CN2030651U

CN2030651U - 牙轮钻机自动调平测深仪

Info

Publication number: CN2030651U
Application number: CN 88212148
Authority: CN
Inventors: 旷湘河; 廖哲瑜; 李坤德
Original assignee: HENGYANG NONFERROUS METALLUGICAL MACHINERY FACTORY
Current assignee: HENGYANG NONFERROUS METALLUGICAL MACHINERY FACTORY
Priority date: 1988-02-06
Filing date: 1988-02-06
Publication date: 1989-01-11

Abstract

本实用新型提供了一种牙轮钻机自动调平测深仪，它包括一个控制显示电路和一个接口电路。仪器根据钻机平台的倾斜度和倾斜方向控制钻机的四个千斤顶，自动实现钻机平台调平。仪器还能自动检测各千斤顶是否同时受力，并作出处理。也可以根据需要，实现手动调平。钻机钻孔时，仪器能显示钻头到达的深度位置，到达预置深度能实现自动报警。

Description

本实用新型涉及到一种自动控制仪器，特别是一种用于牙轮钻机上的自动调平及测深仪器。

现有技术中，牙轮钻机平台的调平工作是靠手动调整四个柱脚（千斤顶）来完成，调整时动作繁杂，时间长，并且劳动强度也大。

本实用新型的目的是提供一种自动控制牙轮机平台调平的仪器。该仪器还具有测深功能，可随时反映钻机钻孔的深度值。

本实用新型的技术解决方案是这样的，仪器包括一个显示控制电路和一个接口电路，装在牙轮钻机平台上的倾度传感器将信号通过接口电路输入显示控制电路，经计算机处理后再命令执行机构执行，通过仪器面板上的信号灯显示平台的平衡状态。测深传感器将反映钻头深度的信号通过接口电路输给显示控制电路，并在显示器上显示其深度值。

现结合附图对本实用新型作出详细说明：

附图1为本实用新型的显示控制电路图；

附图2为本实用新型的接口电路图；

控制显示电路由以下几个部分组成：

一个本身自带EPROM存贮器，并固有系统软件的单片微处理机U₁；一个供仪器显示钻杆深度及平台倾度的显示系统，该显示系统由U₂、U₃、U₄构成的位段驱动器及显示器LED组成，G₁～G₄组成四字功能键，它在软件管理下实现仪器多功能间的转换，LD₁～LD₅构成倾向信号显示器，完成倾向显示；一个完成倾度信号模拟量到数字间转换工作的模数转换器U₅；一个由U₆、U₇构成的倾向和压力继电器信号输入通道和一个由U₁₀、U₁₁、U₁₂、U₁₃构成的倾向和电磁阀控制信号输出通道；一个由U₈、U₉、U₁₄、U₁₅构成的测深传感器脉冲输入通道及转向判别电路。

接口电路由以下几部分组成：

一个仪器电源DY及一个400HZ的正弦振荡器；由XT₁、XT₂构成的倾度传感器，该传感器各由一个线性旋转变压器组成，XT₁装在平台的左右方向上，用来检测钻机平台左右方向的倾角，XT₂装在平台的前后方向上，用来检测钻机前后方向的倾角；一个由U₁₉、U₂₀、U₂₁、U₂₂构成的完成小信号交流－→直流转换的整流器；一个由U₁₆、U₁₇、U₁₈构成的完成倾向信号形成的电压比较器；执行机构电磁阀的控制继电器由J₁～J₄构成，J₅为告警音响继电器，当钻头达到预置深度就告警，J₆为调平电源开关；一个测量钻头深度的光电脉冲发生器CS，它发出二路相差1／4周期的方波脉冲，仪器根据二路脉冲的相位差检测CS的转向。光电脉冲发生器CS安装在便于与钻机加压轮轴相连接的地方，使光电脉冲发生器CS的转动能真实反映出钻头的上下运动。光电脉冲发生器CS安装方向，以CS轴伸出端看，逆时针方向为钻进方向，顺时针方向为提升方向。

为了提高仪器的抗干扰能力，在仪器电源DY的引入端加装有电源噪音滤波器，在接口电路中的电压比较器和脉冲发生器CS的输出端设有光电耦合器GD₇～GD₁₂；J₁～J₆的输入端设有光电耦合器GD₁～GD₆，并将全部电子器件密封在一个屏蔽盒内。

该仪器的自动调平原理如下：按下仪器面板上的“调平”按键，再按“清零／自动”键。仪器处在自动调平状态下。此时，显示器显示的是钻机前后，左右方向的倾斜程度，显示器左边二位显示的是前后方向的倾度值，右边二位显示的是左右方向的倾度值，四个信号灯LD₂～LD₅显示的是综合信号。接口电路中的400HZ正弦振荡器产生一个u₁Sinwt的正弦电压，该电压连接到二个倾度传感器XT₁、XT₂的一次绕组上，倾度传感器的二次绕组的输出电压：

u₂＝

其中k为变化，是一常数，α为平台偏离水平方向的倾角。平台处在水平位置时α＝0，平台向左或向前倾斜时，α＞0，平台向右或向后倾斜时α＜0，即二次电压幅值反映了平台的倾度，二次电压的相位反映了平台的倾向，二个方向倾度传感器XT₁、XT₂随倾角变化的二次交流电压信号分别经过接口电路中U₁₉、U₂₀、U₂₁、U₂₂构成的精密整流器整流为直流电压信号，再送到A／D转换器U₅中，A／D转换器U₅在单片计算器U₁控制下将直流电压信号转换成计算机U₁能够处理的数字量信号，并通过总线BUS送入计算机U₁内，完成倾度值的采集工作。两个方向倾度传感器XT₁、XT₂输出的电压信号同时也被送到接口电路中U₁₆、U₁₇、U₁₈构成的倾向识别电路电压比较器中，电压比较器将倾度传感器的信号相位与传感器一次电压相位进行比较，形成一倾向信号通过光电隔离后，经U₆总线缓冲器送到计算机总线，计算机通过发出读倾向命令而将倾向信号读入计算机内，完成倾向信号的采集工作。计算机在采集了倾度信号和倾向信号后，根据软件流程安排进行分析、运算，其程序图如附图3所示，然后将二个方向的倾度值送到由U₂、U₃、U₄、LED_1～4构成的数字显示器上，并判断平台四个千斤顶中某一个或两个需要上升或下降，形成一组控制命令和倾向显示信号，通过总线和信号锁存器U₁₀，将倾向信号显示在装于仪器面板上的发光信号灯LD₂～LD₅上，完成倾向显示。信号锁存器U₁₀上的控制信号通过光电隔离后，被送至继电器驱动三极管T₁～T₄，开闭相应的继电器，继电器触头将相应的电磁阀开启，由电磁阀控制的钻机液压系统作用于支撑平台的四个千斤顶，使平台向水平方向运动。当计算机采集到前后和左右二个方向的倾度α角同时等于零时，即平台已平，仪器输出关闭全部阀组的命令和开启音响控制电路，发出音响信号通知司机平台已自动调平，仪器处在等待返回测深状态中。

仪器还可以进行手动调平，按下仪器面板上“调平”按键，仪器工作于手动调平状态，此时平台的倾向和倾度都显示在仪器面板上以指示司机进行调平，司机可以根据显示用手操作手动阀实现调平。仪器工作过程跟自动调平唯一不同的是此时不送出电磁阀控制信号。

仪器一旦通电或在任何时候按下“测深”键，数字显示器上显示的是钻孔深度值。钻孔深度测量是对一随钻机钻进推压链轮一同旋转的光电脉冲发生器CS产生的脉冲进行计数而实现的。脉冲个数N＝KS，K为常数，S为钻头运动的距离。脉冲发生器CS发出二路相差1／4周期的方波脉冲，经光电隔离后被送到U₁₄、U₁₅构成的转向判别电路中，形成一转向信号，然后送至计算机T。端上供计算机检测，其中一路脉冲直接送至计算机的T₁端上，计算机内部一计算器对T₁端上的信号进行计数，当计满对应一个显示单位距离后发出的脉冲个数时，计数器向计算机发出中断请求，在中断服务中对深度进行处理，并送到显示器上显示出来。在对深度值进行处理中，计算机查询T₁端为“1”还是为“0”，以判断钻头是向上运动还是向下运动，决定是做加“1”运算还是做减“1”运算。在向下运动中做加“1”，向上提起时做减“1”运算，其程序图如附图4所示。

本实用新型提供的牙轮钻机自动调平测深仪在钻孔前根据钻机平台的倾斜度和倾斜方向控制钻机四个千斤顶，自动实现钻机的平台调平。还能自动检测各千斤顶是否同时受力，并作出处理。减轻了司机的劳动强度和手动调平带来的误差。钻孔时仪器显示钻头到达的深度位置，司机可以清楚地了解钻头所处深度，向上提时也可清楚地知道是否提出地面，是否到达平台，避免过提和超深，节省了人力物力，提高了安全性。

Claims

1、一种牙轮钻机自动调平测深仪，其特征是包括一个控制显示电路和一个接口电路，其中：

控制显示电路具有：

a、一个本身自带EPROM存贮器，并固有系统软件的单片微处理机U₁，

b、一个供仪器显示倾度和深度值的显示系统，该显示系统由U₂、U₃、U₄构成的位段驱动器及显示器LED组成，G₁～G₄组成四字功能键，它在软件管理下实现仪器多功能间的转换，LD₁～LD₅构成倾向信号显示器，完成倾向显示，

c、一个完成倾度信号的模拟量到数字间转换工作的模数转换器D₅，

d、一个由U₆、U₇构成的倾向和压力继电器信号输入通道和一个由U₁₀、U₁₁、U₁₂、U₁₃构成的倾向和电磁阀控制信号输出通道，

e、一个由U₈、U₉、U₁₄、U₁₅构成的测深传感器脉冲输入通道及转向判别电路，

接口电路具有：

f、一个仪器电源DY及一个400HZ的正弦振荡器，

g、XT₁、XT₂构成的倾度传感器，该传感器各由一个线性旋转变压器组成，其中一个用来检测钻机前后方向的倾角，另一个检测钻机左右方向的倾角，其输出电压随着倾角线性增加，仪器根据二个方向的倾角信号调整平台的方向，XT₁装在钻机平台的左右方向上，用来检测平台左右方向的倾角，XT₂装在平台的前后方向上，用来检测钻机前后方向的倾角，

h、U₁₉、U₂₀、U₂₁、U₂₂构成的完成小信号交流-→直流转换的整流器，

i、U₁₆、U₁₇、U₁₈构成的完成倾向信号形成的电压比较器，

j、控制继电器J₁～J₄构成的执行机构，钻头到达预置深度就告警的告警音响继电器J₅及调平电源开关J₆，

k、一个测深的光电脉冲发生器CS，它发出二路相差1/4周期的方波脉冲，仪器根据二路脉冲的相位差检测CS的转向，脉冲发生器CS安装在与钻机加压轮轴相连接的地方。

2、如权利要求1所述的牙轮钻机自动调平测深仪，其特征是为了提高仪器的抗干扰性，在仪器电源DY的引入端加装有电源噪音滤波器。

3、如权利要求1或2所述的牙轮钻机自动调平测深仪，其特征是接口电路中的电压比较器和脉冲发生器CS的输出端设有光电耦合器GD₇～GD₁₂；J₁～J₆的输入端设有光电耦合器GD₁～GD₆。

4、如权利要求1或2所述的牙轮钻机自动调平测深仪，其特征是为了减少空间的电磁辐射干扰，将全部电子器件密封在一个屏蔽盒内。

5、如权利要求3所述的牙轮钻机自动调平测深仪，其特征是为了减少空间的电磁辐射干扰，将全部电子器件密封在一个屏蔽盒内。