CN213597949U - 钻孔深度测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种钻孔深度测量系统，包括测距装置、控制主机、显示屏及接杆计数按钮，本实用新型可以在牙轮钻机进行钻进作业的同时监测钻孔深度，并将深度数据实时显示在屏幕上，便于操作员观察，当钻进深度达到设计要求时系统控制钻机自动停止钻进，并提醒操作者，提高了钻孔作业的精确度，保障了钻孔质量，为钻机的远程驾驶和无人驾驶提供了有力的技术支持。

Description

钻孔深度测量系统

技术领域

本实用新型涉及露天矿牙轮钻机钻孔技术领域，尤其涉及一种钻孔深度测量系统。

背景技术

在露天矿的开采工艺中，穿孔作业是首道工序，其目的是为爆破工作提供放炸药的孔穴，穿孔质量的好坏，直接关系到其后的爆破、采装、破碎、选矿等工作的效率，而对钻孔深度的控制是影响穿孔质量好坏的重要因素。在露天矿凿岩机械中，牙轮钻机是大型露天矿山广泛使用的一种高效穿孔设备，目前，牙轮钻机的孔深测量工作基本上都是采用人工控制，操作工目测钻杆位置估计钻孔深度，确定是否停止钻进，钻后只能用皮尺人工测量，操作麻烦，效率低，劳动强度大，测量误差大，难以满足数字化矿山现代化建设的需求。

因此，亟待实用新型一种可以准确测量牙轮钻机钻孔深度的系统。

实用新型内容

为解决上述问题，本申请提供了一种钻孔深度测量系统，包括

测距装置，设置在钻架顶端或加压小车顶部，用于测量钻架与加压小车之间的距离；

控制主机，与所述测距装置连接，用于接收所述测距装置发送的距离数据，并根据所述距离数据计算钻孔的实际深度；

显示屏；设置在驾驶室内，用于实时显示钻孔的实际深度和/或所述测距装置所测得的距离数据；

接杆计数按钮，用于记录钻机接杆操作的次数，所述接杆计数按钮设置为机械按键并与所述控制主机连接，或，所述接杆计数按钮设置在显示屏上，所述显示屏为触控屏。

进一步的，所述测距装置与所述控制主机之间通过485串口连接。

进一步的，所述系统还包括有第二测距装置，所述第二测距装置设置在钻机底盘底部且与所述控制主机连接，用于测量钻机底盘距地面的距离。

进一步的，所述测距装置和所述第二测距装置分别为拉绳位移传感器、激光测距仪、UWB定位装置或测距仪或雷达测距仪中的一种。

本实用新型实施例提供的钻孔深度测量系统可以根据测距装置测量的钻架顶端距加压小车之间的距离数据实时计算钻孔深度，可以将钻孔深度数据在司机驾驶室内进行实时显示，彻底解决了以往测孔深装置抗干扰能力弱、易损坏、无法防尘、防振动导致的寿命短等弊端；并且通过拉绳位移传感器进行测距可以有效地避免钻进过程中的震动、粉尘等恶劣环境的干扰，抗干扰能力强，数据准确可靠；安装方便、成本低，具有极高的实用价值和推广价值。本实用新型可以在当钻进深度达到设计要求时系统控制钻机自动停止钻进，并声光提醒操作者，实现自动控制的功能，同时为钻机的远程驾驶和无人驾驶提供了有力的技术支持。

附图说明

图1为本申请实施例的钻孔深度测量方法应用于计算机的硬件结构框图；

图2为本申请实施例一的钻孔深度测量方法流程图；

图3为本申请的方法应用在牙轮钻机上进行孔深计算的原理分析示意图；

图4为本申请的一种钻孔深度测量系统的结构框图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1:

本申请实施例一所提供的方法实施例可以在计算机、服务器或者类似的运算装置中执行。以运行在计算机上为例，图1是本申请实施例的一种钻孔深度测量方法应用于计算机的硬件结构框图。如图1所示，终端可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器101(处理器101可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)和用于存储数据的存储器103，可选地，上述终端还可以包括用于通信功能的传输设备102以及输入输出设备104。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述计算机的结构造成限定。例如，计算机还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。

存储器104可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如本申请实施例中的一种钻孔深度测量方法对应的计算机程序，处理器102通过运行存储在存储器104内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至移动终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

传输装置106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括移动终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输装置106包括一个网络适配器(Network Interface Controller，简称为NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输装置106可以为射频(Radio Frequency，简称为RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。在一个实施例中，传输装置可以用于接收测距装置所发送的数据。

本案的一个实施例还提供了一种钻孔深度测量方法，用于测量露天矿牙轮钻机在钻孔时的实时孔深，如图2所示，包括以下步骤：

S1、接收测距装置实时上传的距离数据x_t；

其中，所述距离数据x_t反映的是钻架顶端距离加压小车之间的距离，所述测距装置可设置在钻架顶部，或者设置在加压小车上，用于实时测量钻架顶端与加压小车之间的距离，当加压小车运动时，测距装置所测得的距离数据随之变化；

S2、接收当前加压小车上的钻杆数量数据m；

由于钻机在钻进工作开始之前，加压小车上所连接的钻杆数量是不确定的，比如加压小车上所连接的钻杆数量可能是0个、1个或2个，则需要预先将所连接的钻杆数量输入系统，在一个实施例中，该步骤可通过驾驶员的肉眼观察获取具体情况之后直接输入(例如直接通过控制主机所连接的物理按键进行输入或通过触控屏进行输入)。

S3：接收接杆指令次数n；

在牙轮钻机进行钻孔作业时，对于较深的孔，受到钻杆长度的限制，往往需要进行接杆操作，由加压小车上升，将两个钻杆首尾连接后继续下降钻进，在每次接杆操作时，均向系统发送一次接杆信号，在一个实施例中，该接杆信号可以由驾驶室内的操作员通过操作按钮(例如控制主机上外接有输入输出设备)来产生，也可以通过其他方式自动产生。

S4、读取钻架高度数据b、钻机底盘高度数据c、钻杆长度数据a钻杆短接接头长度数据p、钻头长度数据q以及加压小车的厚度数据r，其中，所述钻架高度数据b、所述钻杆长度数据a、所述短接接头长度数据p、所述钻头长度数据q以及所述加压小车的厚度数据r均为已知数据；钻机底盘高度数据c通过测量得出；

其中，所述钻架高度数据b、钻杆长度数据a、短接接头长度数据p、钻头长度数据q以及加压小车的厚度数据r均为已知数据；钻机底盘高度数据c通过测量得出。钻机底盘的高度c为钻架底端至地面的距离，由于钻机在作业之前需要用千斤顶支撑台面，使得每次作业时的底盘高度c并不是固定的值，因此需要将底盘高度c通过测量的方式进行记录，而钻架的高度b、钻杆的长度a均为固定值，上述数据均可通过输入输出设备(包括但不限于外接键盘)输入系统。在一个实施例中，可将第二测距装置设置在所述钻机底部用于测量钻机底盘的高度c，再将第二测距装置所测得的数据通过485串口上传至服务器或控制主机。

S5、根据以下公式计算钻孔深度H：

H＝x_t+r+p+q+a*m+a*n-b-c。

参照图3，其计算原理为：x_t与加压小车的厚度r、钻杆短接接头长度p、m个钻杆长度a*m以及换杆的长度a*n之和即为钻架顶端至钻头末端处的长度，用该长度减去钻架顶端至地面之间的距离b+c即可得到钻孔深度。

作为可变换的实施方式，本实施例可以选择性地将上述测距装置以及第二测距装置具体设置为拉绳位移传感器、激光测距仪、UWB定位装置或雷达测距仪中的一种。图3中所示为以拉绳位移传感器为例的设备安装状态，值得注意的是，由于本申请中的距离数据x_t表示的是钻架顶端距离加压小车之间的距离，当拉绳位移传感器以侧面出线的方式进行固定时，出线口与钻架顶端之间具有一部分距离(该距离属于钻架的高度范围之外)，因此在设备安装时需要对该距离进行补偿，例如将拉绳位移传感器的钢丝绳与加压小车之间的连接件(不属于拉绳位移传感器之内的部件)的长度等于拉绳位移传感器的出线口距离钻架顶端之间的距离。对于另一种情况，当拉绳位移传感器的固定方式为底部出线时，由于出线口直接贴合在钻架顶端，故不需设置连接件(或将连接件的长度化为0)。在另一个实施例中，当测距装置选用激光测距仪时，只需保证激光测距仪的出光口与加压小车顶部反光板之间的距离为钻架顶端到加压小车顶部之间的距离即可，同理，当采用UWB定位装置时，可使UWB基站芯片与钻架顶端处于同一水平面上、标签与加压小车的顶部处于同一水平面上即可，UWB基站和加压小车上的标签之间实现通讯从而计算两者之间的距离。需要说明的是，本案的附图中仅示出了拉绳位移传感器的示意图，采用其他测距装置的安装方式可依据上述说明以及本领域技术人员的基本能力进行安装，本申请的附图说明中并未一一列举。任何采用上述五种测距装置之外的测距装置按照本申请所提供方法实施的，均在本申请的保护范围之内。

作为可变换的实施方式，本实施例及其可变换的实施方式均可以选择性地通过设置上位机将钻架高度数据b以及钻杆长度数据a输入系统。

作为可变换的实施方式，本实施例所提供的方法在读取接杆指令n时，采用以下方法对接杆指令次数n的值进行计算：设置接杆计数按钮，当钻机进行接杆操作时由操作员按接杆计数按钮进行计数，将按下接杆计数按钮的次数作为接杆指令次数n的值。

实施例2

本实施例提供了一种钻孔深度测量系统，如图4所示，包括

测距装置301，所述测距装置301可设置在钻架顶部，或者设置在加压小车上，用于实时测量钻架顶端与加压小车之间的距离；

控制主机302，与所述测距装置301连接，用于接收测距装置301发送的距离数据，并根据所述距离数据计算钻孔的实际深度；

显示屏303；设置在驾驶室内，用于实时显示钻孔的实际深度和/或所述测距装置301所测得的距离数据。

接杆计数按钮304，用于记录钻机接杆操作的次数，在一个实施例中，所述接杆计数按钮304设置为机械按键并与所述控制主机302连接，操作员通过在驾驶室内手动按下该按键用来记录接杆的次数，在另一个实施例中(附图中未具体示出)，可将显示屏303设置为触控屏，将接杆计数按钮304设置在在触控屏上，当操作员按下接杆计数按钮304时，接杆指令次数n加1，从而可以准确地统计钻进过程中的接杆次数。

作为可变换的实施方式，本实施例还可选择性地设置为：所述系统还包括有第二测距装置305，所述第二测距装置305设置在钻机底盘底部且与所述控制主机303连接，用于测量钻机底盘距地面的距离。

作为可变换的实施方式，本实施例中的所有实施方式均可选择性地设置为：所述测距装置(301)和所述第二测距装置(305)分别为拉绳位移传感器、激光测距仪、UWB定位装置或雷达测距仪中的一种。图4中所示为以拉绳位移传感器为例的设备安装状态，将拉绳位移传感器设置在钻架顶端，其钢丝绳端部与加压小车固定连接即可，或者将拉绳位移传感器设置在加压小车上，将钢丝绳端部固定在钻架顶端亦可；当采用激光测距仪时，可将激光测距仪设置在钻架顶部，在加压小车上设置与其配合使用的反光板；当采用UWB定位装置时，可在钻架顶端设置至少一个UWB基站，在加压小车上设置标签，UWB基站和标签之间实现通讯从而计算两者之间的距离。同理。第二测距装置305可设置在钻机的底盘下方，直接测量钻机底盘距地面的距离，如图4所示，第二测距装置采用测距雷达305，测距雷达305设置在钻车底盘底部，并通过485串口与控制主机303连接。

作为可变换的实施方式，本实施例及其可变换的实施方式还可选择性地设置为，所述测距装置和第二测距装置均通过485串口与控制主机连接。

作为可变换的实施方式，本实施例及其可变换的实施方式还可选择性地设置为，在钻孔开始之前预设孔的标准深度，当钻进深度达到预设标准深度时，系统可以自动停止，实现自动控制的功能。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种钻孔深度测量系统，其特征在于，包括

测距装置(301)，设置在钻架顶端或加压小车顶部，用于测量钻架与加压小车之间的距离；

控制主机(302)，与所述测距装置(301)连接，用于接收所述测距装置(301)发送的距离数据，并根据所述距离数据计算钻孔的实际深度；

显示屏(303)；设置在驾驶室内，用于实时显示钻孔的实际深度和/或所述测距装置(301)所测得的距离数据；

接杆计数按钮(304)，用于记录钻机接杆操作的次数，所述接杆计数按钮(304)设置为机械按键并与所述控制主机(302)连接，或，所述接杆计数按钮(304)设置在显示屏(303)上，所述显示屏(303)为触控屏。

2.根据权利要求1所述的钻孔深度测量系统，其特征在于，所述测距装置(301)与所述控制主机(302)之间通过485串口连接。

3.根据权利要求1所述的钻孔深度测量系统，其特征在于，所述系统还包括有第二测距装置(305)，所述第二测距装置(305)设置在钻机底盘底部且与所述控制主机(302)连接，用于测量钻机底盘距地面的距离。

4.根据权利要求3所述的钻孔深度测量系统，其特征在于，所述测距装置(301)和所述第二测距装置(305)分别为拉绳位移传感器、激光测距仪、UWB定位装置或雷达测距仪中的一种。

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