專利名稱：牙輪鉆機拋擲孔定位儀及定位方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種牙輪鉆機拋擲孔定位儀，還涉及一種牙輪鉆機拋擲孔定位方法。 尤其是露天礦開采能隨著牙輪鉆機的移動，即前進、后退和轉彎時自動識別拋擲孔位置的定位儀器及定位方法。
背景技術：
目前，公知的牙輪鉆機上沒有拋擲孔定位設備，常規(guī)拋擲孔定位方法是靠人工測距，在地上擺石頭、打樁或涂漆標記目標孔位置后，憑司機的感覺去接近標記對準拋擲方向，但采用這種方式作業(yè)時，費時、費力、定位精度差且效率低下，特別是在霧、雨、雪和晚上光線不好的條件下，會使作業(yè)變得異常困難，還潛在危險的不安全問題。公知的牙輪鉆機技術是深度測量和調(diào)平控制。深度測量是根據(jù)加壓齒輪箱與鉆桿鉆進的對應關系，深度傳感器將鉆頭進給的模擬量用脈沖表示，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集、相位識別后計算得出穿孔深度。調(diào)平控制過程是采集兩個方向水平傳感數(shù)據(jù)，通過不斷控制調(diào)整鉆機支架的液壓力后使鉆機達到水平。但這兩種技術都不能使牙輪鉆機具有拋擲孔定位功能。隨著信息技術的迅猛發(fā)展，GPS衛(wèi)星定位技術的應用在我國也變得越來越普及，目前GPS的應用范圍多在測量、導航和定位。高精度GPS定位多采用載波相位差分方式，傳感器和數(shù)據(jù)采集技術也是一種成熟的技術，在工業(yè)現(xiàn)場得到了廣泛的應用，但兩者的結合使用到目前為止還沒有發(fā)現(xiàn)應用在牙輪鉆機拋擲孔定位方面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術解決問題是針對現(xiàn)有技術中牙輪鉆機沒有定位功能的不足， 導致在使用過程中定位費時、費力和定位不準的缺點，提供一種牙輪鉆機拋擲孔定位儀，還提供一種牙輪鉆機拋擲孔定位方法。本發(fā)明的技術解決方案是本發(fā)明提供的一種牙輪鉆機拋擲孔定位儀，包括兩個GPS天線，用于感知鉆機的位置，將接收的鉆機位置信息轉換成電信號傳到信號采集解算器；雙傾角傳感器，用于感知鉆機的傾角，產(chǎn)生與傾角相關的脈沖，并將傾角脈沖數(shù)據(jù)傳送到信號采集解算器；信號采集解算器，用于實時采集并緩存兩個GPS天線傳來的電信號，以及雙傾角傳感器傳來的傾角脈沖數(shù)據(jù)，將所述電信號和所述傾角脈沖數(shù)據(jù)解算成鉆頭的位置坐標傳送到控制器；控制器，用于實時接收信號采集解算器送來的鉆頭位置坐標，將所述鉆頭中心位置坐標與控制器內(nèi)存儲的目標拋擲孔位置坐標相比較，若誤差在預設范圍內(nèi)則該拋擲孔定位完成，若誤差不在預設范圍內(nèi)則計算當前鉆頭到達目標孔所需移動的距離，輸出移動驅動信號和定位數(shù)據(jù)；
輸入設備，用于向控制器輸入預設參數(shù)和指令；以及電源。進一步地，該定位儀還包括顯示器，用于實時顯示所述控制器的輸入/輸出信息，所述輸出信息包含鉆頭當前位置、目標孔位置、定位數(shù)據(jù)及拋擲環(huán)境圖。進一步地，該定位儀還包括深度傳感器，用于感知拋擲孔的穿孔深度，產(chǎn)生與深度相關的脈沖，并將深度脈沖數(shù)據(jù)傳到信號采集解算器；所述信號采集解算器將所述深度脈沖數(shù)據(jù)傳送到所述控制器；所述控制器實時接收所述深度脈沖數(shù)據(jù)，將所述深度脈沖數(shù)據(jù)轉換成穿孔深度數(shù)據(jù)輸出?；蛘哌M一步地，該定位儀還包括深度傳感器，用于感知鉆頭穿孔的深度，產(chǎn)生與深度相關的脈沖，并將深度脈沖數(shù)據(jù)傳到所述控制器；所述控制器實時接收所述深度脈沖數(shù)據(jù)，將所述深度脈沖數(shù)據(jù)轉換成穿孔深度數(shù)據(jù)輸出。所述信號采集解算器進一步包括第一級解算器，其根據(jù)兩個GPS天線傳來的電信號，解算出兩個GPS天線中心的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，并將經(jīng)緯度數(shù)據(jù)傳送給第二級解算器；第二級解算器，接收經(jīng)緯度數(shù)據(jù)和所述雙傾角傳感器傳來的傾角脈沖數(shù)據(jù)，將其轉換成鉆頭中心位置的大地坐標傳送到所述控制器。本發(fā)明提供的牙輪鉆機拋擲孔定位方法，包括以下步驟向控制器輸入定位開始指令；兩個GPS天線感知鉆機的位置，將接收的鉆機位置信息轉換成電信號傳到信號采集解算器；雙傾角傳感器感知鉆機的傾角，產(chǎn)生與傾角相關的脈沖，并將傾角脈沖數(shù)據(jù)傳送到信號采集解算器；信號采集解算器實時采集并緩存兩個GPS天線傳來的電信號，以及雙傾角傳感器傳來的傾角脈沖數(shù)據(jù)，將所述電信號和所述傾角脈沖數(shù)據(jù)解算成鉆頭的位置坐標傳送到控制器；控制器實時接收信號采集解算器送來的鉆頭中心位置坐標，將所述鉆頭中心位置坐標與控制器內(nèi)存儲的目標拋擲孔位置坐標相比較，若誤差在預設范圍內(nèi)則該拋擲孔定位完成，若誤差不在預設范圍內(nèi)則計算當前鉆頭到達目標孔所需移動的距離，輸出移動驅動信號和定位數(shù)據(jù)，直到當前鉆頭中心位置坐標與目標孔坐標的誤差在預設范圍內(nèi)為止，此時停止輸出移動驅動信號，拋擲孔定位成功。本發(fā)明提供的另一種牙輪鉆機拋擲孔定位儀，包括兩個GPS天線，用于感知鉆機的位置，將接收的鉆機位置信息轉換成電信號傳到信號采集解算器；信號采集解算器，用于實時采集并緩存兩個GPS天線傳來的電信號，將所述電信號解算成兩個GPS天線中心的位置坐標傳送到控制器；
雙傾角傳感器，用于感知鉆機的傾角，產(chǎn)生與傾角相關的脈沖，并將傾角脈沖數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)采集器；數(shù)據(jù)采集器，用于實時采集并緩存雙傾角傳感器傳來的傾角脈沖數(shù)據(jù)，將所述傾角脈沖數(shù)據(jù)傳送到控制器，控制器，用于實時接收信號采集解算器送來的兩個GPS天線中心的位置坐標及數(shù)據(jù)采集器送來的傾角脈沖數(shù)據(jù)，根據(jù)所述兩個GPS天線中心的位置坐標、鉆機的結構尺寸與所述傾角脈沖數(shù)據(jù)，求出鉆頭中心位置坐標，將所述鉆頭中心位置坐標與控制器內(nèi)存儲的目標拋擲孔位置坐標相比較，若誤差在預設范圍內(nèi)則該拋擲孔定位完成，若誤差不在預設范圍內(nèi)則計算當前鉆頭到達目標孔所需移動的距離，輸出移動驅動信號和定位數(shù)據(jù)；輸入設備，用于向控制器輸入預設參數(shù)和指令；以及電源。進一步地，該定位儀還包括深度傳感器，用于感知拋擲孔的深度，產(chǎn)生與深度相關的脈沖，并將深度脈沖數(shù)據(jù)傳到所述數(shù)據(jù)采集器；所述數(shù)據(jù)采集器實時采集并緩存所述深度傳感器傳來的深度脈沖數(shù)據(jù)，將所述深度脈沖數(shù)據(jù)傳送到所述控制器；所述控制器實時接收數(shù)據(jù)采集器送來的深度脈沖數(shù)據(jù)，將所述深度脈沖數(shù)據(jù)轉換成穿孔深度數(shù)據(jù)輸出。所述信號采集解算器進一步包括第一級解算器，其根據(jù)兩個GPS天線傳來的電信號，解算出鉆機兩個GPS天線中心的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，并將經(jīng)緯度數(shù)據(jù)傳送給第二級解算器；第二級解算器，接收經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，將其轉換成兩個GPS天線中心位置的大地坐標傳送到所述控制器。本發(fā)明提供的另一種牙輪鉆機拋擲孔定位方法，包括以下步驟向控制器輸入定位開始指令，兩個GPS天線感知鉆機的位置，將接收的鉆機位置信息轉換成電信號傳到信號采集解算器；信號采集解算器實時采集并緩存兩個GPS天線傳來的電信號，將所述電信號解算成兩個GPS天線中心的位置坐標傳送到控制器；雙傾角傳感器感知鉆機的傾角，產(chǎn)生與傾角相關的脈沖，并將傾角脈沖數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)采集器；數(shù)據(jù)采集器實時采集并緩存雙傾角傳感器傳來的傾角脈沖數(shù)據(jù)，將所述傾角脈沖數(shù)據(jù)傳送到控制器，控制器實時接收信號采集解算器送來的兩個GPS天線中心的位置坐標、及數(shù)據(jù)采集器送來的傾角脈沖數(shù)據(jù)，根據(jù)所述兩個GPS天線中心的位置坐標、鉆機的結構尺寸與所述傾角脈沖數(shù)據(jù)，求出鉆頭中心位置坐標，將所述鉆頭中心位置坐標與控制器內(nèi)存儲的目標拋擲孔位置坐標相比較，若誤差在預設范圍內(nèi)則該拋擲孔定位完成，若誤差不在預設范圍內(nèi)則計算當前鉆頭到達目標孔所需移動的距離，輸出移動驅動信號和定位數(shù)據(jù)，直到當前鉆頭中心位置坐標與目標孔坐標的誤差在預設范圍內(nèi)為止，此時停止輸出移動驅動信
7號，拋擲孔定位成功。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點(1)本發(fā)明將兩個GPS天線、雙傾角傳感器、信號采集解算器和控制器有機結合為一體，為牙輪鉆機增加了拋擲孔定位功能，提高了大型設備使用效率、定位精度和勞動安全性，可為企業(yè)節(jié)能降耗并減少工人的勞動強度。該定位儀可在鉆機作業(yè)現(xiàn)場短時間內(nèi)安裝， 結構簡單，使用方便，工作可靠，鉆機行進時能準確實時地測量拋擲孔位置。(2)進一步地，本發(fā)明增加深度傳感器，使牙輪鉆機在穿孔時能夠實時測量穿孔深度，為牙輪鉆機的穿孔質(zhì)量提供了保障。(3)本發(fā)明通過顯示器實時顯示鉆頭當前位置、目標孔位置、定位數(shù)據(jù)及拋擲環(huán)境圖，使得儀器使用更加方便。


圖1為本發(fā)明實施例一的硬件連接圖。圖2為本發(fā)明實施例一的方法流程圖。圖號說明1、電源，2、控制器，3、顯示器，4、輸入設備，5、信號采集解算器，6、數(shù)據(jù)采集器，7、雙傾角傳感器，8、深度傳感器，9、GPS天線A，10、GPS天線B。
具體實施例方式以下將結合附圖對本發(fā)明的實施例進行說明。實施例一如圖1所示，牙輪鉆機拋擲孔定位儀，包括兩個GPS天線(9和10)，用于感知鉆機的位置，將接收的鉆機位置信息轉換成電信號傳到信號采集解算器；信號采集解算器5，用于實時采集并緩存兩個GPS天線傳來的電信號，將所述電信號解算成兩個GPS天線中心的位置坐標傳送到控制器；雙傾角傳感器7，用于感知鉆機的傾角，產(chǎn)生與傾角相關的脈沖，并將傾角脈沖數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)采集器；數(shù)據(jù)采集器6，用于實時采集并緩存雙傾角傳感器傳來的傾角脈沖數(shù)據(jù)，將所述傾角脈沖數(shù)據(jù)傳送到控制器，控制器2，用于實時接收信號采集解算器送來的兩個GPS天線中心的位置坐標及數(shù)據(jù)采集器送來的傾角脈沖數(shù)據(jù)，根據(jù)所述兩個GPS天線中心的位置坐標、鉆機的結構尺寸與所述傾角脈沖數(shù)據(jù)，求出鉆頭中心位置坐標，將所述鉆頭中心位置坐標與控制器內(nèi)存儲的目標拋擲孔位置坐標相比較，若誤差在預設范圍內(nèi)則該拋擲孔定位完成，若誤差不在預設范圍內(nèi)則計算當前鉆頭到達目標孔所需移動的距離，輸出移動驅動信號和定位數(shù)據(jù)；輸入設備4，用于向控制器輸入預設參數(shù)和指令；以及電源1。所述信號采集解算器5進一步包括兩級解算器，其中第一級解算器，其根據(jù)兩個GPS天線傳來的電信號，解算出鉆機兩個GPS天線中心的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，并將經(jīng)緯度數(shù)據(jù)傳送給第二級解算器；
第二級解算器，接收經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，將其轉換成兩個GPS天線中心位置的大地坐標傳送到所述控制器。進一步地，該定位儀還包括顯示器3，用于實時顯示所述控制器的輸入/輸出信息，所述輸出信息包含鉆頭當前位置、目標孔位置、定位數(shù)據(jù)及拋擲環(huán)境圖。增加顯示器的好處是可以實時顯示鉆頭當前位置、目標孔位置、定位數(shù)據(jù)及拋擲環(huán)境圖，使得儀器使用更加方便。另外，該定位儀還可進一步包括深度傳感器8，用于感知拋擲孔的深度，產(chǎn)生與深度相關的脈沖，并將深度脈沖數(shù)據(jù)傳到所述數(shù)據(jù)采集器；所述數(shù)據(jù)采集器實時采集并緩存所述深度傳感器傳來的深度脈沖數(shù)據(jù)，將所述深度脈沖數(shù)據(jù)傳送到所述控制器；所述控制器實時接收數(shù)據(jù)采集器送來的深度脈沖數(shù)據(jù)，將所述深度脈沖數(shù)據(jù)轉換成穿孔深度數(shù)據(jù)輸出。增加深度傳感器的用途是使牙輪鉆機在穿孔時能夠實時測量穿孔深度，為牙輪鉆機的穿孔質(zhì)量提供保障。電源優(yōu)選工業(yè)電源，GPS天線為雙頻測量型天線，控制器可以由單片機、可編程邏輯控制器PLC、FPGA或工控機實現(xiàn)。本例控制器選用500MHZ PC104模塊，第一級解算器采用兩臺Trimble7500，第二級解算器采用300MHZ PC104模塊，顯示器3采用的是寬溫彩色IXD，深度傳感器8是工業(yè)級旋轉編碼器，數(shù)據(jù)采集器6是帶有CAN 口的PLC，兩天線安裝位置與鉆機移動方向平行或者垂直，數(shù)據(jù)線采用工業(yè)現(xiàn)場CAN總線，GPS信號采集解算器用于解算當前鉆頭的實時位置， 鉆機數(shù)據(jù)采集器用于采集穿孔深度數(shù)據(jù)，它們通過CAN總線連接到控制器2的CAN 口上，顯示器3、輸入設備4、電源1與工業(yè)控制器2通過信號線和電源線連接，在控制器2中存有整個拋擲平臺上拋擲孔中心定位坐標、深度設計數(shù)據(jù)和生產(chǎn)日志，通過無線網(wǎng)絡可將現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳送到生產(chǎn)調(diào)度中心。牙輪鉆機拋擲孔定位方法包括以下步驟向控制器輸入定位開始指令，兩個GPS天線感知鉆機的位置，將接收的鉆機位置信息轉換成電信號傳到信號采集解算器；信號采集解算器實時采集并緩存兩個GPS天線傳來的電信號，將所述電信號解算成兩個GPS天線中心的位置坐標傳送到控制器；雙傾角傳感器感知鉆機的傾角，產(chǎn)生與傾角相關的脈沖，并將傾角脈沖數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)采集器；數(shù)據(jù)采集器實時采集并緩存雙傾角傳感器傳來的傾角脈沖數(shù)據(jù)，將所述傾角脈沖數(shù)據(jù)傳送到控制器，控制器實時接收信號采集解算器送來的兩個GPS天線中心的位置坐標、及數(shù)據(jù)采集器送來的傾角脈沖數(shù)據(jù)，根據(jù)所述兩個GPS天線中心的位置坐標、鉆機的結構尺寸與所述傾角脈沖數(shù)據(jù)，求出鉆頭中心位置坐標，將所述鉆頭中心位置坐標與控制器內(nèi)存儲的目標拋擲孔位置坐標相比較，若誤差在預設范圍內(nèi)則該拋擲孔定位完成，若誤差不在預設范圍內(nèi)則計算當前鉆頭到達目標孔所需移動的距離，輸出移動驅動信號和定位數(shù)據(jù)，直到當前鉆頭中心位置坐標與目標孔坐標的誤差在預設范圍內(nèi)為止，此時停止輸出移動驅動信號，拋擲孔定位成功。如圖2所示，具體為步驟101為等待程序，司機按下“定位開始”鍵后，啟動定位儀進入定位初始化過程，初始化設定當前目標孔號為1000進入步驟102，根據(jù)孔號讀入當前目標孔的坐標值、與該孔號相關的目標深度值并讀入最大孔號進入103步驟，這些數(shù)據(jù)是從數(shù)據(jù)文件步驟104 讀入的，該文件由已存入多個目標孔號、最大孔號、定位坐標和與該孔相關的目標深度值， 一級器解算控制器解算出兩個天線中心的經(jīng)緯度WGS84進入步驟105，采集傾角脈沖，計算傾角數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)傳送給解算器進入步驟106，二級解算器將經(jīng)緯度WGS84轉換成西安80大地坐標，根據(jù)鉆機結構尺寸和7參數(shù)坐標轉換公式解算出當前鉆機位置的鉆頭中心坐標值進入步驟107，按照步驟108顯示當前鉆頭位置、目標孔位置和爆區(qū)環(huán)境圖，進入步驟109判斷當前鉆頭坐標-目標孔坐標<允許誤差嗎？若不滿足該條件循環(huán)進入步驟107，若滿足進入步驟201停止移動輸出準備穿孔；當前拋擲孔定位成功，開始穿孔進入步驟201，設定當前孔目標深度203，數(shù)據(jù)采集深度脈沖數(shù)據(jù)，計算當前深度進入步驟202，按照步驟204顯示當前深度和目標深度，在步驟205中判斷當前深度-目標深度<允許誤差，在步驟中206 判斷是最后一個孔嗎？如果條件不滿足進入步驟207，目標孔號自動加1轉到步驟202，如果條件滿足進入結束208步驟。實施例二 牙輪鉆機拋擲孔定位儀包括兩個GPS天線9和10，用于感知鉆機的位置，將接收的鉆機位置信息轉換成電信號傳到信號采集解算器；雙傾角傳感器7，用于感知鉆機的傾角，產(chǎn)生與傾角相關的脈沖，并將傾角脈沖數(shù)據(jù)傳送到信號采集解算器；信號采集解算器5，用于實時采集并緩存兩個GPS天線傳來的電信號，以及雙傾角傳感器傳來的傾角脈沖數(shù)據(jù)，將所述電信號和所述傾角脈沖數(shù)據(jù)解算成鉆頭的位置坐標傳送到控制器；控制器2，用于實時接收信號采集解算器送來的鉆頭位置坐標，將所述鉆頭中心位置坐標與控制器內(nèi)存儲的目標拋擲孔位置坐標相比較，若誤差在預設范圍內(nèi)則該拋擲孔定位完成，若誤差不在預設范圍內(nèi)則計算當前鉆頭到達目標孔所需移動的距離，輸出移動驅動信號和定位數(shù)據(jù)；輸入設備4，用于向控制器輸入預設參數(shù)和指令；以及電源1。所述信號采集解算器5進一步包括第一級解算器，其根據(jù)兩個GPS天線傳來的電信號，解算出兩個GPS天線中心的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，并將經(jīng)緯度數(shù)據(jù)傳送給第二級解算器；第二級解算器，接收經(jīng)緯度數(shù)據(jù)和所述雙傾角傳感器傳來的傾角脈沖數(shù)據(jù)，將其轉換成鉆頭中心位置的大地坐標傳送到所述控制器。
進一步地，該定位儀還包括顯示器3，用于實時顯示所述控制器的輸入/輸出信息，所述輸出信息包含鉆頭當前位置、目標孔位置、定位數(shù)據(jù)及拋擲環(huán)境圖。進一步地，該定位儀還包括深度傳感器8，用于感知拋擲孔的穿孔深度，產(chǎn)生與深度相關的脈沖，并將深度脈沖數(shù)據(jù)傳到信號采集解算器；所述信號采集解算器將所述深度脈沖數(shù)據(jù)傳送到所述控制器；所述控制器實時接收所述深度脈沖數(shù)據(jù)，將所述深度脈沖數(shù)據(jù)轉換成穿孔深度數(shù)據(jù)輸出。需要說明的是，深度傳感器也可直接將深度脈沖數(shù)據(jù)傳到控制器，這時控制器兼具信號采集功能。所述控制器實時接收所述深度脈沖數(shù)據(jù)，將所述深度脈沖數(shù)據(jù)轉換成穿孔深度數(shù)據(jù)輸出。另外需要說明的是，信號采集解算器5也可以由一級解算器構成，這時控制器兼具傾角信號采集和兩個GPS天線中心的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)到大地坐標轉換功能。牙輪鉆機拋擲孔定位方法，包括以下步驟向控制器輸入定位開始指令；兩個GPS天線感知鉆機的位置，將接收的鉆機位置信息轉換成電信號傳到信號采集解算器；雙傾角傳感器感知鉆機的傾角，產(chǎn)生與傾角相關的脈沖，并將傾角脈沖數(shù)據(jù)傳送到信號采集解算器；信號采集解算器實時采集并緩存兩個GPS天線傳來的電信號，以及雙傾角傳感器傳來的傾角脈沖數(shù)據(jù)，將所述電信號和所述傾角脈沖數(shù)據(jù)解算成鉆頭的位置坐標傳送到控制器；控制器實時接收信號采集解算器送來的鉆頭中心位置坐標，將所述鉆頭中心位置坐標與控制器內(nèi)存儲的目標拋擲孔位置坐標相比較，若誤差在預設范圍內(nèi)則該拋擲孔定位完成，若誤差不在預設范圍內(nèi)則計算當前鉆頭到達目標孔所需移動的距離，輸出移動驅動信號和定位數(shù)據(jù)，直到當前鉆頭中心位置坐標與目標孔坐標的誤差在預設范圍內(nèi)為止，此時停止輸出移動驅動信號，拋擲孔定位成功。本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領域專業(yè)技術人員公知技術。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬本發(fā)明技術方案的保護范圍。
1權利要求
1.牙輪鉆機拋擲孔定位儀，其特征在于包括兩個GPS天線(9和10)，用于感知鉆機的位置，將接收的鉆機位置信息轉換成電信號傳到信號采集解算器；雙傾角傳感器(7)，用于感知鉆機的傾角，產(chǎn)生與傾角相關的脈沖，并將傾角脈沖數(shù)據(jù)傳送到信號采集解算器；信號采集解算器(5)，用于實時采集并緩存兩個GPS天線傳來的電信號，以及雙傾角傳感器傳來的傾角脈沖數(shù)據(jù)，將所述電信號和所述傾角脈沖數(shù)據(jù)解算成鉆頭的位置坐標傳送到控制器；控制器O)，用于實時接收信號采集解算器送來的鉆頭位置坐標，將所述鉆頭中心位置坐標與控制器內(nèi)存儲的目標拋擲孔位置坐標相比較，若誤差在預設范圍內(nèi)則該拋擲孔定位完成，若誤差不在預設范圍內(nèi)則計算當前鉆頭到達目標孔所需移動的距離，輸出移動驅動信號和定位數(shù)據(jù)；輸入設備G)，用于向控制器輸入預設參數(shù)和指令；以及電源(1)。
2.根據(jù)權利要求1所述的牙輪鉆機拋擲孔定位儀，其特征在于還包括顯示器(3)，用于實時顯示所述控制器的輸入/輸出信息，所述輸出信息包含鉆頭當前位置、目標孔位置、定位數(shù)據(jù)及拋擲環(huán)境圖。
3.根據(jù)權利要求1所述的牙輪鉆機拋擲孔定位儀，其特征在于還包括深度傳感器(8)，用于感知拋擲孔的穿孔深度，產(chǎn)生與深度相關的脈沖，并將深度脈沖數(shù)據(jù)傳到信號采集解算器；所述信號采集解算器將所述深度脈沖數(shù)據(jù)傳送到所述控制器；所述控制器實時接收所述深度脈沖數(shù)據(jù)，將所述深度脈沖數(shù)據(jù)轉換成穿孔深度數(shù)據(jù)輸出。
4.根據(jù)權利要求1所述的牙輪鉆機拋擲孔定位儀，其特征在于還包括深度傳感器(8)，用于感知鉆頭穿孔的深度，產(chǎn)生與深度相關的脈沖，并將深度脈沖數(shù)據(jù)傳到所述控制器；所述控制器實時接收所述深度脈沖數(shù)據(jù)，將所述深度脈沖數(shù)據(jù)轉換成穿孔深度數(shù)據(jù)輸出ο
5.根據(jù)權利要求1所述的牙輪鉆機拋擲孔定位儀，其特征在于，所述信號采集解算器 (5)包括第一級解算器，其根據(jù)兩個GPS天線傳來的電信號，解算出兩個GPS天線中心的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，并將經(jīng)緯度數(shù)據(jù)傳送給第二級解算器；第二級解算器，接收經(jīng)緯度數(shù)據(jù)和所述雙傾角傳感器傳來的傾角脈沖數(shù)據(jù)，將其轉換成鉆頭中心位置的大地坐標傳送到所述控制器。
6.牙輪鉆機拋擲孔定位儀，其特征在于包括兩個GPS天線(9和10)，用于感知鉆機的位置，將接收的鉆機位置信息轉換成電信號傳到信號采集解算器；信號采集解算器(5)，用于實時采集并緩存兩個GPS天線傳來的電信號，將所述電信號解算成兩個GPS天線中心的位置坐標傳送到控制器；雙傾角傳感器(7)，用于感知鉆機的傾角，產(chǎn)生與傾角相關的脈沖，并將傾角脈沖數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)采集器；數(shù)據(jù)采集器(6)，用于實時采集并緩存雙傾角傳感器傳來的傾角脈沖數(shù)據(jù)，將所述傾角脈沖數(shù)據(jù)傳送到控制器，控制器O)，用于實時接收信號采集解算器送來的兩個GPS天線中心的位置坐標及數(shù)據(jù)采集器送來的傾角脈沖數(shù)據(jù)，根據(jù)所述兩個GPS天線中心的位置坐標、鉆機的結構尺寸與所述傾角脈沖數(shù)據(jù)，求出鉆頭中心位置坐標，將所述鉆頭中心位置坐標與控制器內(nèi)存儲的目標拋擲孔位置坐標相比較，若誤差在預設范圍內(nèi)則該拋擲孔定位完成，若誤差不在預設范圍內(nèi)則計算當前鉆頭到達目標孔所需移動的距離，輸出移動驅動信號和定位數(shù)據(jù)； 輸入設備G)，用于向控制器輸入預設參數(shù)和指令； 以及電源(1)。
7.根據(jù)權利要求6所述的牙輪鉆機拋擲孔定位儀，其特征在于還包括深度傳感器(8)，用于感知拋擲孔的深度，產(chǎn)生與深度相關的脈沖，并將深度脈沖數(shù)據(jù)傳到所述數(shù)據(jù)采集器；所述數(shù)據(jù)采集器實時采集并緩存所述深度傳感器傳來的深度脈沖數(shù)據(jù)，將所述深度脈沖數(shù)據(jù)傳送到所述控制器；所述控制器實時接收數(shù)據(jù)采集器送來的深度脈沖數(shù)據(jù)，將所述深度脈沖數(shù)據(jù)轉換成穿孔深度數(shù)據(jù)輸出。
8.根據(jù)權利要求6所述的牙輪鉆機拋擲孔定位儀，其特征在于，所述信號采集解算器 (5)包括第一級解算器，其根據(jù)兩個GPS天線傳來的電信號，解算出鉆機兩個GPS天線中心的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，并將經(jīng)緯度數(shù)據(jù)傳送給第二級解算器；第二級解算器，接收經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，將其轉換成兩個GPS天線中心位置的大地坐標傳送到所述控制器。
9.牙輪鉆機拋擲孔定位方法，其特征在于，包括以下步驟 向控制器輸入定位開始指令；兩個GPS天線感知鉆機的位置，將接收的鉆機位置信息轉換成電信號傳到信號采集解算器；雙傾角傳感器感知鉆機的傾角，產(chǎn)生與傾角相關的脈沖，并將傾角脈沖數(shù)據(jù)傳送到信號采集解算器；信號采集解算器實時采集并緩存兩個GPS天線傳來的電信號，以及雙傾角傳感器傳來的傾角脈沖數(shù)據(jù)，將所述電信號和所述傾角脈沖數(shù)據(jù)解算成鉆頭的位置坐標傳送到控制器；控制器實時接收信號采集解算器送來的鉆頭中心位置坐標，將所述鉆頭中心位置坐標與控制器內(nèi)存儲的目標拋擲孔位置坐標相比較，若誤差在預設范圍內(nèi)則該拋擲孔定位完成，若誤差不在預設范圍內(nèi)則計算當前鉆頭到達目標孔所需移動的距離，輸出移動驅動信號和定位數(shù)據(jù)，直到當前鉆頭中心位置坐標與目標孔坐標的誤差在預設范圍內(nèi)為止，此時停止輸出移動驅動信號，拋擲孔定位成功。
10.牙輪鉆機拋擲孔定位方法，其特征在于，包括以下步驟 向控制器輸入定位開始指令，兩個GPS天線感知鉆機的位置，將接收的鉆機位置信息轉換成電信號傳到信號采集解算器；信號采集解算器實時采集并緩存兩個GPS天線傳來的電信號，將所述電信號解算成兩個GPS天線中心的位置坐標傳送到控制器；雙傾角傳感器感知鉆機的傾角，產(chǎn)生與傾角相關的脈沖，并將傾角脈沖數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)采集器；數(shù)據(jù)采集器實時采集并緩存雙傾角傳感器傳來的傾角脈沖數(shù)據(jù)，將所述傾角脈沖數(shù)據(jù)傳送到控制器，控制器實時接收信號采集解算器送來的兩個GPS天線中心的位置坐標、及數(shù)據(jù)采集器送來的傾角脈沖數(shù)據(jù)，根據(jù)所述兩個GPS天線中心的位置坐標、鉆機的結構尺寸與所述傾角脈沖數(shù)據(jù)，求出鉆頭中心位置坐標，將所述鉆頭中心位置坐標與控制器內(nèi)存儲的目標拋擲孔位置坐標相比較，若誤差在預設范圍內(nèi)則該拋擲孔定位完成，若誤差不在預設范圍內(nèi)則計算當前鉆頭到達目標孔所需移動的距離，輸出移動驅動信號和定位數(shù)據(jù)，直到當前鉆頭中心位置坐標與目標孔坐標的誤差在預設范圍內(nèi)為止，此時停止輸出移動驅動信號，拋擲孔定位成功。
全文摘要
公開了牙輪鉆機拋擲孔定位儀及定位方法，其中定位儀包括兩個GPS天線，用于感知鉆機的位置，將鉆機位置信息傳到信號采集解算器；雙傾角傳感器，用于感知鉆機的傾角，將傾角脈沖數(shù)據(jù)傳送到信號采集解算器；信號采集解算器，用于實時采集并緩存兩個GPS天線傳來的電信號，以及雙傾角傳感器傳來的傾角脈沖數(shù)據(jù)，將所述電信號和所述傾角脈沖數(shù)據(jù)解算成鉆頭的位置坐標傳送到控制器；控制器，用于實時接收鉆頭位置坐標，將其與控制器內(nèi)存儲的目標拋擲孔位置坐標相比較，若誤差在預設范圍內(nèi)則該拋擲孔定位完成，否則計算當前鉆頭到達目標孔所需移動的距離，輸出移動驅動信號和定位數(shù)據(jù)。該定位儀結構簡單，使用方便，工作可靠，能夠準確測量拋擲孔位置。
文檔編號E21B47/00GK102155212SQ20111003681
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月31日 優(yōu)先權日2011年1月31日
發(fā)明者東青, 郭昭華 申請人:東青, 郭昭華