专利名称：改变钻孔模式的方法、钻岩设备和软件产品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种改变钻孔模式的方法。在该方法中，在钻岩设备 执行之前，操作者改变下载到钻岩设备的控制单元内的钻孔模式。本 发明进一步涉及具有下载到其控制单元内的可改变的钻孔模式的钻岩 设备。本发明还涉及执行该方法的软件产品。更具体地说，本发明的 主题限定在独立权利要求的前序部分中。
背景技术：
通常，根据预定计划钻凿岩石。为了在爆破时按期望的方式破碎 岩石，每一轮根据预先设计的钻孔模式钻凿孔。通常，这样的钻孔模 式至少确定待钻凿的孔的起始点和钻凿方向。可以另外地确定关于钻 孔的其它信息，例如钻孔深度和孔直径。设计钻孔模式是在钻孔现场 之外执行的办公室工作，所以钻孔模式的设计者没有关于特定钻孔现 场条件的准确信息。此外，钻孔模式被提前设计，这意味着在爆破过 程中可能出现的错误不能在设计钻孔模式时被考虑到。因此，必须能 够甚至在钻孔现场改变钻孔模式。已知了操作者通过使用显示装置的 用户界面的键盘、鼠标或另外的定点装置改变钻岩设备的控制单元的 显示装置上的钻孔模式。然而，问题是，至少当执行更多复杂改变时， 可能偶然地通过显示装置进行改变，这些改变实际上难以或甚至不可 能执行。这至少部分地是由于以下事实显示装置将情况显示为二维 模式，而钻孔是三维操作。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于改变钻孔现场的钻孔模式的新颖和 改进的方法以及软件产品，并且涉及钻岩设备，其能实现改变钻孔现 场的钻孔模式的新颖和改进的方法。根据本发明的方法的特征在于，在钻孔模式中选择至少一个孔并 将所选孔的起始点的位置与钻孔单元的位置相连；将钻孔单元手动地 移动到钻孔现场的期望位置；以及通过将所选孔的起始点从初始位置 重新定位到由钻孔单元标示的新位置而改变钻孔模式。
根据本发明的钻岩设备的特征在于，控制单元能够将软件产品下
载到其中，该软件产品的执行被配置成产生以下程序根据操作者的
指示，选择钻孔模式中的至少一个孔并将所选孔的起始点的位置与钻
孔单元的位置相连；响应被手动移动的钻孔单元，在钻孔模式中，将 所选孔的起始点从初始位置改变到新位置；以及通过所进行的改变更 新钻孔模式。
根据本发明的软件产品的特征在于，软件产品的执行被配置成产 生以下程序根据操作者的指示，选择钻孔模式中的至少一个孔并将 所选孔的起始点的位置与钻孔单元的位置相连；响应被手动移动的钻 孔单元，在钻孔模式中，将所选孔的起始点从初始位置改变到新位置； 以及通过所进行的改变更新钻孔模式。
构成本发明基础的思想是使用钻孔单元改变钻孔模式。首先，从
钻孔模式选择由于一个原因或另一原因而使操作者希望改变其起始点 的位置的一个或多个孔。在控制单元中，将待重新定位的孔的位置与 钻孔单元的实际位置相连。操作者手动控制钻孔单元以移动到钻孔现 场的期望位置，并且因此控制单元为待重新定位的孔指定由钻孔单元 指示的新的更新位置。
本发明的优点是，操作者能够以方便且直观的方式改变钻孔现场 的钻孔模式。因为借助于钻孔单元重新定位孔位置，所以可以自动地 确保在实践中可以钻凿重新定位的孔。而且，操作者可充分利用钻孔 现场允许的所有空间。另外，操作者可以看到钻臂的路径和由钻臂的
7关节能够实现的位置，以及当同时使用几个钻孔单元钻孔时，操作者 知道如何考虑需要的空间。此外，这种显示方式的优点是获得了改变 的速度。
构成实施方式基础的思想是借助于定点装置在控制单元的显示装 置上选择待重新定位的孔。定点装置可以是，例如操纵杆、鼠标、键 盘、触摸屏等，其能够在钻孔模式中选择一个或多个孔，以便改变。 此外，可以的是，与钻孔单元的手动控制装置连接，以便临时控制显 示装置的定点装置。借助于显示装置选择孔是快速的和直观的。
构成实施方式基础的思想是通过提供具有孔的ID标签等的控制单 元来选择待重新定位的孔。
构成实施方式基础的思想是所选孔的位置与移动钻孔单元同时重 新定位。
构成实施方式基础的思想是仅在钻孔单元已经移动到期望位置且 操作者接受了重新定位之后重新定位所选孔的位置。
构成实施方式基础的思想是将待重新定位的孔的初始位置和新位 置显示在控制单元的显示装置上。这使得操作者容易进行与初始情况 的改变的对比，因此他或她能够评估改变的重要性和影响。
构成实施方式基础的思想是选择钻孔模式中多个孔，构成孔组， 以便重新定位。将属于孔组的所有孔的起始点同时重新定位到由钻孔 单元指示的新位置。但是，孔的起始点相对于彼此的相互位置在重新 定位过程中保持不变。当然，在重新定位之后，操作者也可以改变孔 组中孔的相互位置。这个实施方式使操作者能够快速和容易地改变钻 孔模式。操作者可以选择钻孔模式的期望部分，例如切口和相关的孔， 并且随后，他或她可以给切口指定新位置。构成实施方式基础的思想是待重新定位的孔的钻孔方向保持不 变。在这种情况下，通过钻孔单元执行的改变仅简单地包括孔的起始 点的位置。因此，重新定位之后，孔具有其初始方向。但是，如果期 望，孔的方向可被稍后改变，例如通过经由控制单元的用户界面输入 新的钻孔方向。
构成实施方式基础的思想是在期望的钻孔方向上将钻孔单元放置 在其己经被手动移动到的位置。此外，改变待重新定位的一个或多个 孔的钻孔方向以与钻孔单元的钻孔方向一致。因此，这个实施方式利 用钻孔单元在钻孔模式中改变的位置和方向。操作者可以看到钻孔现
场并且能够将钻孔单元设置在合适的钻孔方向。
构成实施方式基础的思想是控制单元被配置成为重新定位的孔提 出新的方向。控制单元可以提出一方向，利用该方向，重新定位的孔 的端点可近似地与初始位置处的端点对应，或者控制单元可以根据另 一标准提出一方向。操作者可接受或拒绝由控制单元提出的方向。这 个实施方式可实现更快速地改变钻孔模式。
构成实施方式基础的思想是借助于第一标记在控制单元的显示装 置上显示孔位置。此外，同时选择待重新定位的多个孔，构成孔组， 并且为待重新定位的孔组确定一个共同的抓取区域，抓取区域的位置 借助于第二标记显示在显示装置上。接下来，通过手动移动钻孔单元 改变钻孔模式，由此第一标记的位置在显示装置上被更新。待重新定 位的孔组的第二标记或者与第一标记一起同时移动，或者仅在操作者 刚刚已经接受了重新定位之后移动。已经改变孔组之后，情况最终显 示在显示装置上，使得第一标记和第二标记设置在彼此之上。
构成实施方式基础的思想是为了改变钻孔模式，从存储器或储存 装置，例如记忆棒、记忆盘、硬盘、信息网络服务器等将软件产品下载到钻岩设备的控制单元内，在控制单元中执行软件产品，从而产生 本申请描述的程序。
构成实施方式基础的思想是将钻孔模式中的一个或多个孔重新定 位到的新位置，在该位置，它们至少被指定新的起始点坐标以及以下 中的一个或多个新的终点坐标、新的孔方向角、新的孔长度。
构成实施方式基础的思想是将钻孔模式中的一个或多个孔重新定 位到由钻孔单元指示的新位置，并且随后，就重新定位的孔而言以及 考虑到由重新定位的孔到在该特定的方式下没有重新定位的孔引起的 必要的改变，更新钻孔模式。用于改变钻孔模式的软件产品可根据所 进行的重新定位来改变重新定位的孔周围的孔的参数，或者甚至改变 所有的其它孔的参数。
附图中更详细地描述了本发明的一些实施方式，其中 图l是显示钻岩设备的示意性侧视图， 图2示意性地显示了钻岩设备的控制装置， 图3示意性地显示了如在方向XZ上所见的钻孔模式， 图4示意性地且在控制单元的显示装置上显示了改变之前的钻孔 模式中的一些孔，
图5示意性地且在控制单元的显示装置上显示了改变之后根据图4
的孔，
图6示意性地且在yz方向上显示了掌子面(tunnel face)和各种钻
孔情形，以及
图7进一步示意性地显示了控制单元的用户界面。
为了清楚起见，附图以简化方式显示了本发明的某些实施方式。 在附图中，相同的附图标记表示相同的元件。
10
具体实施例方式
图1显示的钻岩设备1包括设置有一个或多个钻臂3的可移动运载
体2。钻臂3可由一个或多个臂部分3a、 3b组成，臂部分3a、 3b可通过关 节4彼此接合以及与运载体2接合，使得臂3可在不同的方向上以多用途 的方式移动。此外，每个钻臂3的自由端可以设置有钻孔单元5，该钻 孔单元5可包括进给梁6、进给装置7、钻岩机8以及工具9，工具9的外 端可设置有钻头9a。钻岩机8可借助于进给装置7相对于进给梁6移动， 以便使工具9能够在钻孔过程中朝岩石10进给。钻岩机8可包括用于传 递工具9上的应力脉冲的冲击装置，以及还包括用于使工具9围绕其纵 向轴线旋转的旋转装置。钻岩设备l可进一步包括用于控制钻孔的一个 或多个控制单元ll。控制单元1I可包括一个或多个处理器、用于执行 软件产品的可编程逻辑电路或相似的器件，软件产品的执行产生根据 本发明的方法。此外，控制单元ll可设置有确定待钻凿的孔的至少位 置和方向的钻孔模式。下面的图3显示了钻孔模式22。控制单元ll可进 一步设置有进一步确定孔的至少钻孔顺序的钻孔序列。控制单元ll可 将指令传送到移动钻臂3的执行器、传送到进给装置7以及传送到影响 钻孔单元5的位置的其它执行器。而且，可设置与钻臂3的关节4有关的 一个或多个传感器12，并且可设置与钻孔单元5有关的一个或多个传感 器13。从传感器12、 13获得的测量信息可被通信至控制单元11，控制 单元11可根据测量信息确定钻孔单元5的位置和方向，以便控制。控制 单元ll可设置成将钻孔单元5的位置处理成钻头9a的位置以及处理成工 具9的纵向轴线的方向。
图2显示了设置在操纵室17a中或钻岩设备l的钻孔平面17b上的手 动控制装置16，并且该手动控制装置16能够在手动控制钻孔时使操作 者18将钻孔单元5移动到期望的位置。可借助于控制单元ll的显示装置 20将钻孔模式显示给操作者。此外，可根据从传感器12、 13获得的测 量信息通过显示装置20显示钻孔单元5的位置。单独的定点装置21，例 如操纵杆等可进一步与显示装置20相关地设置，以使指令能够给予控 制单元ll。操作者18可通过由定点装置21选择一个或多个孔并且随后借助于手动控制装置16将钻孔单元5移动到期望的位置来改变显示装 置20上正显示的钻孔模式，由此使设置在控制单元ll中的控制策略知 道如何根据钻孔单元5的位置给所选孔指定新的更新位置。
图3显示了设置有多个孔位置23的钻孔模式22，该多个孔位置23 布置成一个位于另一个内的若干排24-26。此外，钻孔模式可设置有位 于内侧孔排26和切口28之间的一部分上的区域孔27。两个或更多个区 域孔27可构成区域孔元素。通常，切口28也包括几个孔。在钻孔模式 22中，孔23的位置可呈现为一个圆29。另外，每个孔23的方向可通过 方向线30呈现在钻孔模式22中。钻孔模式22的在图3中示出的xz投影或 任何其它投影可呈现在控制单元11的显示装置20上。
图4显示了在显示装置20上，由四个孔23a-23d组成并由操作者选 择以重新定位的孔组31。可以例如通过在显示装置20中移动光标或类 似的定点装置来选择孔组31中的孔。可替代地，操作者可将他或她己 经选择的孔的标记提供给控制单元。另外，可以在已经设计钻孔模式 22时，确定两个或更多个孔23，以构成孔组31。钻孔模式22可包括不 同孔组31，例如区域孔组、切口孔组等等。所选的孔组31和其中的孔 23a-23d可显示在显示装置20上，以便例如借助于颜色、不同厚度的线 或不同亮度来引起注意，以提高显示效果。而且，控制单元ll可以自 动地确定孔组31的抓取区域32，或者可替代地，操作者可手动地确定 抓取区域32的位置。孔组31中的所有孔27都借助于抓取区域32同时控 制。而且，可借助于标记34将钻孔单元5的实际位置显示在显示装置20 上，并借助于方向线35将其方向显示在显示装置20上。
图5以更粗的线显示了孔组31'，其已经被从其初始位置36重新定 位到新位置37。该图没有显示抓取区域32，这是因为其位置与表示钻 孔单元5的标记34的位置一致。而且，除了孔23的起始点外，钻孔方向 30，也可被改变，以与钻孔单元5的方向35—致。在操作者己经接受了重 新定位并更新了钻孔模式22之后，可从视图中删除初始孔23a-23d。但是，如果必要，也可以稍后将它们带入视图，例如，如果随后要返回 到初始钻孔模式的话。
图6图示了钻孔现场的情形，其可以为例如具有掌子面10a、顶面 10b和底面10c的隧道。孔被钻入到掌子面10a内或顶面10b内以用于爆 破。限定钻孔现场的表面不总是直的和平坦的，这是因为岩石不会在 爆破时整洁地破碎。因而，可能需要改变钻孔现场的钻孔模式22。例 如，根据图6的初始钻孔模式中的孔38根本不可能钻凿，这是因为不平 坦的底面10c不可能将钻孔单元5放置在确定的起始点和钻孔方向。因 此，必须改变特定的孔的位置和方向。在图6显示的情况下，也不可能 通过使用钻孔单元5钻凿孔39;因此，改变钻孔模式，使得孔的方向和 可能位置被改变，以便重新定位到点39'，这使特定的孔被钻凿。
图7显示了钻岩设备的控制单元11的显示装置20以及其用户界面。 可借助于键盘40和定点装置21发送控制指令。控制单元ll可设置有--个或多个数据通信单元41，控制单元11可通过数据通信单元41有线地 或无线地连接到传感器12、 13以及属于钻岩设备1的执行器，以便通信 测量信息和控制命令。进一步，控制单元ll可设置有一个或多个读数 装置以用于读取软件产品并用于提供控制参数。可替代地，可借助于 键盘或数据通信连接将信息输送到控制单元ll的存储器。控制单元ll 可设置有一个或多个处理器或者类似电子器件，以使软件产品能够被 执行以便根据本发明进行程序的改变。软件产品可从存储装置读取， 或者其可以从另一计算机或信息网络下载。另一方面，软件产品可以
为所谓的硬件方案。
还可以通过操作者18将钻孔模式的一个或多个孔重新定位到由钻 孔单元表示的新位置，并且随后，就重新定位的孔而言以及考虑到「l:l 重新定位的孔到没有由钻孔单元指定新位置的孔引起的必要改变，控 制单元ll更新钻孔模式。在钻岩设备的控制单元ll中执行且用于改变 钻孔模式的软件产品可根据所进行的重新定位来改变重新定位的孔周
13围的孔或者钻孔模式中的甚至所有的其它孔的参数。可替代地，可在 一些其它控制单元中更新钻孔模式中的孔，钻岩设备的控制单元ll可 经由数据通信连接与其它控制单元通信。在这种情况下，例如，如果 由于裂缝的岩石或其它质量较差的岩石，操作者18建议用于切口18的 新位置，那么钻岩设备的控制单元ll提供具有新的更新位置的切口， 并且进一步，钻岩设备的控制单元ll或者外部控制单元可以在切口的 初始位置确定待定位的一个或多个新孔以及改变切口的新位置附近的 孔的参数。控制单元可注意钻孔模式所进行的改变，并且如果必要的 话，甚至重新改变整个钻孔模式，把重新定位的孔或孔组考虑进去。 这确保岩石在一轮过程中按设计的那样破碎。为了使改变更容易，钻 孔模式可进一步包括预定的算法，以有利于在控制单元中改变。
应注意到，除了隧道、地下储库和其它地下场所的开凿外，根据 本发明的解决方案还可以应用于需要凿岩的其它开凿工程，例如梯段 开采。
在某些情况下，可使用本申请所公开的特征，而其本身与其它特 征无关。另一方面，当需要时，本发明所公开的特征可被组合以便提 供不同的组合。
附图和相关描述仅是用来说明本发明的思想。本发明的细节可在 权利要求书的范围内进行改变。
权利要求
1.一种改变钻岩设备中的钻孔模式的方法，所述钻岩设备(1)包括至少一个钻臂(3)；钻孔单元(5)，其布置在所述钻臂(3)中；至少一个传感器(12、13)，其用于确定所述钻孔单元(5)的位置和方向；至少一个控制单元(11)，其设置有用户界面和下载到所述控制单元(11)中的钻孔模式(22)，所述钻孔模式(22)至少确定待钻凿的孔(23)的起始点(29)和钻孔方向(30)；以及至少一个控制构件(16)，其用于手动控制所述钻孔单元(5)的位置，所述方法包括以下步骤在所述控制单元(11)的显示装置(20)上显示根据所述钻孔模式(22)的孔的起始点(29)；在所述钻岩设备(1)执行钻孔之前，改变所述钻岩设备(1)中的所述钻孔模式(22)；以及由所进行的改变来更新所述钻孔模式(22)，其特征在于，在所述钻孔模式(22)中选择至少一个孔(23)，并将所选孔的起始点(29)的位置与所述钻孔单元(5)的位置相连；将所述钻孔单元(5)手动移动到钻孔现场处的期望位置；以及通过将上述所选孔的起始点从初始位置(36)重新定位到由所述钻孔单元(5)表示的新的位置(37)来改变所述钻孔模式(22)。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于定点装置(21), 在所述控制单元(11)的所述显示装置(20)上选择待重新定位的孔(23)。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述待重新定 位的孔(23)的初始位置以及所述孔(23)的新位置同时显示在所述 控制单元的所述显示装置(20)上。
4. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于， 为了重新定位，选择所述钻孔模式(22)中的多个孔(23)，构成孔组；将属于所述孔组的所有孔的起始点同时地重新定位到由所述钻孔 单元(5)表示的新位置；以及在重新定位期间，保持所述孔的起始点相对于彼此的相互位置不 改变。
5. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，保持待重 新定位的孔(23)的钻孔方向(30)不改变。
6. 如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于， 将所述钻孔单元(5)沿期望的钻孔方向放置在所述钻孔单元(5)已经被手动地移动到的位置；以及 改变待重新定位的孔(23)的钻孔方向(30)，与所述钻孔单元 (5)的钻孔方向一致。
7. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于， 借助于第一标记，在所述控制单元的所述显示装置(20)上显示所述钻孔单元(5)的位置；同时选择待重新定位的多个孔，构成孔组；为待重新定位的孔组确定一个共同抓取区域，并借助于第二标记 将所述共同抓取区域的位置显示在所述显示装置(20)上；将重新定位所述孔组之后的情形显示在所述显示装置(20)上， 使得所述第一标记和所述第二标记设置在彼此之上。
8. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于， 根据所重新定位的所述至少一个孔，改变所述钻孔模式中的至少一个其它孔。
9. 一种钻岩设备，包括 可移动的运载体(2);至少一个钻臂(3)和至少一个钻孔单元(5)，所述钻孔单元(5)包括进给梁(6)、钻岩机(8)以及工具(9)，所述进给梁(6)布 置在所述钻臂(3)中，所述钻岩机(8)能够借助于进给装置(7)相 对于所述进给梁(6)移动，所述工具(9)能够连接到所述钻岩机(8);至少一个控制单元(11)，其设置有至少确定待钻凿的孔的起始 点(29)和钻孔方向(30)的钻孔模式(22);所述控制单元的显示装置(20)，其能够显示所述钻孔模式(22);至少一个控制构件(16)，其用于手动地控制所述钻孔单元(5);以及至少一个传感器(12、 13)，其用于确定所述钻孔单元(5)的位 置和方向，其特征在于，所述控制单元(11)能够将软件产品下载到所述控制单元(11)中，所述软件产品的执行被配置成产生以下程序根据操作者(18)的指示，选择所述钻孔模式中的至少一个孔(23)， 并将所选孔的起始点(29)的位置与所述钻孔单元(5)的位置相连；响应被手动移动的所述钻孔单元(5)，在所述钻孔模式(22)中 将所选孔的起始点从初始位置(36)改变到新位置(37);以及由所进行的改变来更新所述钻孔模式(22)。
10. —种用于在钻孔之前改变钻岩设备中的钻孔模式的软件产口P口 7所述钻岩设备(1)包括可移动的运载体(2);至少一个钻臂(3)和至少一个钻孔单元(5)，所述钻孔单元(5)包括进给梁(6)、钻 岩机(8)以及工具(9)，所述进给梁(6)布置在所述钻臂(3)中， 所述钻岩机(8)能够借助于进给装置(7)相对于所述进给梁(6)移 动，所述工具(9)能够连接到所述钻岩机(8);至少一个控制单元 (11)，其设置有至少确定待钻凿的孔(23)的起始点(29)和钻孔方向(30)的钻孔模式(22);控制单元(11)的显示装置(20)， 其能够显示所述钻孔模式(22);至少一个控制构件(16)，其用于 手动地控制所述钻孔单元(5);至少一个传感器(12、 13)，其用于 确定所述钻孔单元(5)的位置和方向(30)， 其特征在于，所述软件产品的执行被配置成产生以下程序根据操作者(18)的指示，选择所述钻孔模式(22)中的至少一 个孔(23)，并将所选孔的起始点(29)的位置与所述钻孔单元(5) 的位置相连；响应被手动移动的所述钻孔单元(5)，在所述钻孔模式(22)中 将所选孔(23)的起始点(29)从初始位置(36)改变到新位置(37); 以及通过所进行的改变来更新所述钻孔模式(22)。
全文摘要
本发明涉及用于改变钻孔模式的方法和软件产品，并涉及钻岩设备。可在钻孔之前从钻孔模式(22)中选择将要改变位置的一个或多个孔(23)。借助于钻孔单元(5)，为所述孔指定新的位置(37)，并且随后更新钻孔模式。
文档编号E21D9/00GK101663463SQ200880012664
公开日2010年3月3日 申请日期2008年4月15日 优先权日2007年4月17日
发明者埃梅利·哈韦里宁 申请人:山特维克矿山工程机械有限公司