用于控制冲击式钻凿过程的布置的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及作业机械，并且更具体地，涉及控制作业机械上的冲击式钻凿过程。
【背景技术】
[0002]当将孔钻凿到岩石中时，钻凿条件可按若干方式变化。岩石可包括不同定向的空隙和裂缝，和具有不同强度、硬度和冲蚀度的岩石层，这就是为何应根据钻凿条件来间隙性地调整钻凿参数的原因。
[0003]按照惯例，操作员基于其个人经验来控制岩钻的操作。操作员基于所推测的岩石特性来设置某些钻凿参数。在钻凿期间，操作员监视钻凿参数，例如，旋转、压力、转速、进给压力和钻进速率。必要时，操作员改变冲击装置的进给力、转速和/或冲击动力，以适用于特定类型的岩石，因此试图在维持良好孔质量的同时，实现快速但仍然平滑且优选消耗较少的钻凿过程。
[0004]传统上，各种随钻测量(MWD)工具已用于旋转式钻凿中，例如，用于油气钻凿和表面爆孔钻凿中，以获得关于钻凿条件的实时测量数据。然而，由于冲击所导致的特定现象，就获得关于钻凿状态和/或地质条件的基于可靠数据的解译来说，冲击式钻凿的性质更具挑战性。
[0005]然而，即使MWD工具提供关于正在钻凿的孔的可靠信息，操作员仍仅能够调整少许钻凿参数且同时控制其对钻凿过程的影响。当岩石的质量或其钻凿特性迅速改变时，即使对于合格的操作员来说，也难以足够快速地调适钻凿参数以适用于岩石条件。
【发明内容】
[0006]现已开发改进的方法和实施该方法的技术设备来控制作业机械上的冲击式钻凿过程。本发明的各方面包括方法、作业机械和计算机程序产品，其以独立权利要求中所述的内容为特征。本发明的各实施例公开在附属权利要求中。
[0007]根据第一方面，根据本发明的方法是基于以下理念:从至少一个传感器获得关于正在冲击式钻凿的至少一个孔的测量数据；基于以至少一个先前钻凿的孔的钻凿为基础而获得的测量数据来产生钻凿过程的参考图案；检测参考图案中的感兴趣区；并且响应于正在钻凿的至少一个孔的钻凿过程接近对应于参考图案中的感兴趣区的点而控制作业机械采取禁止措施。
[0008]根据实施例，禁止措施包括以下各项中的至少一项:
[0009]-在作业机械的用户界面上提供警报；
[0010]-在作业机械处启动辅助功能；
[0011]-在作业机械处启动安全功能；或
[0012]-控制钻凿过程的至少一个参数。
[0013]根据实施例，控制钻凿过程的至少一个参数包括以下各项中的至少一项:
[0014]-响应于参考图案指示正在钻凿的孔的钻凿过程接近包括水的点而自动切断钻凿碎肩的吸取；
[0015]-响应于参考图案指示正在钻凿的孔的钻凿过程接近劈理而减小钻凿进给动力；
[0016]-调整钻凿进给动力和/或冲击以适用于所预期的类型的岩石材料；
[0017]-根据所预期的岩石条件来改变钻凿控制模式和/或钻凿控制参数。
[0018]根据实施例，钻凿控制模式是以下各项中的一项:恒定钻凿、基于进给力的控制、基于力矩的钻凿控制、基于岩石条件的适应性钻凿控制、基于比能的钻凿控制或根本无控制。
[0019]根据实施例，该方法进一步包括:将一组或更多组钻凿参数、钻凿控制模式和/或钻凿控制参数存储在作业机械的存储器中；将该组钻凿参数、该钻凿控制模式和/或该钻凿控制参数关联到这些参数或控制模式适合使用的一个或更多个钻凿条件；和响应于参考图案指示正在钻凿的孔的钻凿过程接近特定钻凿条件，从存储器检索适用于该钻凿条件的一组钻凿参数、钻凿控制模式和/或钻凿控制参数以用于钻凿过程中。
[0020]根据实施例，该方法进一步包括:控制作业机械在作业机械的用户界面显示器上显示以正在钻凿的至少一个孔的测量数据为基础而产生的图形表示；并且控制作业机械在作业机械的用户界面显示器上同时显示参考图案。
[0021]根据实施例，该方法进一步包括:控制作业机械将参考图案显示为图形表示，该图形表示与正在钻凿的至少一个孔的测量数据的图形表示相称。
[0022]根据实施例，该方法进一步包括:控制作业机械将参考图案显示为钻凿深度的函数，该参考图案所表示的参考数据是以下各项中的至少一项:钻凿速度、旋转压力、旋转平滑度、钻凿平滑度、进给压力、冲击压力、冲洗压力、冲洗流、冲击的比能、旋转的比能、检测到的岩石接触、抗干扰状态、冲洗流的状态、钻凿控制状态、检测到的岩石材料、岩石强度、岩石可钻性、劈理、检测到的裂隙、裂隙密度或空隙。
[0023]根据实施例，参考图案基于来自多个先前钻凿的孔的行、扇形或任何其它图案的测量数据。
[0024]根据实施例，参考图案是基于来自多个先前钻凿的孔的测量数据的计算估计。
[0025]根据实施例，参考图案是基于来自多个先前钻凿的孔的测量数据的内推或外推估
i+o
[0026]根据第二方面，提供被布置成执行冲击式钻凿过程的作业机械，该作业机械包括:至少一个传感器，用于获得关于正在冲击式钻凿的至少一个孔的测量数据；控制系统，被布置成基于以至少一个先前钻凿的孔的钻凿为基础而获得的测量数据来产生钻凿过程的参考图案，控制系统还被布置成检测参考图案中的感兴趣区；并且响应于正在钻凿的至少一个孔的钻凿过程接近对应于参考图案中的感兴趣区的点而控制作业机械采取禁止措施。
[0027]根据第三方面，提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品存储在非暂时性存储介质上，包括用于执行作业机械的控制过程的计算机程序代码，该计算机程序代码在由处理器执行时，使作业机械执行:从至少一个传感器获得关于正在冲击式钻凿的至少一个孔的测量数据；基于以至少一个先前钻凿的孔的钻凿为基础而获得的测量数据来产生钻凿过程的参考图案；检测参考图案中的感兴趣区；和响应于正在钻凿的至少一个孔的钻凿过程接近对应于参考图案中的感兴趣区的点而控制作业机械采取禁止措施。
[0028]鉴于下文所述的实施例的详述的公开内容，本发明的这些和其它方面以及与其相关的实施例将变得清楚。
【附图说明】
[0029]在下文中，将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例，其中:
[0030]图1示出作为适用于实施本发明的实施例的作业机械的示例的钻岩设备的示意图；
[0031]图2示出钻凿单元的示意图；
[0032]图3示出钻凿图案的示例；
[0033]图4示出根据本发明的实施例的作业机械的控制方法的流程图；
[0034]图5a、图5b、图5c示出根据本发明的一些实施例的用户界面布局的示例，所述用户界面布局包括正在钻凿的孔的测量数据的图形表示和对应参考图案的图形表示；
[0035]图6a、图6b、图6c、图6d、图6e示出根据本发明的一些实施例的用户界面布局的示例，其中参考图案是基于来自多个先前钻凿的孔的测量数据的内推或外推估计；
[0036]图7示出用于执行作业机械的控制方法的系统的框图；并且
[0037]图8示出根据本发明的实施例的协同功能模块的示例性框图。
【具体实施方式】
[0038]当前公开的实施例尤其适用于能够执行钻凿操作的各种作业机械。这些作业机械的特定不例是米矿业中所需的米矿和建筑设备，例如，各种移动钻岩机械。米矿设备可以是固定采矿设备或可被称为采矿车的移动采矿设备。还应注意，一般来说，采矿设备还可指用于地表或地下作业区域中的岩石开挖的各种机械。在此上下文中，术语“岩石”应被广泛理解为还涵盖砾石、岩石材料、地壳和其它相对硬的材料。
[0039]图1示出钻岩设备100，例如钻岩机，其包括可移动运载工具102、一个或更多个钻臂104和布置在钻臂104中的钻凿单元106。钻凿单元106包括进给梁108，岩钻110可通过进给马达(图1中未示出)在进给梁108上移动。此外，钻凿单元106包括工具112，通过工具112将岩钻110的冲击装置(图1中未示出)所给予的冲击脉冲传输到待钻凿的岩石。钻岩设备通常包括多个栗(图1中未示出)，用于产生用于操作设备的各部分的液压、用于栗送用于润滑、冷却和清洁钻头的钻凿液以及用于从钻孔栗送岩石碎肩。
[0040]钻凿单元106进一步详细地示出在图2中。钻凿单元包括布置在进给梁108上的岩钻110。岩钻110可通过进给马达114在进给梁108的纵向方向上移动。进给马达114可以是例如被布置成通过动力传输元件例如链条或钢索来影响岩钻110的液压操作的缸或马达。岩钻110和连接到岩钻110的工具112通过使用期望量值的进给力来压靠岩石116。进给梁108可移动地布置在属于钻岩设备100的钻臂104的自由端处。
[0041]岩钻110包括至少冲击装置118和旋转马达120。冲击装置118用于对连接到岩钻110的工具112产生应力波例如冲击脉冲，工具将应力波传递到岩石116。工具112的最外端设置有钻头122，其中的钻头由于应力波钻进岩石116，从而导致岩石116破裂。此夕卜，工具112相对于其纵向轴线旋转，这使得在岩石116中的新的点处钻头122中的钻扣(button)能够被重复撞击。工具112通过旋转马达120来旋转，旋转马达120可以是液压操作装置或电动装置。工具112可包括连续地布置在彼此上的若干