鉆機(jī)開孔定位儀及其定位調(diào)整方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鉆機(jī)開孔定位儀，屬于鉆機(jī)開孔定位裝置技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在礦井下施行開孔作業(yè)時(shí)，孔的方位信息是很難得到的，由于鐵磁物體比較多，利用地磁測量方位的儀器是不可用的，所以目前要測量開孔方位的方法主要是利用巷道的方位。工人利用量角尺和繩子大致測得方位后，再把鉆機(jī)基面和測量所得的基線對齊即可。在這一系列的操作中會(huì)存在很多人為的誤差。首先是用眼睛讀取角度會(huì)有誤差，其次用量角尺把巷道的方位引到機(jī)臺(tái)也會(huì)有誤差，還有就是鉆機(jī)基面和基線的對齊會(huì)產(chǎn)生誤差。所以把所有誤差累加起來，會(huì)有相當(dāng)大的誤差。
[0003]為了解決這一系列問題，現(xiàn)場急需一種可以不受鐵磁物體干擾，能夠快速得到地理北，精度高并且造價(jià)要低的儀器。這樣能夠不影響施工進(jìn)度，而且提高了施工的質(zhì)量，避免了不必要的事故，降低施工成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種不受鐵磁物體干擾，能夠快速得到地理北，精度高并且造價(jià)要低的為鉆機(jī)開孔定位的儀器。
[0005]方位傳感器是一種測量方位的傳感器，對于鉆機(jī)開孔定位而言，需要多個(gè)方位上的多個(gè)方位傳感器，才能測得準(zhǔn)確的鉆機(jī)開孔方位。對于施工單位來說成本太高，實(shí)用價(jià)值不高。本發(fā)明通過如下技術(shù)方案來解決這個(gè)問題:
[0006]—種鉆機(jī)開孔定位儀，包括安裝基準(zhǔn)面1、磁性底座2、縱軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)3、導(dǎo)磁開關(guān)
5、電路腔體6、橫軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)7 ;所述安裝基準(zhǔn)面I位于下部，導(dǎo)磁開關(guān)5控制磁性底座2的通磁/斷磁，并通過安裝基準(zhǔn)面I與鉆機(jī)上端基準(zhǔn)面吸附固定；所述電路腔體6位于上部，其內(nèi)設(shè)有方位傳感器，電路腔體6中心位置的下方設(shè)有縱軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)3和橫軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)7 ;手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)縱軸、橫軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)3、7的機(jī)械裝置，把方位傳感器轉(zhuǎn)到測量所需的位置上，通過轉(zhuǎn)動(dòng)讓單軸方位傳感器處于不同的位置，測得地球各個(gè)位置的角速度分量，確定實(shí)際的地理方位后，再對鉆機(jī)的方向進(jìn)行調(diào)整。
[0007]進(jìn)一步的，所述橫軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)7設(shè)于縱軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)3上方。
[0008]進(jìn)一步的，還包括基面檔條4，所述基面檔條4與安裝基準(zhǔn)面I垂直，用于安裝基準(zhǔn)面I與鉆機(jī)上端基準(zhǔn)面的吸附定位。
[0009]進(jìn)一步的，所述鉆機(jī)開孔定位儀高30cm、長23cm、寬17cm。
[0010]進(jìn)一步的，所述導(dǎo)磁開關(guān)5為轉(zhuǎn)動(dòng)手柄形式。
[0011]—種上述的鉆機(jī)開孔定位儀的定位調(diào)整方法，包括以下操作步驟:
[0012]A)縱軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)3任意方向轉(zhuǎn)動(dòng)3次；
[0013]B)橫軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)7任意方向轉(zhuǎn)動(dòng)I次；
[0014]通過上述四次垂直或水平轉(zhuǎn)動(dòng)讓單軸方位傳感器處于不同的位置，測得地球各個(gè)位置的角速度分量，確定實(shí)際的地理方位后，再對鉆機(jī)的方向進(jìn)行調(diào)整。
[0015]本發(fā)明的有益效果在于:
[0016]I)采用高精度方位傳感器來確定地理方位，通過數(shù)學(xué)模型減少了傳感器的使用量，僅使用單軸的傳感器就能完成測量，大大降低了儀器成本。
[0017]2)利用儀器自帶磁體面作為基面和鉆機(jī)的基面緊貼在一起，貼合度好，保證軸向方向精確同向，基本做到零誤差，且無論鉆機(jī)處于任何姿態(tài)，都不會(huì)掉落，避免發(fā)生安全事故，磁體可以承重10Kg的重物，安全性很高。
[0018]3)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，攜帶方便。
[0019]4)定位準(zhǔn)確，降低了生產(chǎn)成本。
[0020]5)磁性底座方便施工人員對儀器的安裝，節(jié)省了時(shí)間。
[0021]6)多位置轉(zhuǎn)動(dòng)測量方法，在不降低儀器測量精度的情況下，大大降低了生產(chǎn)成本，從而保證了施工質(zhì)量的同時(shí)，降低了施工成本。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的鉆機(jī)開孔定位儀的主視剖視圖。
[0023]圖2是本發(fā)明的鉆機(jī)開孔定位儀的側(cè)視剖視圖。
[0024]圖中，1.安裝基準(zhǔn)面，2.磁性底座，3.縱軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，4.基面檔條，5.導(dǎo)磁開關(guān)，
6.電路腔體，7.橫軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0026]參見圖1-圖2，一種鉆機(jī)開孔定位儀，包括安裝基準(zhǔn)面1、磁性底座2、縱軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)3、導(dǎo)磁開關(guān)5、電路腔體6、橫軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)7 ;所述安裝基準(zhǔn)面I位于下部，導(dǎo)磁開關(guān)5控制磁性底座2的通電/斷電，并通過安裝基準(zhǔn)面I與鉆機(jī)上端基準(zhǔn)面吸附固定；所述電路腔體6位于上部，其內(nèi)設(shè)有方位傳感器，電路腔體6中心位置的下方設(shè)有縱軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)3和橫軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)7 ;手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)縱軸、橫軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)3、7的機(jī)械裝置，把方位傳感器轉(zhuǎn)到測量所需的位置上，通過轉(zhuǎn)動(dòng)讓單軸方位傳感器處于不同的位置，測得地球各個(gè)位置的角速度分量，確定實(shí)際的地理方位后，再對鉆機(jī)的方向進(jìn)行調(diào)整。
[0027]參見圖1-圖2，所述橫軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)7設(shè)于縱軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)3上方。
[0028]參見圖1，還包括基面檔條4，所述基面檔條4與安裝基準(zhǔn)面I垂直，用于安裝基準(zhǔn)面I與鉆機(jī)上端基準(zhǔn)面的吸附定位。
[0029]所述鉆機(jī)開孔定位儀高30cm、長23cm、寬17cm。
[0030]參見圖1-圖2，所述導(dǎo)磁開關(guān)5為轉(zhuǎn)動(dòng)手柄形式。
[0031]—種鉆機(jī)開孔定位儀的定位調(diào)整方法，包括以下操作步驟:
[0032]A)縱軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)3任意方向轉(zhuǎn)動(dòng)3次；
[0033]B)橫軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)7任意方向轉(zhuǎn)動(dòng)I次；
[0034]通過上述四次轉(zhuǎn)動(dòng)讓單軸方位傳感器處于不同的位置，測得地球各個(gè)位置的角速度分量，確定實(shí)際的地理方位后，再對鉆機(jī)的方向進(jìn)行調(diào)整。
[0035]鉆機(jī)開孔定位儀是測試開孔鉆機(jī)姿態(tài)的儀器，它輸出兩個(gè)參數(shù)，頂角和方位角。鉆機(jī)的動(dòng)力頭在導(dǎo)軌上作直線運(yùn)動(dòng)，要保證開孔的精度，導(dǎo)軌的加工要求是非常嚴(yán)格的，往往是高強(qiáng)度的鋼鐵而且表面的平整度是非常好的，所以儀器可以利用鉆機(jī)的導(dǎo)軌這一特點(diǎn)，可以把儀器固定在上面，為了不破壞導(dǎo)軌，我們在儀器上裝了一個(gè)磁性底座，見圖1，只要轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)磁開關(guān)至指定位置，磁性底座就會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)于10Kg的吸合力，把儀器牢牢吸合在導(dǎo)軌上，無論導(dǎo)軌處于任何姿態(tài)，儀器也不會(huì)掉落。把導(dǎo)磁開關(guān)歸位，吸合力立即消失。正確安裝后啟動(dòng)儀器，按要求通過轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)機(jī)械裝置，把方位傳感器轉(zhuǎn)到測量所需的位置上，實(shí)際原理是通過轉(zhuǎn)動(dòng)讓單軸方位傳感器處于不同的位置，測得地球各個(gè)位置的角速度分量，來確定實(shí)際的地理方位。
[0036]方位傳感器是目前發(fā)展較為成熟和穩(wěn)定的角速度傳感器，它不受周圍鐵磁物體干擾能通過地球的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度來測得地理方位，由于方位傳感器造價(jià)比較高，特別是集成有雙軸的或者是三軸的，價(jià)格都在10萬以上。本發(fā)明為解決造價(jià)成本高的難題，通過數(shù)學(xué)模型，利用4位置法測得地球3個(gè)方向的分量，從而得到精確的方位角度。一般單軸方位傳感器造價(jià)成本比較低，不會(huì)超過5萬。成本降低了 50%以上。由于鉆機(jī)是全姿態(tài)工作的，安裝基面是任意姿態(tài)，所以儀器自帶的磁體基面，可以很牢牢的吸附在鉆機(jī)基面上，磁體基面可以承受10Kg的重物懸掛。所以鉆機(jī)無論在任何姿態(tài)下，儀器總是可以牢牢吸附住，不會(huì)脫落，造成不必要的安全事故。
[0037]本發(fā)明在不損失測量精度的情況下，采用單軸方位陀螺傳感器實(shí)現(xiàn)方位測量，降低了生產(chǎn)成本，采用磁體固定，吸附牢靠，安裝方便，使用安全可靠，避免了施工事故的發(fā)生。
[0038]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，操作簡單、施工精度高、降低施工成本、智能記錄開孔信息避免人為造假，便于管理。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鉆機(jī)開孔定位儀，其特征在于: 包括安裝基準(zhǔn)面(I)、磁性底座(2)、縱軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)(3)、導(dǎo)磁開關(guān)(5)、電路腔體(6)、橫軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)(7); 所述安裝基準(zhǔn)面(I)位于下部，導(dǎo)磁開關(guān)(5)控制磁性底座(2)的通電/斷電，并通過安裝基準(zhǔn)面(I)與鉆機(jī)上端基準(zhǔn)面吸附固定； 所述電路腔體(6)位于上部，其內(nèi)設(shè)有方位傳感器，電路腔體(6)中心位置的下方設(shè)有縱軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)(3)和橫軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)(7)； 手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)縱軸、橫軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)(3、7)的機(jī)械裝置，把方位傳感器轉(zhuǎn)到測量所需的位置上，通過轉(zhuǎn)動(dòng)讓單軸方位傳感器處于不同的位置，測得地球各個(gè)位置的角速度分量，確定實(shí)際的地理方位后，再對鉆機(jī)的方向進(jìn)行調(diào)整。2.如權(quán)利要求1所述的鉆機(jī)開孔定位儀，其特征在于:所述橫軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)(7)設(shè)于縱軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)(3)上方。3.如權(quán)利要求1所述的鉆機(jī)開孔定位儀，其特征在于:還包括基面檔條(4)，所述基面檔條(4)與安裝基準(zhǔn)面(I)垂直，用于安裝基準(zhǔn)面(I)與鉆機(jī)上端基準(zhǔn)面的吸附定位。4.如權(quán)利要求1所述的鉆機(jī)開孔定位儀，其特征在于:所述鉆機(jī)開孔定位儀高30cm、長23cm、寬 17cm。5.如權(quán)利要求1所述的鉆機(jī)開孔定位儀，其特征在于:所述導(dǎo)磁開關(guān)(5)為轉(zhuǎn)動(dòng)手柄形式。6.一種權(quán)利要求1所述的鉆機(jī)開孔定位儀的定位調(diào)整方法，其特征在于，包括以下操作步驟: A)縱軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)(3)任意方向轉(zhuǎn)動(dòng)3次； B)橫軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)(7)任意方向轉(zhuǎn)動(dòng)I次； 通過上述四次垂直或水平轉(zhuǎn)動(dòng)讓單軸方位傳感器處于不同的位置，測得地球各個(gè)位置的角速度分量，確定實(shí)際的地理方位后，再對鉆機(jī)的方向進(jìn)行調(diào)整。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鉆機(jī)開孔定位儀，其特征在于：包括安裝基準(zhǔn)面(1)、磁性底座(2)、縱軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)(3)、導(dǎo)磁開關(guān)(5)、電路腔體(6)、橫軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)(7)；所述安裝基準(zhǔn)面(1)位于下部，導(dǎo)磁開關(guān)(5)控制磁性底座(2)的通磁/斷磁，并通過安裝基準(zhǔn)面(1)與鉆機(jī)上端基準(zhǔn)面吸附固定；所述電路腔體(6)位于上部，其內(nèi)設(shè)有方位傳感器，電路腔體(6)中心位置的下方設(shè)有縱軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)(3)和橫軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)(7)；手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)縱軸、橫軸轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)(3、7)的機(jī)械裝置，把方位傳感器轉(zhuǎn)到測量所需的位置上，通過轉(zhuǎn)動(dòng)讓單軸方位傳感器處于不同的位置，測得地球各個(gè)位置的角速度分量，確定實(shí)際的地理方位后，再對鉆機(jī)的方向進(jìn)行調(diào)整。
【IPC分類】E21B7/04
【公開號】CN105178855
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】李俊, 薛峰
【申請人】上海地學(xué)儀器研究所
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年6月3日