CN116379900B - 基于电荷偏移汇集的矿山钻孔设备精准打孔控制方法 - Google Patents

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Abstract

基于电荷偏移汇集的矿山钻孔设备精准打孔控制方法，所述控制方法包括以下步骤：控制组件在打孔作业范围内根据打孔作业范围的大小和位置来建立触发电场，在检测探头上设置与触发电场相适用的电荷组件；将检测探头放置在触发电场内，以检测探头为坐标原点、以探测电磁力大小为纵坐标、以检测探头与矿产资源的估算位置相对偏离距离为横坐标建立极坐标系，在极坐标系中标记出探测电磁力的方向和具体大小；根据探测电磁力的方向和具体大小来确定检测探头朝向打孔位置的移动方向和移动行程，检测探头开始朝向打孔位置移动；在检测探头的移动路径上设置打孔参考区域，当检测探头沿移动路径进入打孔参考区域时即可进行打孔操作。

Description

基于电荷偏移汇集的矿山钻孔设备精准打孔控制方法
技术领域：
本发明涉及基于电荷偏移汇集的矿山钻孔设备精准打孔控制方法。
背景技术：
矿山机械行业是为固体原料、材料和燃料的开采和加工提供装备的重要基础行业之一，服务于黑色和有色冶金、煤炭、建材、化工、核工业等重要基础工业部门，其产品在交通、铁道、建筑、水利水电等基础部门的基本建设中也有大量应用；矿山机械是直接用于矿物开采和富选等作业的机械，包括采矿机械和探矿机械。
在众多类型的矿山机械中，矿山钻孔设备是应用较为广泛的探矿机械，能够深入到地下的矿区来探测具体的矿产产量和矿产类型；为了获取精准的相关矿产数据，需要在特定的位置进行打孔探测，因此，打孔位置的确定是矿山探测中一项重要的进程环节。
现有的打孔位置的确定大多是由工作人员根据矿山的具体地形和周围环境来确定的，参照过往的工作经验，估算出相对应的打孔作业范围，由于缺乏必要的坐标数据来支撑，打孔位置会在一定程度上存在着偏差，使探测得到的信息数据不能客观准确的反馈出该矿区对应的矿产具体类型和具体数量。
发明内容：
本发明实施例提供了基于电荷偏移汇集的矿山钻孔设备精准打孔控制方法，方法设计合理，在打孔作业范围内设置相应的触发电场，检测探头上的电荷在触发电场的作用下会进行偏移汇集，以形成特定的探测电磁力，与矿产资源进行呼应，一般情况下，检测探头与矿产资源之间的距离越近，探测电磁力越大，在矿产资源影响下，能够根据探测电磁力的大小和方向在既定的打孔作业范围内确定出最适宜的打孔探测位置，既能够精准快速的确定打孔探测位置的坐标数据，又能够在实时打孔探测过程中对检测探头的探测方向和探测行程进行修正，保证探测结果的精准度，从而形成动态闭环控制，进行实时探测修正，满足钻孔设备的实际使用需求，实现检测探头的位置检测和路径修正的同步进行，解决了现有技术中存在的问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
基于电荷偏移汇集的矿山钻孔设备精准打孔控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
S1，控制组件在打孔作业范围内根据打孔作业范围的大小和位置来建立触发电场，在检测探头上设置与触发电场相适用的电荷组件，所述电荷组件和触发电场相配合，结合矿产资源的估算位置，以使检测探头产生特定方向和特定大小的探测电磁力；
S2，将检测探头放置在触发电场内，以检测探头为坐标原点、以探测电磁力大小为纵坐标、以检测探头与矿产资源的估算位置相对偏离距离为横坐标建立极坐标系，在极坐标系中标记出探测电磁力的方向和具体大小；
S3，根据探测电磁力的方向和具体大小来确定检测探头朝向打孔位置的移动方向和移动行程，检测探头开始朝向打孔位置移动，在移动过程中，时钟组件向检测探头实时传输时钟脉冲信号，在检测探头移动过程中对探测电磁力进行实时检测和标记，以对检测探头的移动方向和移动行程进行实时修正；
S4，在检测探头的移动路径上设置打孔参考区域，当检测探头沿移动路径进入打孔参考区域时即可进行打孔操作。
控制组件在打孔作业范围内根据打孔作业范围的大小和位置来建立触发电场，在检测探头上设置与触发电场相适用的电荷组件，所述电荷组件和触发电场相配合，结合矿产资源的估算位置，以使检测探头产生特定方向和特定大小的探测电磁力包括以下步骤：
S1.1，确定打孔作业范围的面积大小，设定触发电场的电场强度；
S1.2，在打孔作业范围内采用隶属度函数设定矿产资源的估算位置；
S1.3，将矿产资源的估算位置、触发电场的电场强度、电荷组件的电荷量输入运算公式来确定探测电磁力的大小
F＝D*(x，y)/KeQ2qL
其中，F为探测电磁力，D为触发电场的电场强度，(x，y)为矿产资源的估算位置的坐标参量，q为矿产资源的电荷量，L为检测探头和矿产资源估算位置之间的距离参数，Q为电荷组件的电荷量，Ke为库仑常数；
S1.4，在触发电场内对检测探头进行受力分析，确定合力的方向为探测电磁力的方向。
在打孔作业范围内采用隶属度函数设定矿产资源的估算位置包括以下步骤：
S1.2.1，设定隶属度函数为：
具体的，x为检测探头与矿产资源的估算距离；a,b,c为检测探头和矿产资源之间的参考标准距离；μ0为相关性参数，表示该矿产资源估算位置的精准度和可靠性，取值范围为[0,1]；
S1.2.2，将矿产资源的估算位置输入到隶属度函数进行运算和校验。
根据探测电磁力的方向和具体大小来确定检测探头朝向打孔位置的移动方向和移动行程，检测探头开始朝向打孔位置移动，在移动过程中，时钟组件向检测探头实时传输时钟脉冲信号，在检测探头移动过程中对探测电磁力进行实时检测和标记，以对检测探头的移动方向和移动行程进行实时修正包括以下步骤：
S3.1，检测探头开始移动，时钟组件向检测探头传输时钟脉冲信号，以在检测探头的每次移动都能校正检测探头的位置坐标和移动方向；
S3.2，将移动方向与探测电磁力方向进行实时比对；
S3.3，根据移动方向与探测电磁力方向之间的对比偏差来设定具体移动行程，以得到检测探头最优移动路径。
在检测探头的移动路径上设置打孔参考区域，当检测探头沿移动路径进入打孔参考区域时即可进行打孔操作包括以下步骤：
S4.1，在触发电场内均匀分布至少5个标记点，根据在其中任选3个标记点来构成三角形电场区域，从而在三角形电场区域的中心位置设置多个打孔参考区域；
S4.2，根据检测探头的移动方向，在最近的打孔参考区域内设置光栅；
S4.3，检测探头碰触到光栅形成的光幕时向控制组件反馈截止信号，检测探头停止移动，在打孔参考区域内进行打孔操作。
所述打孔参考区域的边界采用圆角过渡，以在检测探头靠近时灵敏捕捉到检测探头的信号。
本发明采用上述结构，通过控制组件在打孔作业范围内根据打孔作业范围的大小和位置来建立触发电场，在检测探头上设置与触发电场相适用的电荷组件，提供触发条件；通过建立极坐标系来标记出探测电磁力的方向和具体大小；通过探测电磁力的方向和具体大小来确定检测探头朝向打孔位置的移动方向和移动行程；通过在检测探头的移动路径上设置打孔参考区域，当检测探头沿移动路径进入打孔参考区域时即可进行打孔操作，具有精准可靠、操作简便的优点。
附图说明：
图1为本发明的流程示意图。
图2为本发明的触发电场的结构示意图。
图3为本发明的打孔参考区域和触发电场的结构示意图。
图4为本发明的检测探头探测电磁力和移动方向的结构示意图。
具体实施方式：
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。
如图1-4中所示，基于电荷偏移汇集的矿山钻孔设备精准打孔控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
S1，控制组件在打孔作业范围内根据打孔作业范围的大小和位置来建立触发电场，在检测探头上设置与触发电场相适用的电荷组件，所述电荷组件和触发电场相配合，结合矿产资源的估算位置，以使检测探头产生特定方向和特定大小的探测电磁力；
S2，将检测探头放置在触发电场内，以检测探头为坐标原点、以探测电磁力大小为纵坐标、以检测探头与矿产资源的估算位置相对偏离距离为横坐标建立极坐标系，在极坐标系中标记出探测电磁力的方向和具体大小；
S3，根据探测电磁力的方向和具体大小来确定检测探头朝向打孔位置的移动方向和移动行程，检测探头开始朝向打孔位置移动，在移动过程中，时钟组件向检测探头实时传输时钟脉冲信号，在检测探头移动过程中对探测电磁力进行实时检测和标记，以对检测探头的移动方向和移动行程进行实时修正；
S4，在检测探头的移动路径上设置打孔参考区域，当检测探头沿移动路径进入打孔参考区域时即可进行打孔操作。
控制组件在打孔作业范围内根据打孔作业范围的大小和位置来建立触发电场，在检测探头上设置与触发电场相适用的电荷组件，所述电荷组件和触发电场相配合，结合矿产资源的估算位置，以使检测探头产生特定方向和特定大小的探测电磁力包括以下步骤：
S1.1，确定打孔作业范围的面积大小，设定触发电场的电场强度；
S1.2，在打孔作业范围内采用隶属度函数设定矿产资源的估算位置；
S1.3，将矿产资源的估算位置、触发电场的电场强度、电荷组件的电荷量输入运算公式来确定探测电磁力的大小
F＝D*(x，y)/KeQ2qL
其中，F为探测电磁力，D为触发电场的电场强度，(x，y)为矿产资源的估算位置的坐标参量，q为矿产资源的电荷量，L为检测探头和矿产资源估算位置之间的距离参数，Q为电荷组件的电荷量，Ke为库仑常数；
S1.4，在触发电场内对检测探头进行受力分析，确定合力的方向为探测电磁力的方向。
在打孔作业范围内采用隶属度函数设定矿产资源的估算位置包括以下步骤：
S1.2.1，设定隶属度函数为：
具体的，x为检测探头与矿产资源的估算距离；a,b,c为检测探头和矿产资源之间的参考标准距离；μ0为相关性参数，表示该矿产资源估算位置的精准度和可靠性，取值范围为[0,1]；
S1.2.2，将矿产资源的估算位置输入到隶属度函数进行运算和校验。
根据探测电磁力的方向和具体大小来确定检测探头朝向打孔位置的移动方向和移动行程，检测探头开始朝向打孔位置移动，在移动过程中，时钟组件向检测探头实时传输时钟脉冲信号，在检测探头移动过程中对探测电磁力进行实时检测和标记，以对检测探头的移动方向和移动行程进行实时修正包括以下步骤：
S3.1，检测探头开始移动，时钟组件向检测探头传输时钟脉冲信号，以在检测探头的每次移动都能校正检测探头的位置坐标和移动方向；
S3.2，将移动方向与探测电磁力方向进行实时比对；
S3.3，根据移动方向与探测电磁力方向之间的对比偏差来设定具体移动行程，以得到检测探头最优移动路径。
在检测探头的移动路径上设置打孔参考区域，当检测探头沿移动路径进入打孔参考区域时即可进行打孔操作包括以下步骤：
S4.1，在触发电场内均匀分布至少5个标记点，根据在其中任选3个标记点来构成三角形电场区域，从而在三角形电场区域的中心位置设置多个打孔参考区域；
S4.2，根据检测探头的移动方向，在最近的打孔参考区域内设置光栅；
S4.3，检测探头碰触到光栅形成的光幕时向控制组件反馈截止信号，检测探头停止移动，在打孔参考区域内进行打孔操作。
所述打孔参考区域的边界采用圆角过渡，以在检测探头靠近时灵敏捕捉到检测探头的信号。
本发明实施例中的基于电荷偏移汇集的矿山钻孔设备精准打孔控制方法的工作原理为：在打孔作业范围内设置相应的触发电场，检测探头上的电荷在触发电场的作用下会进行偏移汇集，以形成特定的探测电磁力，与矿产资源进行呼应，一般情况下，检测探头与矿产资源之间的距离越近，探测电磁力越大，在矿产资源影响下，能够根据探测电磁力的大小和方向在既定的打孔作业范围内确定出最适宜的打孔探测位置，既能够精准快速的确定打孔探测位置的坐标数据，又能够在实时打孔探测过程中对检测探头的探测方向和探测行程进行修正，保证探测结果的精准度，从而形成动态闭环控制，进行实时探测修正，满足钻孔设备的实际使用需求，实现检测探头的位置检测和路径修正的同步进行，以在矿区最适宜的位置进行打孔来进行矿产资源探测，保证探测结果精准可靠，减少数据偏差。
矿产资源是指经过地质成矿作用而形成的，天然赋存于地壳内部或地表埋藏于地下或出露于地表，呈固态、液态或气态的，并具有开发利用价值的矿物或有用元素的集合体，大多是以金属矿产为主，可以与检测探头形成呼应，可以准确来进行打孔位置的设定。
本申请通过建立触发电场与检测探头的电荷组件来相适用，产生特定方向和特定大小的探测电磁力，基于探测电磁力来确定检测探头朝向打孔位置的移动方向和移动行程，经由实时修正，将检测探头移动到打孔参考区域内来进行打孔操作。
在整体方案中，主要包括以下步骤：控制组件在打孔作业范围内根据打孔作业范围的大小和位置来建立触发电场，在检测探头上设置与触发电场相适用的电荷组件，所述电荷组件和触发电场相配合，结合矿产资源的估算位置，以使检测探头产生特定方向和特定大小的探测电磁力；将检测探头放置在触发电场内，以检测探头为坐标原点、以探测电磁力大小为纵坐标、以检测探头与矿产资源的估算位置相对偏离距离为横坐标建立极坐标系，在极坐标系中标记出探测电磁力的方向和具体大小；根据探测电磁力的方向和具体大小来确定检测探头朝向打孔位置的移动方向和移动行程，检测探头开始朝向打孔位置移动，在移动过程中，时钟组件向检测探头实时传输时钟脉冲信号，在检测探头移动过程中对探测电磁力进行实时检测和标记，以对检测探头的移动方向和移动行程进行实时修正；在检测探头的移动路径上设置打孔参考区域，当检测探头沿移动路径进入打孔参考区域时即可进行打孔操作。
对于检测探头产生特定大小和特定方向的探测电磁力，首先要确定打孔作业范围的面积大小，设定触发电场的电场强度，再通过隶属度函数来设定矿产资源的估算位置，最后通过相应的运算公式来计算得到探测电磁力的大小，通过受力分析确定合力反向来为探测电磁力的方向。
在实际操作过程中，隶属度函数是估算矿产区域必要的数学工具，在多种情形下可以对检测探头和矿产资源之间的距离进行测算，从而对矿产资源的位置进行估算。
相较于现有技术，检测探头会实时接收时钟脉冲信号，可以对检测探头的移动方向和移动行程进行实时修正，属于动态调节反馈方式，可以精准来确定最优移动路径。
检测探头开始移动，时钟组件向检测探头传输时钟脉冲信号，以在检测探头的每次移动都能校正检测探头的位置坐标和移动方向，同时将移动方向与探测电磁力方向进行实时比对，根据移动方向与探测电磁力方向之间的对比偏差来设定具体移动行程，以得到检测探头最优移动路径。
打孔参考区域的设定是本申请的另一个创新点，在触发电场内均匀分布至少5个标记点，根据在其中任选3个标记点来构成三角形电场区域，从而在三角形电场区域的中心位置设置多个打孔参考区域。
标记点为菱形标记点，方便进行统计和设置，标记点的数量可以根据触发电场的大小来进行设置，从而获取不同方向上多个打孔参考区域；同时在每个打孔参考区域内分别设置光栅，检测探头碰触到光栅形成的光幕时向控制组件反馈截止信号，检测探头停止移动，可以在打孔参考区域内进行打孔操作；保证到位精准、检测探头动作灵敏。
进一步的，打孔参考区域的边界采用圆角过渡，以在检测探头靠近时灵敏捕捉到检测探头的信号。
特别说明的是，控制组件、时钟组件、光栅、电荷组件和检测探头都是采用集成控制形式，由控制组件来进行统一控制触发，方便工作人员来进行操作，简化实际操作形式。
综上所述，本发明实施例中的基于电荷偏移汇集的矿山钻孔设备精准打孔控制方法在打孔作业范围内设置相应的触发电场，检测探头上的电荷在触发电场的作用下会进行偏移汇集，以形成特定的探测电磁力，与矿产资源进行呼应，一般情况下，检测探头与矿产资源之间的距离越近，探测电磁力越大，在矿产资源影响下，能够根据探测电磁力的大小和方向在既定的打孔作业范围内确定出最适宜的打孔探测位置，既能够精准快速的确定打孔探测位置的坐标数据，又能够在实时打孔探测过程中对检测探头的探测方向和探测行程进行修正，保证探测结果的精准度，从而形成动态闭环控制，进行实时探测修正，满足钻孔设备的实际使用需求，实现检测探头的位置检测和路径修正的同步进行，以在矿区最适宜的位置进行打孔来进行矿产资源探测，保证探测结果精准可靠，减少数据偏差。
上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (4)

1.基于电荷偏移汇集的矿山钻孔设备精准打孔控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
S1，控制组件在打孔作业范围内根据打孔作业范围的大小和位置来建立触发电场，在检测探头上设置与触发电场相适用的电荷组件，所述电荷组件和触发电场相配合，结合矿产资源的估算位置，以使检测探头产生特定方向和特定大小的探测电磁力；
S2，将检测探头放置在触发电场内，以检测探头为坐标原点、以探测电磁力大小为纵坐标、以检测探头与矿产资源的估算位置相对偏离距离为横坐标建立极坐标系，在极坐标系中标记出探测电磁力的方向和具体大小；
S3，根据探测电磁力的方向和具体大小来确定检测探头朝向打孔位置的移动方向和移动行程，检测探头开始朝向打孔位置移动，在移动过程中，时钟组件向检测探头实时传输时钟脉冲信号，在检测探头移动过程中对探测电磁力进行实时检测和标记，以对检测探头的移动方向和移动行程进行实时修正；
S4，在检测探头的移动路径上设置打孔参考区域，当检测探头沿移动路径进入打孔参考区域时即可进行打孔操作；
控制组件在打孔作业范围内根据打孔作业范围的大小和位置来建立触发电场，在检测探头上设置与触发电场相适用的电荷组件，所述电荷组件和触发电场相配合，结合矿产资源的估算位置，以使检测探头产生特定方向和特定大小的探测电磁力包括以下步骤：
S1.1，确定打孔作业范围的面积大小，设定触发电场的电场强度；
S1.2，在打孔作业范围内采用隶属度函数设定矿产资源的估算位置；
S1.3，将矿产资源的估算位置、触发电场的电场强度、电荷组件的电荷量输入运算公式来确定探测电磁力的大小
F＝D*(x，y)/KeQ2qL
其中，F为探测电磁力，D为触发电场的电场强度，(x，y)为矿产资源的估算位置的坐标参量，q为矿产资源的电荷量，L为检测探头和矿产资源估算位置之间的距离参数，Q为电荷组件的电荷量，Ke为库仑常数；
S1.4，在触发电场内对检测探头进行受力分析，确定合力的方向为探测电磁力的方向；
在打孔作业范围内采用隶属度函数设定矿产资源的估算位置包括以下步骤：
S1.2.1，设定隶属度函数为：
具体的，x为检测探头与矿产资源的估算距离；a,b,c为检测探头和矿产资源之间的参考标准距离；μ0为相关性参数，表示该矿产资源估算位置的精准度和可靠性，取值范围为[0,1]；
S1.2.2，将矿产资源的估算位置输入到隶属度函数进行运算和校验。
2.根据权利要求1所述的基于电荷偏移汇集的矿山钻孔设备精准打孔控制方法，其特征在于，根据探测电磁力的方向和具体大小来确定检测探头朝向打孔位置的移动方向和移动行程，检测探头开始朝向打孔位置移动，在移动过程中，时钟组件向检测探头实时传输时钟脉冲信号，在检测探头移动过程中对探测电磁力进行实时检测和标记，以对检测探头的移动方向和移动行程进行实时修正包括以下步骤：
S3.1，检测探头开始移动，时钟组件向检测探头传输时钟脉冲信号，以在检测探头的每次移动都能校正检测探头的位置坐标和移动方向；
S3.2，将移动方向与探测电磁力方向进行实时比对；
S3.3，根据移动方向与探测电磁力方向之间的对比偏差来设定具体移动行程，以得到检测探头最优移动路径。
3.根据权利要求1所述的基于电荷偏移汇集的矿山钻孔设备精准打孔控制方法，其特征在于，在检测探头的移动路径上设置打孔参考区域，当检测探头沿移动路径进入打孔参考区域时即可进行打孔操作包括以下步骤：
S4.1，在触发电场内均匀分布至少5个标记点，根据在其中任选3个标记点来构成三角形电场区域，从而在三角形电场区域的中心位置设置多个打孔参考区域；
S4.2，根据检测探头的移动方向，在最近的打孔参考区域内设置光栅；
S4.3，检测探头碰触到光栅形成的光幕时向控制组件反馈截止信号，检测探头停止移动，在打孔参考区域内进行打孔操作。
4.根据权利要求3所述的基于电荷偏移汇集的矿山钻孔设备精准打孔控制方法，其特征在于：所述打孔参考区域的边界采用圆角过渡，以在检测探头靠近时灵敏捕捉到检测探头的信号。
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