一种钻机穿孔进尺深度监测装置的制作方法

本实用新型涉及自动化技术领域，更具体地，涉及一种钻机穿孔进尺深度监测装置。

背景技术：

在目前的情况下，钻机穿孔进尺深度的监测缺少有效的办法，对于钻架和钻机的姿势监测系统也不完备，穿孔时钻机的姿势无法准确矫正。钻机穿孔后一般通过绳子掉一个石头进到穿完的孔底，然后标记并测量绳子长度获得穿孔深度。这样可以测量得到孔位的最终深度，但是这种方法无法在穿孔过程中监测孔位当前的实际进尺深度。由于穿孔的时间没有精确记录，不便于测量单个穿孔的作业时间，包括穿孔的瞬时效率。对于损坏的穿孔，损坏的米数，耽误的时间等信息也都缺乏统计，这对于生产管理而言是不利的。

技术实现要素：

本实用新型提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的钻机穿孔进尺深度监测装置，通过倾角传感器监测钻机机身和钻机钻架姿势，通过激光测距传感器实时精密测量钻机的进尺深度帮助作业人员调整钻机作业姿态和监控设定穿孔作业深度。

根据本实用新型的一个方面，提供一种钻机穿孔进尺深度监测装置，所述钻机包括钻机钻架和钻机机身，所述钻机钻架安装于钻机机身一侧，所述钻机钻架内部设有行程导轨，所述行程导轨内装设有钻杆；所述行程导轨顶部设有激光测距传感器，用于测量钻杆与激光测距传感器探头间的距离；还包括用于测量钻机机架与钻孔平面间夹角的角度测量装置。

作为优选的，所述角度测量装置包括设于所述钻机机身上的第一倾角传感器，以及设于钻机钻架上的第二倾角传感器，所述第一倾角传感器用于测量钻机机身是否停放水平，所述第二倾角传感器用于测量钻机机身与钻机钻架间的角度。

作为优选的，还包括车载平板电脑，所述车载平板电脑连接所述激光测距传感器、所述第一倾角传感器和所述第二倾角传感器；所述车载平板电脑采用ARM处理器架构，集成SQLite数据库，设有多个RS485接口。

作为优选的，还包括电源，所述电源允许宽压输入，输入上限高达60V，内部集成TVS二极管，防反接保护，所述电源输出端设有过流保护电路、过压保护电路和滤波电路；所述电源的输入端与钻机的点火电源连接。

作为优选的，所述第一倾角传感器、所述第二倾角传感器和所述激光测距传感器通过Modbus RTU协议与所述车载平板电脑连接。

作为优选的，所述第一倾角传感器、所述第二倾角传感器为分辨率为0.1度的二轴倾角传感器。

本申请提出一种钻机穿孔深度监测装置，借助两个二轴倾角传感器监测钻机机身和钻钻机架姿势，帮助作业人员直观调整钻机作业姿势到最佳状态，借助激光测距传感器，实时精密的测量钻机的进尺深度，帮助作业人员完成设定深度的穿孔作业，使穿孔的底部可以统一在一个平面，改善穿孔工艺，另外也能计量作业人员的作业时间，有效穿孔深度，报废的穿孔的数量和米数，计算钻机实时穿孔效率，平均效率等数据，帮助解决生产管理问题，改善生产质量和效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例的监测装置结构框图；

图2为本实用新型实施例的激光测距传感器测量原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

图1示出了一种钻机穿孔进尺深度监测装置，所述钻机包括钻机钻架和钻机机身，所述钻机钻架安装于钻机机身一侧，所述钻机钻架内部设有行程导轨，所述行程导轨内装设有钻杆；所述行程导轨顶部设有激光测距传感器，用于测量钻杆与激光测距传感器探头间的距离；还包括用于测量钻机机架与钻孔平面间夹角的角度测量装置。

如图2中所示，图中激光测距传感器1通过测量每次钻孔时，激光测距器1与钻杆2之间的距离h，得到钻杆2的行程距离，进而的到钻孔进尺深度。

作为优选的，所述角度测量装置包括设于所述钻机机身上的第一倾角传感器，以及设于钻机钻架上的第二倾角传感器，所述第一倾角传感器用于测量钻机机身是否停放水平，所述第二倾角传感器用于测量钻机机身与钻机钻架间的角度。

作为优选的，还包括车载平板电脑，所述车载平板电脑连接所述激光测距传感器、所述第一倾角传感器和所述第二倾角传感器；所述车载平板电脑采用ARM处理器架构，集成SQLite数据库，设有多个RS485接口。所述激光测距传感器选用IP68的防护等级，测量精度1cm，使用Modbus RTU与平板电脑通信，激光传感器必须安装在钻机钻架的顶部，并且周期对传感器镜头的灰尘和污渍进行清理，保持干净，以减低测量的误差值。车载平板电脑是系统的核心，人机交互都通过屏幕显示和操作，包括倾角数据的模拟表盘显示，计算钻机的单个孔穿孔深度、时间、效率等数据，显示，通过SQLite数据库记录所有的作业记录，安装时候通过安装支架安装到驾驶室内部。

作为优选的，还包括电源，所述电源允许宽压输入，输入上限高达60V，内部集成TVS二极管，防反接保护，所述电源输出端设有过流保护电路、过压保护电路和滤波电路；所述电源的输入端与钻机的点火电源连接。经过稳压和滤波后的电源用于给整个装置中其他电子设备供电，可保障系统车辆上钻机进尺系统供电的稳定性，保障设备工作的可靠性。电源是核心部分采用了NI公司的电源芯片LM2596HVT，同时结合保险、TVS、桥堆、滤波电路等使电源的可靠性改善，主要用于电源稳压，给整套钻机深度监测系统供电，改善系统的可靠性。

作为优选的，所述第一倾角传感器、所述第二倾角传感器和所述激光测距传感器通过Modbus RTU协议与所述车载平板电脑连接。系统启动后正常情况下，二轴倾角传感器和激光测距传感器连接正常，系统实时显示监测到的实时值，如果显示界面出现xx设备通信异常，那么就需要根据提示内容检查系统的对应传感器是否出现了故障或者通信电路损坏。

作为优选的，所述第一倾角传感器、所述第二倾角传感器为分辨率为0.1度的二轴倾角传感器。

系统启动后作业人员可参照显示屏幕的二轴倾角传感器虚拟仪表调整钻机机身和钻机钻架姿势使钻机处于作业的最佳姿势，做好穿孔前的基本准备工作。

然后设置穿孔的目标深度，标记穿孔前的位置0点，即可开始穿孔作业，系统会自动记录当前孔位的耗时，计算实时进尺深度，当一根钻杆已经全部深入地下后，可在原来钻杆基础上接入一根钻杆，并且重新标记位置0点。系统会将每次打入地下的孔深求和计算到当前孔位的实时深度，并与设置的目标深度进行比较，当实时深度与目标深度相等时就会提示作业人员穿孔完成，作业人员即可停止穿孔，这样有利于保证所有孔位的底部在同一平面上。使用炸药爆破后，那么爆炸后地脚会较少，有利于提高开采效率，节省开采成本。

本申请提出一种钻机穿孔深度监测装置，借助两个二轴倾角传感器监测钻机机身和钻钻机架姿势，帮助作业人员直观调整钻机作业姿势到最佳状态，借助激光测距传感器，实时精密的测量钻机的进尺深度，帮助作业人员完成设定深度的穿孔作业，使穿孔的底部可以统一在一个平面，改善穿孔工艺，另外也能计量作业人员的作业时间，有效穿孔深度，报废的穿孔的数量和米数，计算钻机实时穿孔效率，平均效率等数据，帮助解决生产管理问题，改善生产质量和效率。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。