[发明专利]一种掘进凿岩台车钻孔自动定位装置及方法

说明书

本发明公开了一种掘进凿岩台车钻孔自动定位装置及方法；该装置包括：开孔扶持器；测距传感器，确定掘进凿岩台车、推进梁与工作巷道面的位置关系；推进梁定位器；置于靠帮油缸、伸缩油缸、俯仰油缸、补偿油缸、举升油缸上的位移传感器；置于旋转油缸上的角度传感器；激光指向部件；交互显示终端，用于数据的显示、布孔模式的选择和设置；控制器，接收命令驱动液压阀，控制油缸的行程，通过传感器的测量数据计算推进梁的位置及姿态，最终确定钻头的位置；手柄，用于控制台车作业。本发明装置根据布孔模式实现钻孔自动定位，提高了凿岩台车的自动化程度，降低了对操作工人的技术要求，提高了巷道作业的效率，以及钻杆、钻头的使用寿命。

技术领域

本发明涉及机电一体化领域，尤其涉及一种掘进凿岩台车钻孔自动定位装置及方法。

背景技术

巷道凿岩开采经历人工挖凿、风动工具、半自动化台车、到全自动化台车的局面。其中半自动化台车在成本效率方面最优，但是钻孔定位的效率低，制约设备效能的更大发挥。因此，能实现钻孔自动定位，尤其是精度要求较高的巷道中心区域的钻孔自动定位，人工辅助完成钻孔工作，极大提高效率、节省人工成本、降低对操作工的技术能力要求。在成本增加不多的情况下，自动化程度大大提高，这样的升级产品具有广泛的市场前景。

发明内容

针对掘进凿岩台车钻孔位置，人工操作精确定位不易，自动定位技术与应用缺乏的现状，本发明提供了一种掘进凿岩台车钻孔自动定位装置及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种掘进凿岩台车钻孔自动定位方法，该方法包括凿岩台车在巷道中的定位方法和巷道面钻孔的定位方法。

掘进凿岩台车在巷道内的定位，在推进梁位置已经初始设定的情况下，根据安装在推进梁前端的测距传感器，通过交互显示终端查看测距传感器与巷道面的距离；根据交互显示终端提示确定凿岩台车是否移动到合适位置；这样可以避免凿岩过程中的二次移动凿岩台车。

巷道面上钻孔的定位，是通过计算钻头的位置得到的，而钻头安装在推进梁前端，由推进梁驱动；推进梁是通过安装在液压油缸外部或内部的位移传感器、拉绳传感器、激光测距传感器等测量行程，通过钻臂结构的几何关系，把油缸的行程转换为安装在推进梁上钻头的位置。

自动定位是根据布孔模式设定的目标位置，或激光指向部件指向的目标位置，和当前钻头位置的差值，控制液压阀驱动油缸行程或转动一定角度，使钻头向目标位置移动运动，最终自动定位到目标位置。

目标孔位的设定，通过交互显示终端人工设定；或机器安装时预置的布孔模式的孔位设定；或用电脑的设计工具中完成布孔设计，由存储介质存储，再由显示终端读入的布孔模式的设定值；这些孔位设定方式可供操作人员选择。

目标孔位的设定，还可以通过激光指向部件指向的位置确定，通过这样的孔位设定方式组成布孔模式，存入显示终端，供操作人员使用。

控制器，采集传感器数据，并与交换显示终端通信，接收显示终端的控制命令，接收操作手柄的指令，完成各种动作控制。

开孔扶钎器、推进梁定位器，在开孔作业时，巷道面与钻头有一定的倾斜角度(非接近直角)，这种情况下，开孔困难，在冲击力作用下钻头位置会发生偏移。开孔扶钎器和推进梁定位器保证了开孔的容易，及孔位的精度。

激光指向部件，在布孔模式的孔位不适用实际场景时，尤其靠帮孔的定位，激光指向部件启动工作，推进梁钻头就会跟踪激光光斑的移动，进行布孔作业。

本发明自动布孔实施的过程如下：

在巷道面布孔时，控制器根据从交互显示终端接收到的布孔模式的相关参数，并控制液压阀，驱动油缸，带动钻臂，使推进梁移动到巷道面的目标位置；根据测距传感器的距离，使开孔扶持器刚好接触巷道面；完成孔的定位。