钻机开孔定位仪及其定位调整方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钻机开孔定位仪，属于钻机开孔定位装置技术领域。
【背景技术】
[0002]在矿井下施行开孔作业时，孔的方位信息是很难得到的，由于铁磁物体比较多，利用地磁测量方位的仪器是不可用的，所以目前要测量开孔方位的方法主要是利用巷道的方位。工人利用量角尺和绳子大致测得方位后，再把钻机基面和测量所得的基线对齐即可。在这一系列的操作中会存在很多人为的误差。首先是用眼睛读取角度会有误差，其次用量角尺把巷道的方位引到机台也会有误差，还有就是钻机基面和基线的对齐会产生误差。所以把所有误差累加起来，会有相当大的误差。
[0003]为了解决这一系列问题，现场急需一种可以不受铁磁物体干扰，能够快速得到地理北，精度高并且造价要低的仪器。这样能够不影响施工进度，而且提高了施工的质量，避免了不必要的事故，降低施工成本。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种不受铁磁物体干扰，能够快速得到地理北，精度高并且造价要低的为钻机开孔定位的仪器。
[0005]方位传感器是一种测量方位的传感器，对于钻机开孔定位而言，需要多个方位上的多个方位传感器，才能测得准确的钻机开孔方位。对于施工单位来说成本太高，实用价值不高。本发明通过如下技术方案来解决这个问题:
[0006]—种钻机开孔定位仪，包括安装基准面1、磁性底座2、纵轴转位机构3、导磁开关
5、电路腔体6、横轴转位机构7 ;所述安装基准面I位于下部，导磁开关5控制磁性底座2的通磁/断磁，并通过安装基准面I与钻机上端基准面吸附固定；所述电路腔体6位于上部，其内设有方位传感器，电路腔体6中心位置的下方设有纵轴转位机构3和横轴转位机构7 ;手动转动纵轴、横轴转位机构3、7的机械装置，把方位传感器转到测量所需的位置上，通过转动让单轴方位传感器处于不同的位置，测得地球各个位置的角速度分量，确定实际的地理方位后，再对钻机的方向进行调整。
[0007]进一步的，所述横轴转位机构7设于纵轴转位机构3上方。
[0008]进一步的，还包括基面档条4，所述基面档条4与安装基准面I垂直，用于安装基准面I与钻机上端基准面的吸附定位。
[0009]进一步的，所述钻机开孔定位仪高30cm、长23cm、宽17cm。
[0010]进一步的，所述导磁开关5为转动手柄形式。
[0011]—种上述的钻机开孔定位仪的定位调整方法，包括以下操作步骤:
[0012]A)纵轴转位机构3任意方向转动3次；
[0013]B)横轴转位机构7任意方向转动I次；
[0014]通过上述四次垂直或水平转动让单轴方位传感器处于不同的位置，测得地球各个位置的角速度分量，确定实际的地理方位后，再对钻机的方向进行调整。
[0015]本发明的有益效果在于:
[0016]I)采用高精度方位传感器来确定地理方位，通过数学模型减少了传感器的使用量，仅使用单轴的传感器就能完成测量，大大降低了仪器成本。
[0017]2)利用仪器自带磁体面作为基面和钻机的基面紧贴在一起，贴合度好，保证轴向方向精确同向，基本做到零误差，且无论钻机处于任何姿态，都不会掉落，避免发生安全事故，磁体可以承重10Kg的重物，安全性很高。
[0018]3)结构简单，使用方便，携带方便。
[0019]4)定位准确，降低了生产成本。
[0020]5)磁性底座方便施工人员对仪器的安装，节省了时间。
[0021]6)多位置转动测量方法，在不降低仪器测量精度的情况下，大大降低了生产成本，从而保证了施工质量的同时，降低了施工成本。
【附图说明】
[0022]图1是本发明的钻机开孔定位仪的主视剖视图。
[0023]图2是本发明的钻机开孔定位仪的侧视剖视图。
[0024]图中，1.安装基准面，2.磁性底座，3.纵轴转位机构，4.基面档条，5.导磁开关，
6.电路腔体，7.横轴转位机构。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
[0026]参见图1-图2，一种钻机开孔定位仪，包括安装基准面1、磁性底座2、纵轴转位机构3、导磁开关5、电路腔体6、横轴转位机构7 ;所述安装基准面I位于下部，导磁开关5控制磁性底座2的通电/断电，并通过安装基准面I与钻机上端基准面吸附固定；所述电路腔体6位于上部，其内设有方位传感器，电路腔体6中心位置的下方设有纵轴转位机构3和横轴转位机构7 ;手动转动纵轴、横轴转位机构3、7的机械装置，把方位传感器转到测量所需的位置上，通过转动让单轴方位传感器处于不同的位置，测得地球各个位置的角速度分量，确定实际的地理方位后，再对钻机的方向进行调整。
[0027]参见图1-图2，所述横轴转位机构7设于纵轴转位机构3上方。
[0028]参见图1，还包括基面档条4，所述基面档条4与安装基准面I垂直，用于安装基准面I与钻机上端基准面的吸附定位。
[0029]所述钻机开孔定位仪高30cm、长23cm、宽17cm。
[0030]参见图1-图2，所述导磁开关5为转动手柄形式。
[0031]—种钻机开孔定位仪的定位调整方法，包括以下操作步骤:
[0032]A)纵轴转位机构3任意方向转动3次；
[0033]B)横轴转位机构7任意方向转动I次；
[0034]通过上述四次转动让单轴方位传感器处于不同的位置，测得地球各个位置的角速度分量，确定实际的地理方位后，再对钻机的方向进行调整。
[0035]钻机开孔定位仪是测试开孔钻机姿态的仪器，它输出两个参数，顶角和方位角。钻机的动力头在导轨上作直线运动，要保证开孔的精度，导轨的加工要求是非常严格的，往往是高强度的钢铁而且表面的平整度是非常好的，所以仪器可以利用钻机的导轨这一特点，可以把仪器固定在上面，为了不破坏导轨，我们在仪器上装了一个磁性底座，见图1，只要转动导磁开关至指定位置，磁性底座就会产生相当于10Kg的吸合力，把仪器牢牢吸合在导轨上，无论导轨处于任何姿态，仪器也不会掉落。把导磁开关归位，吸合力立即消失。正确安装后启动仪器，按要求通过转动转位机构机械装置，把方位传感器转到测量所需的位置上，实际原理是通过转动让单轴方位传感器处于不同的位置，测得地球各个位置的角速度分量，来确定实际的地理方位。
[0036]方位传感器是目前发展较为成熟和稳定的角速度传感器，它不受周围铁磁物体干扰能通过地球的转动角速度来测得地理方位，由于方位传感器造价比较高，特别是集成有双轴的或者是三轴的，价格都在10万以上。本发明为解决造价成本高的难题，通过数学模型，利用4位置法测得地球3个方向的分量，从而得到精确的方位角度。一般单轴方位传感器造价成本比较低，不会超过5万。成本降低了 50%以上。由于钻机是全姿态工作的，安装基面是任意姿态，所以仪器自带的磁体基面，可以很牢牢的吸附在钻机基面上，磁体基面可以承受10Kg的重物悬挂。所以钻机无论在任何姿态下，仪器总是可以牢牢吸附住，不会脱落，造成不必要的安全事故。
[0037]本发明在不损失测量精度的情况下，采用单轴方位陀螺传感器实现方位测量，降低了生产成本，采用磁体固定，吸附牢靠，安装方便，使用安全可靠，避免了施工事故的发生。
[0038]本发明与现有技术相比，操作简单、施工精度高、降低施工成本、智能记录开孔信息避免人为造假，便于管理。
【主权项】
1.一种钻机开孔定位仪，其特征在于: 包括安装基准面(I)、磁性底座(2)、纵轴转位机构(3)、导磁开关(5)、电路腔体(6)、横轴转位机构(7); 所述安装基准面(I)位于下部，导磁开关(5)控制磁性底座(2)的通电/断电，并通过安装基准面(I)与钻机上端基准面吸附固定； 所述电路腔体(6)位于上部，其内设有方位传感器，电路腔体(6)中心位置的下方设有纵轴转位机构(3)和横轴转位机构(7)； 手动转动纵轴、横轴转位机构(3、7)的机械装置，把方位传感器转到测量所需的位置上，通过转动让单轴方位传感器处于不同的位置，测得地球各个位置的角速度分量，确定实际的地理方位后，再对钻机的方向进行调整。2.如权利要求1所述的钻机开孔定位仪，其特征在于:所述横轴转位机构(7)设于纵轴转位机构(3)上方。3.如权利要求1所述的钻机开孔定位仪，其特征在于:还包括基面档条(4)，所述基面档条(4)与安装基准面(I)垂直，用于安装基准面(I)与钻机上端基准面的吸附定位。4.如权利要求1所述的钻机开孔定位仪，其特征在于:所述钻机开孔定位仪高30cm、长23cm、宽 17cm。5.如权利要求1所述的钻机开孔定位仪，其特征在于:所述导磁开关(5)为转动手柄形式。6.一种权利要求1所述的钻机开孔定位仪的定位调整方法，其特征在于，包括以下操作步骤: A)纵轴转位机构(3)任意方向转动3次； B)横轴转位机构(7)任意方向转动I次； 通过上述四次垂直或水平转动让单轴方位传感器处于不同的位置，测得地球各个位置的角速度分量，确定实际的地理方位后，再对钻机的方向进行调整。
【专利摘要】本发明涉及一种钻机开孔定位仪，其特征在于：包括安装基准面(1)、磁性底座(2)、纵轴转位机构(3)、导磁开关(5)、电路腔体(6)、横轴转位机构(7)；所述安装基准面(1)位于下部，导磁开关(5)控制磁性底座(2)的通磁/断磁，并通过安装基准面(1)与钻机上端基准面吸附固定；所述电路腔体(6)位于上部，其内设有方位传感器，电路腔体(6)中心位置的下方设有纵轴转位机构(3)和横轴转位机构(7)；手动转动纵轴、横轴转位机构(3、7)的机械装置，把方位传感器转到测量所需的位置上，通过转动让单轴方位传感器处于不同的位置，测得地球各个位置的角速度分量，确定实际的地理方位后，再对钻机的方向进行调整。
【IPC分类】E21B7/04
【公开号】CN105178855
【申请号】
【发明人】李俊, 薛峰
【申请人】上海地学仪器研究所
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年6月3日