维电子罗盘两侧。
作为本发明进一步的方案：所述立体摄像头包括摄像头壳体和镜头盖，摄像头壳体上固定安装有摄像头罩体，摄像头罩体内通过调整螺钉安装有传感器，摄像头罩体远离摄像头壳体的一侧设置有镜头片；
镜头盖转动安装在摄像头壳体上。
作为本发明进一步的方案：所述摄像头壳体上安装有镜头盖驱动机构，镜头盖驱动机构用于驱动镜头盖转动。
作为本发明进一步的方案：所述镜头盖驱动机构包括驱动电机和涡轮，驱动电机固定安装在摄像头壳体内，驱动电机的输出端固定连接有蜗杆；涡轮固定连接在镜头盖上，涡轮啮合连接在蜗杆上。
作为本发明进一步的方案：所述镜头片与摄像头罩体之间设置有密封圈。
作为本发明进一步的方案：所述摄像头罩体靠近镜头片的一端安装有清洁罩，清洁罩用于对镜头片进行清洁防护。
作为本发明进一步的方案：所述清洁罩侧壁上设置有进气接头，进气接头通过气管与外部气罐相连，清洁罩中部设置有喷气口。
作为本发明进一步的方案：一种锚杆台车，包括台车主体，所述台车主体上安装有锚杆臂精确引导系统。
本发明的有益效果：
(1)本发明锚杆臂精确引导系统，在驱动油缸中安装磁致传感器，测量精度及耐用性极高；在锚杆臂顶端分别安装有三维电子罗盘，精确测量钻孔相对于车架的方向；在锚杆臂初步引导完成后，启动锚杆臂顶端的三维立体摄像头，校正传感器的积累误差，引导锚杆臂最终精确定位，将锚杆准确插入钻孔内。
(2)本发明的锚杆台车可以同时对隧道进行钻孔和装锚杆加工，避免了传统机构的钻孔和装锚杆分步进行，从而极大的提高了对锚杆的安装效率，并且锚杆臂上设置的精确引导系统实现对钻孔的精确定位，确保锚杆快速准确的插入到钻孔中。
(3)本发明专利的立体摄像头，具有合金外壳，可开关的镜头盖及高压空气清洗的清洁罩结构，使得立体摄像头具有结构强度高，可在隧道淋水、多粉尘的环境中使用，且对钻孔的定位精度高以及立体摄像头的使用寿命长。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明整体的结构示意图；
图2是本发明驱动油缸的安装结构示意图；
图3是本发明锚杆臂的结构示意图；
图4是本发明三维电子罗盘的安装结构示意图；
图5是本发明磁致传感器的安装结构示意图；
图6是本发明立体摄像头的工作结构示意图；
图7是本发明立体摄像头的立体结构示意图；
图8是本发明立体摄像头的剖视结构示意图；
图9是本发明清洁罩的结构示意图。
图中：1、台车主体；2、锚杆臂；21、锚杆臂定位器；22、中空锚杆；23、锚杆支架；24、三维电子罗盘；25、立体摄像头；251、摄像头壳体；252、摄像头罩体；253、清洁罩；2531、进气接头；2532、喷气口；254、镜头盖；255、镜头盖驱动机构；2551、驱动电机；2552、蜗杆；2553、涡轮；256、镜头片；257、传感器；258、调整螺钉；259、密封圈；3、钻孔臂；4、驱动连接臂；5、升降油缸；6、伸缩油缸；7、平动油缸；8、回转油缸；9、俯仰油缸；10、推进油缸；11、推进梁补偿油缸；12、油缸主体；13、油缸杆；14、磁致传感器。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6所示，本发明为一种锚杆臂精确引导系统，包括锚杆臂2和钻孔臂3，锚杆臂2和钻孔臂3上均设置有驱动连接臂4，锚杆臂2、钻孔臂3和驱动连接臂4上均安装有若干组用于钻孔臂定位、锚杆臂定位以及连接驱动的驱动油缸，驱动油缸内安装有用于感应油缸伸出长度的磁致传感器14；驱动油缸包括油缸主体12，油缸主体12上安装有油缸杆13，磁致传感器14与油缸杆13相连，磁致传感器14用于感应油缸杆13移动的距离，从而实现对油缸移动距离数据的收集，通过对各个驱动油缸位移数据的收集，从而确定钻孔臂3钻孔的大概位置，并将对应数据反映到锚杆臂2的各个驱动油缸上，方便将锚杆臂2快速调节到钻孔所在的大概位置处，进而提高锚杆臂2对钻孔的定位效率。其中驱动油缸包括升降油缸5、伸缩油缸6、平动油缸7、回转油缸8、俯仰油缸9、推进油缸10和推进梁补偿油缸11，升降油缸5、伸缩油缸6和平动油缸7均安装在驱动连接臂4上，分别用于驱动连接臂4的升降、伸缩和平动的动力驱动，回转油缸8分别控制锚杆臂2和钻孔臂3的转动驱动，俯仰油缸9、推进油缸10和推进梁补偿油缸11分别安装在锚杆臂2和钻孔臂3上，用于对锚杆臂2和钻孔臂3的工作驱动。
锚杆臂2上安装有锚杆臂定位器21，锚杆臂定位器21上设置有用于注浆的中空锚杆22，锚杆臂定位器21用于驱动中空锚杆22进行转动注浆，锚杆臂2上安装有用于支撑中空锚杆22的锚杆支架23，锚杆支架23同时对中空锚杆22起到定位和保护的作用，锚杆臂2靠近中空锚杆22锚杆头的一侧安装有用于测量钻孔相对于车架的方向的三维电子罗盘24，且锚杆臂2靠近中空锚杆22锚杆头的一侧安装有两组对称分布的立体摄像头25，且两组立体摄像头25对称分布在三维电子罗盘24两侧，可以在三维电子罗盘24对钻孔位置进行初步定位并引导锚杆臂2转动后，通过两组对称分布的立体摄像头25对钻孔进行精准定位，从而调节锚杆臂2的准确位置，确保中空锚杆22准确无误的插入到钻孔内进行注浆。
请参阅图7-9所示，立体摄像头25包括摄像头壳体251和镜头盖254，摄像头壳体251用于固定安装在锚杆臂2上，摄像头壳体251上固定安装有摄像头罩体252，摄像头罩体252内通过调整螺钉258安装有图像传感器257，摄像头罩体252用于对图像传感器257进行保护，摄像头罩体252远离摄像头壳体251的一侧设置有镜头片256，镜头片256对摄像头罩体252内的传感器进行保护，防止隧道内的碎石等造成图像传感器257的损坏。
镜头盖254转动安装在摄像头壳体251上，镜头盖254用于对镜头片256的镜片进行保护，在非使用时镜头盖254盖合将镜头片256保护起来，防止镜头片256发生损坏。
摄像头壳体251上安装有镜头盖驱动机构255，镜头盖驱动机构255用于驱动镜头盖254转动。镜头盖驱动机构255包括驱动电机2551和涡轮2553，驱动电机2551固定安装在摄像头壳体251内，驱动电机2551的输出端固定连接有蜗杆2552；涡轮2553固定连接在镜头盖254上，涡轮2553啮合连接在蜗杆2552上，通过驱动电机2551带动蜗杆2552转动，利用涡轮2553与蜗杆2552的啮合传动作用带动镜头盖254进行转动，从而实现对镜头盖254开启关闭的自动控制，在需要进行钻孔定位时控制镜头盖254进行开启，确保立体摄像头25的正常工作，在未进行钻孔定位时镜头盖254在驱动电机2551的作用下进行关闭，从而对摄像头壳体251内部结构以及镜头片256起到保护的作用。
镜头片256与摄像头罩体252之间设置有密封圈259，密封圈259有效提高镜头片256与摄像头罩体252之间连接的密封性能，进而对摄像头罩体252内的摄像头结构起到保护的作用。
摄像头罩体252靠近镜头片256的一端安装有清洁罩253，清洁罩253用于对镜头片256进行清洁防护，防止镜头片256发生脱落。清洁罩253侧壁上设置有进气接头2531，进气接头2531通过气管与外部气罐相连，清洁罩253中部设置有喷气口2532，外部气罐中的高压气体通过气管流入到进气接头2531中，并吹入到清洁罩253内对镜头片256进行清洁，确保镜头的洁净度从而提高对钻孔的定位精度，气体通过喷气口2532排出清洁罩253。
请参阅图1-9所示，本实施例还包括一种锚杆台车，锚杆台车的台车主体1上安装有上述的锚杆臂精确引导系统，且台车主体1通过两组驱动连接臂4分别安装有钻孔臂3和锚杆臂2，钻孔臂3用于隧道进行钻孔加工，锚杆臂2用以对钻孔臂3加工过的钻孔进行装锚杆，区别于传统的单臂集成钻杆及锚杆推进机构，传统的单臂集成机构在钻孔和装锚杆是单独进行的，因此加工效率较低，本发明的锚杆台车可以同时对隧道进行钻孔和装锚杆加工，避免了传统机构的钻孔和装锚杆分步进行，从而极大的提高了对锚杆的安装效率，并且锚杆臂2上设置的精确引导系统实现对钻孔的精确定位，确保锚杆快速准确的插入到钻孔中。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种锚杆臂精确引导系统，包括锚杆臂(2)和钻孔臂(3)，所述锚杆臂(2)和钻孔臂(3)上均设置有驱动连接臂(4)，其特征在于，所述锚杆臂(2)、钻孔臂(3)和驱动连接臂(4)上均安装有若干组用于钻孔臂定位、锚杆臂定位以及连接驱动的驱动油缸，驱动油缸内安装有用于感应油缸伸出长度的磁致传感器(14)；
所述锚杆臂(2)和钻孔臂(3)上安装有用于测量钻孔相对于车架的方向的三维电子罗盘(24)和用于校正传感器的积累误差并引导锚杆臂(2)精确定位立体摄像头(25)。
2.根据权利要求1所述的一种锚杆臂精确引导系统，其特征在于，所述驱动油缸包括油缸主体(12)，油缸主体(12)上安装有油缸杆(13)，磁致传感器(14)与油缸杆(13)相连。
3.根据权利要求1所述的一种锚杆臂精确引导系统，其特征在于，所述立体摄像头(25)设置有两组，且两组立体摄像头(25)对称分布在三维电子罗盘(24)两侧。
4.根据权利要求3所述的一种锚杆臂精确引导系统，其特征在于，所述立体摄像头(25)包括摄像头壳体(251)和镜头盖(254)，摄像头壳体(251)上固定安装有摄像头罩体(252)，摄像头罩体(252)内通过调整螺钉(258)安装有传感器(257)，摄像头罩体(252)远离摄像头壳体(251)的一侧设置有镜头片(256)；
镜头盖(254)转动安装在摄像头壳体(251)上。
5.根据权利要求4所述的一种锚杆臂精确引导系统，其特征在于，所述摄像头壳体(251)上安装有镜头盖驱动机构(255)，镜头盖驱动机构(255)用于驱动镜头盖(254)转动。
6.根据权利要求5所述的一种锚杆臂精确引导系统，其特征在于，所述镜头盖驱动机构(255)包括驱动电机(2551)和涡轮(2553)，驱动电机(2551)固定安装在摄像头壳体(251)内，驱动电机(2551)的输出端固定连接有蜗杆(2552)；涡轮(2553)固定连接在镜头盖(254)上，涡轮(2553)啮合连接在蜗杆(2552)上。
7.根据权利要求6所述的一种锚杆臂精确引导系统，其特征在于，所述镜头片(256)与摄像头罩体(252)之间设置有密封圈(259)。
8.根据权利要求7所述的一种锚杆臂精确引导系统，其特征在于，所述摄像头罩体(252)靠近镜头片(256)的一端安装有清洁罩(253)，清洁罩(253)用于对镜头片(256)进行清洁防护。
9.根据权利要求8所述的一种锚杆臂精确引导系统，其特征在于，所述清洁罩(253)侧壁上设置有进气接头(2531)，进气接头(2531)通过气管与外部气罐相连，清洁罩(253)中部设置有喷气口(2532)。
10.一种锚杆台车，其特征在于，包括台车主体(1)，所述台车主体(1)上安装有如权利要求1-9任一项所述的锚杆臂精确引导系统。
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