1.本發(fā)明涉及露天礦牙輪鉆機鉆孔方法技術領域，尤其涉及一種鉆孔深度測量方法及系統(tǒng)。

背景技術：

2.在露天礦的開采工藝中，穿孔作業(yè)是首道工序，其目的是為爆破工作提供放炸藥的孔穴，穿孔質量的好壞，直接關系到其后的爆破、采裝、破碎、選礦等工作的效率，而對鉆孔深度的控制是影響穿孔質量好壞的重要因素。在露天礦鑿巖機械中，牙輪鉆機是大型露天礦山廣泛使用的一種高效穿孔設備，目前，牙輪鉆機的孔深測量工作基本上都是采用人工控制，操作工目測鉆桿位置估計鉆孔深度，確定是否停止鉆進，鉆后只能用皮尺人工測量，操作麻煩，效率低，勞動強度大，測量誤差大，難以滿足數(shù)字化礦山現(xiàn)代化建設的需求。

3.因此，亟待發(fā)明一種可以準確測量牙輪鉆機鉆孔深度的方法。

技術實現(xiàn)要素：

4.為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種鉆孔深度測量方法，包括以下步驟：

5.s1、接收測距裝置實時上傳的距離數(shù)據(jù)xt，其中，所述測距裝置用于實時測量鉆架頂端與加壓小車之間的距離；

6.s2：接收當前加壓小車上的鉆桿數(shù)量數(shù)據(jù)m；

7.s3：接收接桿指令次數(shù)n；

8.s4、讀取鉆架高度數(shù)據(jù)b、鉆機底盤高度數(shù)據(jù)c、鉆桿長度數(shù)據(jù)a鉆桿短接接頭長度數(shù)據(jù)p、鉆頭長度數(shù)據(jù)q以及加壓小車的厚度數(shù)據(jù)r，其中，所述鉆架高度數(shù)據(jù)b、所述鉆桿長度數(shù)據(jù)a、所述短接接頭長度數(shù)據(jù)p、所述鉆頭長度數(shù)據(jù)q以及所述加壓小車的厚度數(shù)據(jù)r均為已知數(shù)據(jù)；鉆機底盤高度數(shù)據(jù)c通過測量得出；

9.s5、根據(jù)以下公式計算鉆孔深度h：10.h＝xt+r+p+q+a*m+a*n-b-c。

11.進一步的，所述鉆機底盤高度數(shù)據(jù)c通過在底盤上設置第二測距裝置進行測量。

12.進一步的，所述測距裝置以及所述第二測距裝置分別為拉繩位移傳感器、激光測距儀、uwb定位裝置或雷達測距儀中的一種。

13.進一步的，所述接桿指令次數(shù)n的值通過以下方法計算：設置接桿計數(shù)按鈕，當鉆機進行接桿操作時由操作員按接桿計數(shù)按鈕進行計數(shù)，將按下接桿計數(shù)按鈕的次數(shù)作為接桿指令次數(shù)n的值。

14.本技術還提供了一種鉆孔深度測量系統(tǒng)，包括

15.測距裝置，設置在鉆架頂端或加壓小車頂部，用于測量鉆架與加壓小車之間的距離；

16.控制主機，與所述測距裝置連接，用于接收所述測距裝置發(fā)送的距離數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述距離數(shù)據(jù)計算鉆孔的實際深度；

17.顯示屏；設置在駕駛室內，用于實時顯示鉆孔的實際深度和/或所述測距裝置所測得的距離數(shù)據(jù)；

18.接桿計數(shù)按鈕，用于記錄鉆機接桿操作的次數(shù)，所述接桿計數(shù)按鈕設置為機械按鍵并與所述控制主機連接，或，所述接桿計數(shù)按鈕設置在顯示屏上，所述顯示屏為觸控屏。

19.進一步的，所述測距裝置與所述控制主機之間通過485串口連接。

20.進一步的，所述系統(tǒng)還包括有第二測距裝置，所述第二測距裝置設置在鉆機底盤底部且與所述控制主機連接，用于測量鉆機底盤距地面的距離。

21.進一步的，所述測距裝置和所述第二測距裝置分別為拉繩位移傳感器、激光測距儀、uwb定位裝置或測距儀或雷達測距儀中的一種。

22.本發(fā)明實施例提供的鉆孔深度測量方法及系統(tǒng)可以根據(jù)測距裝置測量的鉆架頂端距加壓小車之間的距離數(shù)據(jù)結合算法在鉆進的過程中實時計算鉆孔深度，可以將鉆孔深度數(shù)據(jù)在司機駕駛室內進行實時顯示，通過全新的測量方式和計算方式對孔深進行計算，徹底解決了以往測孔深裝置抗干擾能力弱、易損壞、無法防塵、防振動導致的壽命短等弊端；并且通過拉繩位移傳感器進行測距可以有效地避免鉆進過程中的震動、粉塵等惡劣環(huán)境的干擾，抗干擾能力強，數(shù)據(jù)準確可靠；安裝方便、成本低，具有極高的實用價值和推廣價值。本發(fā)明可以在當鉆進深度達到設計要求時系統(tǒng)控制鉆機自動停止鉆進，并聲光提醒操作者，實現(xiàn)自動控制的功能，同時為鉆機的遠程駕駛和無人駕駛提供了有力的技術支持。

附圖說明

23.圖1為本技術實施例的鉆孔深度測量方法應用于計算機的硬件結構框圖；

24.圖2為本技術實施例一的鉆孔深度測量方法流程圖；

25.圖3為本技術的方法應用在牙輪鉆機上進行孔深計算的原理分析示意圖；

26.圖4為本技術的一種鉆孔深度測量系統(tǒng)的結構框圖。

具體實施方式

27.為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

28.實施例1:

29.本技術實施例一所提供的方法實施例可以在計算機、服務器或者類似的運算裝置中執(zhí)行。以運行在計算機上為例，圖1是本技術實施例的一種鉆孔深度測量方法應用于計算機的硬件結構框圖。如圖1所示，終端可以包括一個或多個(圖1中僅示出一個)處理器101(處理器101可以包括但不限于微處理器mcu或可編程邏輯器件fpga等的處理裝置)和用于存儲數(shù)據(jù)的存儲器103，可選地，上述終端還可以包括用于通信功能的傳輸設備102以及輸入輸出設備104。本領域普通技術人員可以理解，圖1所示的結構僅為示意，其并不對上述計算機的結構造成限定。例如，計算機還可包括比圖1中所示更多或者更少的組件，或者具有與圖1所示不同的配置。

30.存儲器104可用于存儲計算機程序，例如，應用軟件的軟件程序以及模塊，如本申

請實施例中的一種鉆孔深度測量方法對應的計算機程序，處理器102通過運行存儲在存儲器104內的計算機程序，從而執(zhí)行各種功能應用以及數(shù)據(jù)處理，即實現(xiàn)上述的方法。存儲器104可包括高速隨機存儲器，還可包括非易失性存儲器，如一個或者多個磁性存儲裝置、閃存、或者其他非易失性固態(tài)存儲器。在一些實例中，存儲器104可進一步包括相對于處理器102遠程設置的存儲器，這些遠程存儲器可以通過網絡連接至移動終端。上述網絡的實例包括但不限于互聯(lián)網、企業(yè)內部網、局域網、移動通信網及其組合。

31.傳輸裝置106用于經由一個網絡接收或者發(fā)送數(shù)據(jù)。上述的網絡具體實例可包括移動終端的通信供應商提供的無線網絡。在一個實例中，傳輸裝置106包括一個網絡適配器(network interface controller，簡稱為nic)，其可通過基站與其他網絡設備相連從而可與互聯(lián)網進行通訊。在一個實例中，傳輸裝置106可以為射頻(radio frequency，簡稱為rf)模塊，其用于通過無線方式與互聯(lián)網進行通訊。在一個實施例中，傳輸裝置可以用于接收測距裝置所發(fā)送的數(shù)據(jù)。

32.本案的一個實施例還提供了一種鉆孔深度測量方法，用于測量露天礦牙輪鉆機在鉆孔時的實時孔深，如圖2所示，包括以下步驟：

33.s1、接收測距裝置實時上傳的距離數(shù)據(jù)xt；

34.其中，所述距離數(shù)據(jù)xt反映的是鉆架頂端距離加壓小車之間的距離，所述測距裝置可設置在鉆架頂部，或者設置在加壓小車上，用于實時測量鉆架頂端與加壓小車之間的距離，當加壓小車運動時，測距裝置所測得的距離數(shù)據(jù)隨之變化；

35.s2、接收當前加壓小車上的鉆桿數(shù)量數(shù)據(jù)m；

36.由于鉆機在鉆進工作開始之前，加壓小車上所連接的鉆桿數(shù)量是不確定的，比如加壓小車上所連接的鉆桿數(shù)量可能是0個、1個或2個，則需要預先將所連接的鉆桿數(shù)量輸入系統(tǒng)，在一個實施例中，該步驟可通過駕駛員的肉眼觀察獲取具體情況之后直接輸入(例如直接通過控制主機所連接的物理按鍵進行輸入或通過觸控屏進行輸入)。

37.s3：接收接桿指令次數(shù)n；

38.在牙輪鉆機進行鉆孔作業(yè)時，對于較深的孔，受到鉆桿長度的限制，往往需要進行接桿操作，由加壓小車上升，將兩個鉆桿首尾連接后繼續(xù)下降鉆進，在每次接桿操作時，均向系統(tǒng)發(fā)送一次接桿信號，在一個實施例中，該接桿信號可以由駕駛室內的操作員通過操作按鈕(例如控制主機上外接有輸入輸出設備)來產生，也可以通過其他方式自動產生。

39.s4、讀取鉆架高度數(shù)據(jù)b、鉆機底盤高度數(shù)據(jù)c、鉆桿長度數(shù)據(jù)a鉆桿短接接頭長度數(shù)據(jù)p、鉆頭長度數(shù)據(jù)q以及加壓小車的厚度數(shù)據(jù)r，其中，所述鉆架高度數(shù)據(jù)b、所述鉆桿長度數(shù)據(jù)a、所述短接接頭長度數(shù)據(jù)p、所述鉆頭長度數(shù)據(jù)q以及所述加壓小車的厚度數(shù)據(jù)r均為已知數(shù)據(jù)；鉆機底盤高度數(shù)據(jù)c通過測量得出；

40.其中，所述鉆架高度數(shù)據(jù)b、鉆桿長度數(shù)據(jù)a、短接接頭長度數(shù)據(jù)p、鉆頭長度數(shù)據(jù)q以及加壓小車的厚度數(shù)據(jù)r均為已知數(shù)據(jù)；鉆機底盤高度數(shù)據(jù)c通過測量得出。鉆機底盤的高度c為鉆架底端至地面的距離，由于鉆機在作業(yè)之前需要用千斤頂支撐臺面，使得每次作業(yè)時的底盤高度c并不是固定的值，因此需要將底盤高度c通過測量的方式進行記錄，而鉆架的高度b、鉆桿的長度a均為固定值，上述數(shù)據(jù)均可通過輸入輸出設備(包括但不限于外接鍵盤)輸入系統(tǒng)。在一個實施例中，可將第二測距裝置設置在所述鉆機底部用于測量鉆機底盤的高度c，再將第二測距裝置所測得的數(shù)據(jù)通過485串口上傳至服務器或控制主機。

41.s5、根據(jù)以下公式計算鉆孔深度h：

42.h＝xt+r+p+q+a*m+a*n-b-c。

43.參照圖3，其計算原理為：xt與加壓小車的厚度r、鉆桿短接接頭長度p、m個鉆桿長度a*m以及換桿的長度a*n之和即為鉆架頂端至鉆頭末端處的長度，用該長度減去鉆架頂端至地面之間的距離b+c即可得到鉆孔深度。

44.作為可變換的實施方式，本實施例可以選擇性地將上述測距裝置以及第二測距裝置具體設置為拉繩位移傳感器、激光測距儀、uwb定位裝置或雷達測距儀中的一種。圖3中所示為以拉繩位移傳感器為例的設備安裝狀態(tài)，值得注意的是，由于本技術中的距離數(shù)據(jù)xt表示的是鉆架頂端距離加壓小車之間的距離，當拉繩位移傳感器以側面出線的方式進行固定時，出線口與鉆架頂端之間具有一部分距離(該距離屬于鉆架的高度范圍之外)，因此在設備安裝時需要對該距離進行補償，例如將拉繩位移傳感器的鋼絲繩與加壓小車之間的連接件(不屬于拉繩位移傳感器之內的部件)的長度等于拉繩位移傳感器的出線口距離鉆架頂端之間的距離。對于另一種情況，當拉繩位移傳感器的固定方式為底部出線時，由于出線口直接貼合在鉆架頂端，故不需設置連接件(或將連接件的長度化為0)。在另一個實施例中，當測距裝置選用激光測距儀時，只需保證激光測距儀的出光口與加壓小車頂部反光板之間的距離為鉆架頂端到加壓小車頂部之間的距離即可，同理，當采用uwb定位裝置時，可使uwb基站芯片與鉆架頂端處于同一水平面上、標簽與加壓小車的頂部處于同一水平面上即可，uwb基站和加壓小車上的標簽之間實現(xiàn)通訊從而計算兩者之間的距離。需要說明的是，本案的附圖中僅示出了拉繩位移傳感器的示意圖，采用其他測距裝置的安裝方式可依據(jù)上述說明以及本領域技術人員的基本能力進行安裝，本技術的附圖說明中并未一一列舉。任何采用上述五種測距裝置之外的測距裝置按照本技術所提供方法實施的，均在本技術的保護范圍之內。

45.作為可變換的實施方式，本實施例及其可變換的實施方式均可以選擇性地通過設置上位機將鉆架高度數(shù)據(jù)b以及鉆桿長度數(shù)據(jù)a輸入系統(tǒng)。

46.作為可變換的實施方式，本實施例所提供的方法在讀取接桿指令n時，采用以下方法對接桿指令次數(shù)n的值進行計算：設置接桿計數(shù)按鈕，當鉆機進行接桿操作時由操作員按接桿計數(shù)按鈕進行計數(shù)，將按下接桿計數(shù)按鈕的次數(shù)作為接桿指令次數(shù)n的值。

47.實施例2

48.本實施例提供了一種鉆孔深度測量系統(tǒng)，如圖4所示，包括

49.測距裝置301，所述測距裝置301可設置在鉆架頂部，或者設置在加壓小車上，用于實時測量鉆架頂端與加壓小車之間的距離；

50.控制主機302，與所述測距裝置301連接，用于接收測距裝置301發(fā)送的距離數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述距離數(shù)據(jù)計算鉆孔的實際深度；

51.顯示屏303；設置在駕駛室內，用于實時顯示鉆孔的實際深度和/或所述測距裝置301所測得的距離數(shù)據(jù)。

52.接桿計數(shù)按鈕304，用于記錄鉆機接桿操作的次數(shù)，在一個實施例中，所述接桿計數(shù)按鈕304設置為機械按鍵并與所述控制主機302連接，操作員通過在駕駛室內手動按下該按鍵用來記錄接桿的次數(shù)，在另一個實施例中(附圖中未具體示出)，可將顯示屏303設置為觸控屏，將接桿計數(shù)按鈕304設置在在觸控屏上，當操作員按下接桿計數(shù)按鈕304時，接桿指

令次數(shù)n加1，從而可以準確地統(tǒng)計鉆進過程中的接桿次數(shù)。

53.作為可變換的實施方式，本實施例還可選擇性地設置為：所述系統(tǒng)還包括有第二測距裝置305，所述第二測距裝置305設置在鉆機底盤底部且與所述控制主機303連接，用于測量鉆機底盤距地面的距離。

54.作為可變換的實施方式，本實施例中的所有實施方式均可選擇性地設置為：所述測距裝置(301)和所述第二測距裝置(305)分別為拉繩位移傳感器、激光測距儀、uwb定位裝置或雷達測距儀中的一種。圖4中所示為以拉繩位移傳感器為例的設備安裝狀態(tài)，將拉繩位移傳感器設置在鉆架頂端，其鋼絲繩端部與加壓小車固定連接即可，或者將拉繩位移傳感器設置在加壓小車上，將鋼絲繩端部固定在鉆架頂端亦可；當采用激光測距儀時，可將激光測距儀設置在鉆架頂部，在加壓小車上設置與其配合使用的反光板；當采用uwb定位裝置時，可在鉆架頂端設置至少一個uwb基站，在加壓小車上設置標簽，uwb基站和標簽之間實現(xiàn)通訊從而計算兩者之間的距離。同理。第二測距裝置305可設置在鉆機的底盤下方，直接測量鉆機底盤距地面的距離，如圖4所示，第二測距裝置采用測距雷達305，測距雷達305設置在鉆車底盤底部，并通過485串口與控制主機303連接。

55.作為可變換的實施方式，本實施例及其可變換的實施方式還可選擇性地設置為，所述測距裝置和第二測距裝置均通過485串口與控制主機連接。

56.作為可變換的實施方式，本實施例及其可變換的實施方式還可選擇性地設置為，在鉆孔開始之前預設孔的標準深度，當鉆進深度達到預設標準深度時，系統(tǒng)可以自動停止，實現(xiàn)自動控制的功能。

57.以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。技術特征：

1.一種鉆孔深度測量方法，其特征在于，包括以下步驟：s1、接收測距裝置實時上傳的距離數(shù)據(jù)xt，其中，所述測距裝置用于實時測量鉆架頂端與加壓小車之間的距離；s2：接收當前加壓小車上的鉆桿數(shù)量數(shù)據(jù)m；s3：接收接桿指令次數(shù)n；s4、讀取鉆架高度數(shù)據(jù)b、鉆機底盤高度數(shù)據(jù)c、鉆桿長度數(shù)據(jù)a鉆桿短接接頭長度數(shù)據(jù)p、鉆頭長度數(shù)據(jù)q以及加壓小車的厚度數(shù)據(jù)r，其中，所述鉆架高度數(shù)據(jù)b、所述鉆桿長度數(shù)據(jù)a、所述短接接頭長度數(shù)據(jù)p、所述鉆頭長度數(shù)據(jù)q以及所述加壓小車的厚度數(shù)據(jù)r均為已知數(shù)據(jù)；鉆機底盤高度數(shù)據(jù)c通過測量得出；s5、根據(jù)以下公式計算鉆孔深度h：h＝xt+r+p+q+a*m+a*n-b-c。2.根據(jù)權利要求1所述的鉆孔深度測量方法，其特征在于，所述鉆機底盤高度數(shù)據(jù)c通過在底盤上設置第二測距裝置進行測量。3.根據(jù)權利要求1或2所述的鉆孔深度測量方法，其特征在于，所述測距裝置以及所述第二測距裝置分別為拉繩位移傳感器、激光測距儀、uwb定位裝置或雷達測距儀中的一種。4.根據(jù)權利要求1所述的鉆孔深度測量方法，其特征在于，所述接桿指令次數(shù)n的值通過以下方法計算：設置接桿計數(shù)按鈕，當鉆機進行接桿操作時由操作員按接桿計數(shù)按鈕進行計數(shù)，將按下接桿計數(shù)按鈕的次數(shù)作為接桿指令次數(shù)n的值。5.一種鉆孔深度測量系統(tǒng)，其特征在于，包括測距裝置(301)，設置在鉆架頂端或加壓小車頂部，用于測量鉆架與加壓小車之間的距離；控制主機(302)，與所述測距裝置(301)連接，用于接收所述測距裝置(301)發(fā)送的距離數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述距離數(shù)據(jù)計算鉆孔的實際深度；顯示屏(303)；設置在駕駛室內，用于實時顯示鉆孔的實際深度和/或所述測距裝置(301)所測得的距離數(shù)據(jù)；接桿計數(shù)按鈕(304)，用于記錄鉆機接桿操作的次數(shù)，所述接桿計數(shù)按鈕(304)設置為機械按鍵并與所述控制主機(302)連接，或，所述接桿計數(shù)按鈕(304)設置在顯示屏(303)上，所述顯示屏(303)為觸控屏。6.根據(jù)權利要求5所述的鉆孔深度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述測距裝置(301)與所述控制主機(303)之間通過485串口連接。7.根據(jù)權利要求5所述的鉆孔深度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括有第二測距裝置(305)，所述第二測距裝置(305)設置在鉆機底盤底部且與所述控制主機(303)連接，用于測量鉆機底盤距地面的距離。8.根據(jù)權利要求7所述的鉆孔深度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述測距裝置(301)和所述第二測距裝置(305)分別為拉繩位移傳感器、激光測距儀、uwb定位裝置或雷達測距儀中的一種。

技術總結

本發(fā)明提供一種鉆孔深度測量方法，包括：接收測距裝置實時上傳的距離數(shù)據(jù)x

技術研發(fā)人員：黃國坤

受保護的技術使用者：北京中礦華沃科技股份有限公司

技術研發(fā)日：2020.11.04

技術公布日：2022/5/10