专利名称：旋挖钻机的测量钻孔倾斜度的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种旋挖钻机，尤其涉及一种旋挖钻机的测量钻孔倾斜度的装置和方法。
背景技术：
如图1所示，为旋挖钻机钻孔示意图。其中，钻杆由钢丝绳传动，钻杆带动钻斗旋转钻孔，钻孔倾斜角用钻杆末端的轴线与铅垂线之间的夹角θ表示，θ允许最大为 0.57°。目前公开的旋挖钻机没有安装用于钻孔在线测斜检测的装置，其对钻孔的在线测斜是通过检测桅杆测斜间接实现的，这种检测方案的前提是默认在钻孔工作状态下桅杆轴线始终与钻杆轴线平行，如果桅杆垂直于地面，则认为钻杆也垂直于地面，然而实际上由于各种原因，在桅杆垂直于地面时，钻杆有可能并不垂直于地面，因此，现有的用于钻孔在线测斜检测的装置并不能真实反映出钻孔的倾斜情况。目前还有另一种钻孔测斜方案，其通常采用超声波传感器+绞车的方式，如图2所示，在孔口搭建下放平台，检测装置为两个十字型信号发射器，用绳索连接后利用滑轮组下放，地面的信号接收装置能够接收到反馈信号，将孔壁情况生成两个方向的图像，使检测者能够通过图像清楚地了解孔的情况，然而该方法要求泥浆静止，无法在线随钻测量钻孔倾斜度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可在线随钻测量钻孔倾斜度且可真实反映出钻孔的倾斜情况的旋挖钻机的测量钻孔倾斜度的装置和方法。为达到上述目的，本发明一方面提供了一种旋挖钻机的测量钻孔倾斜度的装置， 包括安装于旋挖钻机钻杆上的无线式随钻测斜仪，用于获取所述钻杆的带有时间标记的倾斜度数据，以表征对应钻孔的倾斜度数据；与所述无线式随钻测斜仪匹配的测斜终端，用于接收所述无线式随钻测斜仪通过无线传输方式发送的所述钻孔的倾斜度数据，将所述钻孔的倾斜度数据传输给车载显示器显示，同时，根据预先设定的倾斜阈值判断所述钻孔的倾斜度是否超过该倾斜阈值，如果超过则输出报警信号至所述车载显示器。本发明的旋挖钻机的测量钻孔倾斜度的装置，所述钻杆的钻杆方头的下端面沿所述钻杆轴线方向上开有圆柱形安装孔，所述圆柱形安装孔两端分别安装有上支撑环和下支撑环，所述上支撑环和下支撑环之间的圆柱形安装孔内配合安装有圆柱形的无线式随钻测斜仪，与所述无线式随钻测斜仪的无线发射模块位置对应的钻杆方头上开有无线信号传输孔。本发明的旋挖钻机的测量钻孔倾斜度的装置，所述无线式随钻测斜仪的中部还套有定位环。本发明的旋挖钻机的测量钻孔倾斜度的装置，所述无线发射模块的载波频率为433MHz、915MHz 或 2. 4GHz。本发明的旋挖钻机的测量钻孔倾斜度的装置，当所述旋挖钻机的钻斗提升出地面排土时，所述测斜终端接收所述无线式随钻测斜仪通过无线传输方式发送的所述钻孔的倾斜度数据。再一方面，本发明还提供一种旋挖钻机的测量钻孔倾斜度的装置的测斜方法，包括以下步骤无线式随钻测斜仪获取所述钻杆的带有时间标记的倾斜度数据，以表征对应钻孔的倾斜度数据；测斜终端接收所述无线式随钻测斜仪通过无线传输方式发送的所述钻孔的倾斜度数据，将所述钻孔的倾斜度数据传输给车载显示器显示，同时，根据预先设定的倾斜阈值判断所述钻孔的倾斜度是否超过该倾斜阈值，如果超过则输出报警信号至所述车载显示
ο本发明的测斜方法，所述钻杆的钻杆方头的下端面沿所述钻杆轴线方向上开有圆柱形安装孔，所述圆柱形安装孔两端分别安装有上支撑环和下支撑环，所述上支撑环和下支撑环之间的圆柱形安装孔内配合安装有圆柱形的无线式随钻测斜仪，钻杆方头上开有无线信号传输孔。本发明的测斜方法，所述无线式随钻测斜仪的中部还套有定位环。本发明的测斜方法，所述无线发射模块的载波频率为433MHz、915MHz或2. 4GHz。本发明的测斜方法，当所述旋挖钻机的钻斗提升出地面排土时，所述测斜终端接收所述无线式随钻测斜仪通过无线传输方式发送的所述钻孔的倾斜度数据。本发明的旋挖钻机的测量钻孔倾斜度的装置包括安装在旋挖钻机钻杆上的无线式随钻测斜仪，用于测量钻杆的带有时间标记的倾斜度，以表征对应钻孔的倾斜度；还包括与无线式随钻测斜仪匹配的测斜终端，用于接收无线式随钻测斜仪通过无线传输方式发送的钻孔的倾斜度，通过 CAN总线传输给车载显示器实时显示，同时，根据预先设定的倾斜阈值判断钻孔的倾斜度是否超过该倾斜阈值，如果超过则输出报警信号至车载显示器，从而实现了在线随钻测量钻孔倾斜度，并且由于无线式随钻测斜仪是安装于钻杆上的，当钻杆倾斜时钻孔必然对应倾斜，从而能客观真实反映出钻孔的倾斜情况。
图1为本发明一个实施例的旋挖钻机的测量钻孔倾斜度的装置的结构示意图；图2为图1中旋挖钻机的测量钻孔倾斜度的装置中的无线式随钻测斜仪在钻杆内的安装结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
进行详细描述参考图1所示，本实施例的旋挖钻机的测量钻孔倾斜度的装置包括无线式随钻测斜仪6，用于获取钻杆1的带有时间标记的倾斜度数据，以表征对应钻孔的倾斜度数据，以及与无线式随钻测斜仪6匹配的安装于驾驶室2内的测斜终端3，用于当旋挖钻机的钻斗7 提升出地面排土时接收无线式随钻测斜仪3通过无线传输方式发送的钻孔的倾斜度数据， 在将该钻孔的倾斜度数据进行滤波、放大和A/D转换后通过CAN总线传输给位于驾驶室2内的车载显示器4显示，同时，根据预先设定的倾斜阈值判断钻孔的倾斜度是否超过该倾斜阈值，如果超过则输出报警信号至车载显示器4。需要说明的是，通常旋挖钻机的钻孔方式是钻斗7钻到其内盛满泥土后，提升出底面排出泥土，然后再次进入钻孔进行下一次钻孔工作，如此往复，最终完成整个钻孔工作，本实施例之所以在旋挖钻机的钻斗7提升出地面排土时传输数据，是因为这样可以避免在泥土中数据传输的复杂性。结合图2所示，旋挖钻机的钻杆1的钻杆方头的下端面沿钻杆1轴线方向上开有圆柱形安装孔，圆柱形安装孔两端分别安装有上支撑环801和下支撑环802，无线式随钻测斜仪6则配合安装于该圆柱形安装孔位于上支撑环801和下支撑环801之间的部分内。无线式随钻测斜仪6中部上套有若干个间隔分布的橡胶定位环803，起到对无线式随钻测斜仪6的减震作用，当然，橡胶定位环也可以替换为其他的环形减震材料。其中，无线式随钻测斜仪6的形状优选圆柱形，以便于与钻杆1相配合安装，也便于后续拆卸维修，例如型号为LHE3611无线式随钻测斜仪，其内设置有自上而下分布的电池、传感器和无线发射模块 (而与此匹配的测斜终端的型号则为LHE3620)。当然，上述测斜仪也可以采用重力地磁场原理测斜仪或陀螺仪测斜仪等其他测斜仪替代。钻杆方头上开有无线信号传输孔9，以便于无线发射模块的无线信号的传输。该无线发射模块的载波频率优选433MHz或2. 4GHz也可以是915MHz或其他载波频率，其通信协议可以是超短波无线协议、蓝牙协议或其他无线协议。需要说明的是，本实施例之所以将无线式随钻测斜仪6安装于钻杆1内，是因为这样可以避免无线式随钻测斜仪6在钻孔过程中与卵石、砾石等坚硬物体碰撞而受损。上述旋挖钻机的测量钻孔倾斜度的装置的工作过程如下首先，无线式随钻测斜仪获取钻杆的带有时间标记的倾斜度数据，以表征对应钻孔的倾斜度数据；其次，当旋挖钻机的钻斗提升出地面排土时，测斜终端接收无线式随钻测斜仪通过无线传输方式发送的钻孔的倾斜度数据，在将该钻孔的倾斜度数据进行滤波、放大和A/D转换后通过CAN总线传输车载显示器显示，同时，根据预先设定的倾斜阈值判断钻孔的倾斜度是否超过该倾斜阈值， 如果超过则输出报警信号至车载显示器。以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
权利要求
1.一种旋挖钻机的测量钻孔倾斜度的装置，其特征在于，包括安装于旋挖钻机钻杆上的无线式随钻测斜仪，用于获取所述钻杆的带有时间标记的倾斜度数据，以表征对应钻孔的倾斜度数据；与所述无线式随钻测斜仪匹配的测斜终端，用于接收所述无线式随钻测斜仪通过无线传输方式发送的所述钻孔的倾斜度数据，将所述钻孔的倾斜度数据传输给车载显示器显示，同时，根据预先设定的倾斜阈值判断所述钻孔的倾斜度是否超过该倾斜阈值，如果超过则输出报警信号至所述车载显示器。
2.根据权利要求1所述的旋挖钻机的测量钻孔倾斜度的装置，其特征在于，所述钻杆的钻杆方头的下端面沿所述钻杆轴线方向上开有圆柱形安装孔，所述圆柱形安装孔两端分别安装有上支撑环和下支撑环，所述上支撑环和下支撑环之间的圆柱形安装孔内配合安装有圆柱形的无线式随钻测斜仪，所述钻杆方头上开有无线信号传输孔。
3.根据权利要求2所述的旋挖钻机的测量钻孔倾斜度的装置，其特征在于，所述无线式随钻测斜仪的中部还套有定位环。
4.根据权利要求3所述的旋挖钻机的测量钻孔倾斜度的装置，其特征在于，所述无线发射模块的载波频率为433MHz、915MHz或2. 4GHz。
5.根据权利要求4所述的旋挖钻机的测量钻孔倾斜度的装置，其特征在于，当所述旋挖钻机的钻斗提升出地面排土时，所述测斜终端接收所述无线式随钻测斜仪通过无线传输方式发送的所述钻孔的倾斜度数据。
6.一种权利要求1所述旋挖钻机的测量钻孔倾斜度的装置的测斜方法，其特征在于， 包括以下步骤 无线式随钻测斜仪获取所述钻杆的带有时间标记的倾斜度数据，以表征对应钻孔的倾斜度数据；测斜终端接收所述无线式随钻测斜仪通过无线传输方式发送的所述钻孔的倾斜度数据，将所述钻孔的倾斜度数据传输给车载显示器显示，同时，根据预先设定的倾斜阈值判断所述钻孔的倾斜度是否超过该倾斜阈值，如果超过则输出报警信号至所述车载显示器。
7.根据权利要求6所述的测斜方法，其特征在于，所述钻杆的钻杆方头的下端面沿所述钻杆轴线方向上开有圆柱形安装孔，所述圆柱形安装孔两端分别安装有上支撑环和下支撑环，所述上支撑环和下支撑环之间的圆柱形安装孔内配合安装有圆柱形的无线式随钻测斜仪，所述钻杆方头上开有无线信号传输孔。
8.根据权利要求7所述的测斜方法，其特征在于，所述无线式随钻测斜仪的中部还套有定位环。
9.根据权利要求8所述的测斜方法，其特征在于，所述无线发射模块的载波频率为 433MHz、915MHz 或 2. 4GHz。
10.根据权利要求9所述的测斜方法，其特征在于，当所述旋挖钻机的钻斗提升出地面排土时，所述测斜终端接收所述无线式随钻测斜仪通过无线传输方式发送的所述钻孔的倾斜度数据。
全文摘要
本发明公开了一种旋挖钻机的测量钻孔倾斜度的装置和方法，该装置包括安装在旋挖钻机钻杆上的无线式随钻测斜仪，用于测量钻杆的带有时间标记的倾斜度，以表征对应钻孔的倾斜度；还包括与无线式随钻测斜仪匹配的测斜终端，用于接收无线式随钻测斜仪通过无线传输方式发送的钻孔的倾斜度，通过CAN总线传输给车载显示器实时显示，同时，根据预先设定的倾斜阈值判断钻孔的倾斜度是否超过该倾斜阈值，如果超过则输出报警信号至车载显示器，从而实现了在线随钻测量钻孔倾斜度，并且由于无线式随钻测斜仪是安装于钻杆上的，当钻杆倾斜时钻孔必然对应倾斜，从而能客观真实反映出钻孔的倾斜情况。
文档编号E21B47/02GK102287183SQ20111017292
公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月24日 优先权日2011年6月24日
发明者伏卫忠, 张育胜 申请人:北京市三一重机有限公司