用于呈现定位信息的方法、用户接口和岩石钻探装备的制作方法

专利名称：用于呈现定位信息的方法、用户接口和岩石钻探装备的制作方法
技术领域：
本发明涉及当在作为扇状图案的石洞中钻孔时，例如在钻出加固孔中呈现定位信息的方法。用岩石钻探装备来钻出加强孔，该岩石钻探装备包括至少一个具有钻探单元的吊杆。岩石钻探装备的控制单元的显示设备使得能够呈现关于加强孔的信息，诸如它们的位置和方向。而且，确定钻探单元的实际位置和方向，并且与加强孔相关地用显示设备来显示钻探单元。以可以在加强孔的起点处和在确定的方向上定位钻探单元这样的方式，可以通过至少一个控制构件来改变钻探单元的位置和方向。操作员可以使用用显示设备显示的信息来促进定位。而且，本发明涉及岩石钻探装备的控制单元的用户接口。而且，本发明涉及可以应用上面的方法和用户接口的岩石钻探装备。
在本申请的独立权利要求的前序中更详细地提供了本发明的领域。
背景技术：
可以多个回合地钻探岩石。因此，首先在岩石中钻出钻孔，其后，将钻孔填充炸药和爆炸。岩石材料变得从岩石脱离该回合的长度，并且它在下一个回合的钻探前被运送到其他地方。可以通过挖掘来在岩石中形成各种隧道、地下存储库、容器、停放空间或其他对应的石洞。然而，其中挖掘这样的石洞的岩石不总是天生足够牢固、均匀和稳定。而且，爆炸一个回合可能破坏或以其它方式弱化限定石洞的岩石，使得岩石的牢固性在挖掘后不足。因此，相当典型的是，必须加强石洞的天花板和墙壁有时甚至地板。可以通过向岩石钻探多个加强孔来完成加强，岩栓或电缆等加强构件或加强材料适合于该加强孔。通常，通过使用独立的采矿车来钻出加强孔，该采矿车被提供有具有钻探单元的钻臂和用于在钻出的孔中安装加强物的装置。加强孔通常以它们相对于隧道线交叉地定向这样的方式被钻出为扇状图案。通常，作出用于加强石洞的计划，并且事先确定例如关于岩石类型的信息。石洞的订货方也可以设置加强的各种要求。为了满足这些要求，可以事先作为办公室工作对于石洞设计加强图案，该图案被提供来用于岩石钻探装备，使得可以精确地以正确的方式来安装预定的加强物。当实现加强图案时，可以手动地将钻探单元定位在如由该图案确定的加强孔的起点处和开始方向上。可以通过岩石钻探装备的控制单元的显示设备来便利定位，该显示设备可以显示所设计的加强图案和钻探单元相对于图案的实际位置。然而，将钻探单元定位是艰难的，因为难以在二维显示设备中显示三维定位的所有自由度。

发明内容
本发明的目的是提供一种用于在岩石钻探装备的显示设备中呈现定位信息的新颖和改进的方法、新颖和改进的用户接口和应用所述方法的岩石钻探装备。根据本发明的所述方法其特征在于呈现显示图像，所述显示图像至少包括同时活动的第一部分视图和第二部分视图；以及通过使用不同的投影在所述部分视图中呈现扇状平面和钻探单元相对于彼此的位置。根据本发明的用户接口其特征在于所述显示设备的所述显示图像至少包括同时活动的第一部分视图和第二部分视图，所述部分视图具有扇平面和钻探单元的相互位置的不同投影，并且由所述显示图像呈现的所述方向和所述控制构件的运动的物理方向具有直观的连接。根据本发明的岩石钻探装备其特征在于所述显示设备的所述显示图像至少包括同时活动的第一部分视图和第二部分视图，所述部分视图具有扇平面和钻探单元的相互位置的不同投影。一种思想是在显示设备中呈现显示图像，所述显示图像至少包括具有彼此不同的投影的两个部分视图；换句话说，在所述部分视图中的观察方向不同。所述部分视图呈现所述钻探单元相对于其中要钻孔的孔的起点所位于的XZ方向的扇平面的确定的位置和方向。所述部分视图在所述显示图像中同时活动。所述显示设备因此在单个显示图像中同时 呈现与钻探单元的定位相关的所有必要信息。当实现预先设计的钻探图案时但是也当如操作员按计划执行钻孔时，这是适用的。在两种情况下，需要呈现扇平面和一些钻孔信息以及与它们相关的钻探单元的位置。一个优点是因为新颖的显示图像，操作员借助于所述部分视图看到所述钻探单元相对于钻孔信息和所述扇平面的位置，这促进了钻探单元在要钻出的孔的起点处的定位和所述钻探单元的定向。操作员可以在单个显示图像中同时看到影响钻探单元的定位的所有坐标方向。因此，操作员不必在不同的视图之间进行任何改变以加载到所述显示设备。所述控制单元的新颖显示图像和新颖用户接口加速了定位，并且改善了所执行的钻孔的精度。一种实施例的思想是在所述显示图像中，在隧道线方向上的扇形线的xz投影被呈现为第一部分视图，即，从方向y观察到扇平面；并且，将在方向xy上的同一扇平面的投影呈现为第二部分视图，使得从上面，即从z轴的方向观察到扇平面。因此，在第一部分视图中，在扇平面的方向上呈现钻探单元的定位移动，并且在第二部分视图中，在深度的方向上呈现钻探单元的定位移动。一个实施例的思想是同时在所述显示图像中呈现所述第一部分视图和所述第二部分视图，并且在所述显示设备的垂直方向上一个在另一个之上地呈现所述第一部分视图和所述第二部分视图。而且，两个部分视图呈现表示在在横向上看到的同一点处的所述钻探单元的符号。这样的显示图像是特别说明性的，并且向操作员给出定位情况的清楚图像。一个实施例的思想是所述第二部分视图将观察下的扇平面呈现为要钻孔的孔的起点所位于的线。不一定有关于扇平面或要钻出的孔的任何其他信息。通过所述第二部分视图，在方向I上表达所述钻探单元和所述扇平面的相互位置；换句话说，所述第二部分视图是“深度视图”。一个实施例的思想是如果从所呈现的所述钻探单元的位置和方向开始执行钻探，则所述显示图像呈现所述钻探单元的符号和从其延伸的线等标记，该标记指示所述钻孔的方向和深度。可以根据默认长度、所选择的长度或在钻探图案中限定的孔长度来呈现所述钻孔的长度。本发明的一个实施例的思想是所述显示图像呈现钻探单元的符号和从其延伸的虚线等标记，所述标记指示由所述钻探单元构成的进给杆的方向和长度。因为本申请，操作员看到在显示图像中的空间要求，以便执行钻探。本发明的一个实施例的思想是根据预先设计的加强图案来加强石洞。所述加强图案被加载到控制单元并且通过显示设备被呈现。所述加强图案具有一个或多个加强扇，其中，限定了多个加强孔的位置、方向和长度。一个加强扇形成一个加强平面，其中，定位了所述扇的加强孔的起点。在所述显示图像的所述部分视图中的至少两个不同的投影中观察到所述加强扇。一个实施例的思想是所述显示图像的所述第一部分视图呈现所述加强图案的一个加强扇以及至少一个钻探单元的位置和方向。所述第一 部分视图是在隧道线的方向上的xz投影；换句话说，在所述I方向上观察到所述加强扇。所述第一部分视图至少呈现所述加强扇的加强轮廓和位于其上的加强孔。而且，所述用户接口的所述第二部分视图呈现从上看、即从Z轴的方向看的对应的加强扇，这是在xy平面的方向上的投影。所述第二部分视图将所述加强扇的xz平面，即，加强平面呈现为在相对于隧道线的交叉方向上的纯粹的线。实际上，这条线可以在所述显示设备中被呈现为水平线。而且，所述控制单元在这个部分视图中定位表示所述钻探单元的符号，据此，可以在所述显示设备中看到所述钻探单元相对于在所述加强扇的xz方向上的平面的y方向位置。基于这个视图，操作员具有“深度幻像”并且，他/她可以在隧道线的方向上前后移动所述钻探单元。一个实施例的思想是所述加强图案包括例如2至5个的若干风扇，所述若干风扇在所述第二部分视图中被示出为位于在加强图案中确定的y方向距离上的相互交叉线。基于本申请，操作员也获得关于其他加强平面的位置的思想。一个实施例的思想是所述显示图像包括一个显示窗口，所述显示窗口具有一个在另一个之上定位的部分视图。一个实施例的思想是所述部分视图包括两个独立的显示窗口，所述两个独立的显示窗口可以以期望的方式被定位在所述显示图像中。所述显示窗口可以被定位在例如显示视图中，并且一个在另一个之上或彼此挨着。一个实施例的思想是所述第二部分视图将所述钻探单元的锥角0 2示出为数值，正值指示所述钻探单元在方向y上向前倾斜，并且负值指示所述钻探单元在方向y上向回倾斜。一个实施例的思想是当已经钻出了所有的孔时所述控制单元向操作员通知。所述信息可以是可视消息或符号，例如在显示设备中示出的“就绪”符号。一个实施例的思想是同一岩石钻探装备可以用于钻出在石洞的表面上的挖掘孔和作为扇状图案的加强孔，并且可以将所述显示设备的所述显示图像选择为挖掘视图或加强视图。一个实施例的思想是同一岩石钻探装备用于同时钻出挖掘孔和加强孔两者。在该情况下，所述岩石钻探装备包括可以用于钻出两种孔类型的两个或更多的钻探单元。可以在所述控制单元的所述用户接口中选择哪个钻探单元在所述石洞的表面中钻出所述挖掘图案和哪个单元钻出作为扇状图案的所述加强图案。根据是否涉及挖掘孔或加强孔来改变所述显示图像。—个实施例的思想是用同一岩石钻探装备在两个或更多扇平面上同时执行钻孔。可以在所述用户接口中选择在所述显示设备中示出哪种扇平面和钻探单元情况。一个实施例的思想是所述显示图像示出在观察(方向y)下最接近所述钻探单元的扇平面和计划的最接近钻孔(在xz平面上)。当已经钻出前一个孔时，所述显示图像可以自动地示出相对于所述钻探单元计划的下一个最接近钻孔的放大图像。这便利和加速了当不使用自动序列来实现所述钻探图案时的定位。一个实施例的思想是在没有预先设计的加强图案的情况下钻出加强孔；换句话说，使用所谓的偶尔加强。在这样的情况下，所述岩石钻探装备的操作员基于他的/她的专门技术来在所述石洞上定位加强物。在本申请中，特别有帮助的是，借助于所述显示设备来呈现已经钻出的所述加强孔的位置和方向，因为操作员更容易计划接下来要钻出的所述加强孔的位置和方向。操作员当他/她在所述显示图像的所述第二部分视图中看到通过作为水平线已经钻出的所述加强孔的起点的xz方向的平面以及与其相关的所述钻探单元的位置时也可以在所述同一 XZ方向的加强平面上定位加强孔的开始位置。发明的思想是所述控制单元被布置成控制影响定位的钻探单元的致动器。操作员 借助于连接到所述控制单元的至少一个控制构件向所述钻探单元给出目标位置，并且所述控制单元将所述驱动单元向这个目标位置移动。因此，不是直接地被操作员控制，而是计算机控制影响所述定位的所述致动器。然而，所述定位本身是手动的。另外，所述控制单元的所述用户接口具有直观的连接，据此，在所述显示图像中所示的方向对应于所述控制构件的移动的物理方向。当希望所述钻探单元逆时针转动时，操作员在对应的方向上引导用于控制这种移动的所述控制构件。而且，相对于一个坐标或方向移动所述控制构件不影响其他坐标或方向。因为本申请，操作员不必考虑吊杆的接合点或运动以实现用于所述钻探单元的期望的移动，而是他/她可以仅关注向所述控制系统给出所述钻探单元的目标位置和目标方向，所述控制单元向所述钻探单元的所述目标位置和所述目标方向自动地执行所需要的移动。这降低了操作员的精神负担并且加速了所述控制。一个实施例的思想是所述岩石钻探装备意欲钻出面部钻孔和加强孔两者。在该情况下，所述岩石钻探装备的控制系统可以包括表面钻孔模式和扇钻孔模式，在这些模式中，操作员可以在要钻出的钻孔的起点处手动地定位所述钻探单元。选择所述控制模式也影响由所述控制系统构成的手动控制构件的移动如何影响钻探单元的实际移动。所述钻探单元响应于所述控制构件的移动而移动，所述响应在所述表面钻孔模式和在所述扇钻孔模式中不同。因此，在不同的模式中，所述钻探单元以不同的方式来对于手动控制移动作出反应。另外，移动所述手动控制构件被布置成借助于所述控制系统来影响所述钻探单元的位置和方向，据此，所述控制构件不直接地控制吊杆的单独致动器或接合点。所述控制系统确定在吊杆接合点的移动上的所需改变，并且因此，引导影响所述钻探单元的定位的致动器。本申请的一个优点是可以对于表面挖掘和对于限定石洞的加强表面两者比以前更有效地使用所述岩石钻探装备。这起因于例如下述事实对于挖掘和加强布置的不同的控制模式实质上促进了操作员通过影响所述控制构件而执行的手动控制。操作员借助于所述控制构件向所述钻探单元指示新的目标位置，并且所述控制系统执行所需要的测量，利用所述测量，在实践中实现由操作员表达的目标。一个实施例的思想是所述岩石钻探装备的所述控制系统包括上述的表面钻孔模式和扇钻孔模式，并且另外，当连接所述扇钻孔模式时，在期望的方向上移动所述手动控制构件导致在指示的方向上的所述钻探单元的定位移动。其他坐标和方向保持不变。当例如在旋转角Q i的方向上转动所述钻探单元时，所述钻探单元的y方向的坐标和锥角％不改变。而且，当在所述隧道线的方向上移动所述钻探单元时，仅I坐标改变，而坐标和方向角的其余部分保持不变。这实质上便利了操作员的工作。一个实施例的思想是在所述控制模式中，移动所述钻探单元被布置成在由所述模式确定的钻孔方向上是自然的。所述表面钻孔模式考虑向前执行的钻孔。在所述扇钻孔模式中，移动所述钻探单元被布置成自然的以便例如以加强扇的形式来执行向上和向侧面的钻孔。在所述模式中的所述手动控制构件的影响方向已经被选择成对应于所述钻探单元的移动的逻辑方向，据此在一个移动方向上移动所述控制构件弓I起所述钻探单元在所述控制构件的移动方向上的实际移动。因此，实现所述控制单元的直观行为。借助于符号在所述控制单元的所述显示设备中示出了所述钻探单元的位置和方向，据此，在一个方向上移动所述控制构件使得所述符号在对应的方向上移动。如果例如操作员希望在显示设备中逆时针地转动所述钻探单元的符号，则他/她给出所述控制构件逆时针转动所述钻探单元的命令。如果操作员希望将显示器上的符号向他本身/她本身转动，则他/她向他本身/她本 身给出控制命令。如果所述控制构件是操纵杆，则操作员在他/她希望在显示器上的控制 发生的方向上物理地转动它。这个直观操作原理显著地便利了定位。一个实施例的思想是收集在扇的钻孔期间获得的关于石洞的轮廓的信息。在扇的钻孔期间，将所述钻探单元定位在要钻出的孔处，据此，钻头在多个点处与石洞的轮廓接触。因此，在要钻出的每一个孔处形成所谓的岩石标识点，可以在所述控制单元中确定并且存储这个点的坐标。基于所述岩石标识点，可以绘制所述石洞的实际轮廓，并且，可以例如在显示设备中呈现它。基于从诸如加强扇的多个扇的钻孔获得的轮廓信息，也可以形成和在显示设备中呈现石洞或其一部分的所实现的轮廓的三维呈现。借助于本申请，可以评估前一个挖掘多么成功，换句话说，所述挖掘是否已经按照挖掘计划或是否已经出现了例如挖掘过度或挖掘不足。一个实施例的思想是收集关于所钻出的加强孔的开始位置和结束位置的坐标以及方向和高度的信息，并且存储这个信息使得以后可以找出加强的位置。以这种方式，可以同时获得关于石洞的加强的资料。而且，可以存储在钻孔期间获得的信息，诸如关于岩石类型的信息。一个实施例的思想是利用岩石钻探装备以扇状图案来钻出挖掘孔。所述岩石钻探装备在该情况下是适用于产生孔钻探的扇钻探装备。因此，根据本发明的用户接口和由其构成的显示图像也可以在定位中被有效地利用并且也可以被有效地用作观看工具。在本申请中呈现的单独特征和其组合也可以被应用到意欲用于扇钻探的产生孔钻探装备，其中，根据预先设计的钻探图案与所述隧洞线交叉地以扇状图案来钻出挖掘孔，或者有时也在由操作员他本身/她本身选择的点处钻出挖掘孔。


将在附图中更详细地解释本发明的一些实施例，在附图中图I示意地示出了位于石洞的表面中的用于钻出加强孔的岩石钻探装备；图2示意地示出了位于隧道的表面上的挖掘图案以及包括两个加强扇的、位于已经挖掘的隧道部分中的加强图案的透视图；图3示意地示出在加强图案中使用的矩形x、y、z坐标系和方向角度0:和02;图4示意地示出了根据本发明的用户接口和其连接；图5示意地示出了在首先设备中呈现并且具有一个在另一个上定位的两个部分视图的显示图像，据此，以不同的投影示出在观察下的加强图案或另一个加强平面和钻探单元；以及图6示意地示出了当已经在用户接口中选择了加强模式时的钻探单元的定位。为了清楚起见，附图示出了简化的本发明的一些实施例。已经利用在附图中的相同的附图标号来表示类似的部分。
具体实施方式
图I示出在隧道2等石洞的表面3中被导航的岩石钻探装备I。岩石钻探装备I包括可移动载体4，可移动载体4设置有一个或多个钻孔吊杆5，钻孔吊杆5的每一个在其最外端具有钻探单元6。钻探单元6包括可以借助于被进给杆9引导的进给设备8移动的岩石钻探机器7。钻探机器7可以包括冲击设备，用于向附接到钻探机器的工具10给出冲击脉冲。而且，钻探机器7可以包括用于旋转工具10的旋转设备。钻探单元6可以位于通过移动吊杆5而预先计划的钻孔的起始位置Ila处。可以对于钻探预先设计钻探图案，该图案可以在工作地点的坐标系中限定要钻出的钻孔的开始位置、终点、方向、长度和维度。可以对于一个回合的钻孔12和对于锚杆扇13设计单独的钻探图案。当将岩石钻探装备I驱动到钻探位置时，首先执行导航，其中，钻探装备的坐标系连接到工作地点的坐标系。可以在钻探单元6已经首先被定位在由钻探图案确定的开始位置和方向后对于每一个钻孔自动地执行实际钻探循环。可以手动地定位钻探单元6。因此，操作员14借助于控制构件15向钻探单元6提供新的目标位置，基于此，控制系统确定吊杆5的所需移动。控制系统可以包括一个或多个控制单元16，该一个或多个控制单元16可以是能够基于吊杆的物理结构和当前位置来确定所需的移动的计算机或处理器。吊杆5可以包括借助于接合点17a彼此连接的两个或更多个吊杆部分5a、5b。而且，吊杆5借助于接合点17b连接到载体，并且借助于接合点17c连接到钻探单元6。钻探吊杆5是可以以垂直方式移动的构造，虽然图I为了清楚起见而仅示出了大大简化的吊杆。与接合点17相关联地，可以有传感器18等测量设备，并且基于从它们获得的位置信息，控制单元16可以确定吊杆的位置以及还可以确定钻探单元6的位置和方向。可以利用致动器19来移动吊杆5和其部分，控制单元16可以基于由操作员14指示的目标位置和关于吊杆5的位置信息来控制致动器19。为了清楚起见，图I仅示出一个传感器和一个致动器。在定位中，可以基于在工具10的最外端处的钻头20的位置来观察钻探单元6的位置，因为意欲将钻头20带到要钻出的钻孔的开始位置11a。可以将该方向观察为工具10的纵轴的方向，钻探单元6位于要钻出的挖掘钻孔21的点处。通过在表面3中大体在隧道线L的方向上钻出多个挖掘孔21来挖掘隧道2，这多个挖掘孔21在钻探后被填充炸药。在爆炸中，将岩石材料从岩石脱离回合12的数量。挖掘孔21的唯一目的是保证形成期望的回合长度和以所计划的方式且作为多个正确大小将岩石脱离。一个回合的爆炸可能损坏限定隧道的岩石，或者，岩石的稳固性可能天然不足以便保证安全的隧道。因此，可能需要加强隧道2的天花板22和墙壁23。可以通过下述方式来加强岩石根据预定图案钻出多个相邻的加强孔24，岩栓等加强物可以装配到该多个相邻的加强孔24。可以在加强图案中确定加强孔24的数量、深度、直径、开始位置和方向。可以以扇形来钻出加强孔24，据此，在隧道的两个墙壁23和在天花板22上有钻孔。替代地，可以仅在天花板22上钻出加强孔24，使得提供头顶加强梁。加强孔24的方向与隧道线L交叉。然而，钻探吊杆5以使钻探单元6可以位于向上或向侧面指向的加强孔24的开始位置Ilb中这样的方式被构造。自然地，也可以钻出向下指向的加强孔。当钻出挖掘孔21时，操作员14将控制单元16连接到挖掘模式，并且当同一钻探单元6用于钻出加强孔24时，操作员14选择加强模式。借助于这些模式，可能对于控制单元16如何响应于操作员14的手动控制移动而执行钻探单元6的实际位置移动有影响。控制构件15可以是操纵杆，其在给定方向上的转动可以实现钻探单元6在加强模式中与在 挖掘模式中不同的移动。控制系统可以进一步包括显示设备25，显示设备25可以示出钻探单元6相对于要钻出的孔的钻孔模式和位置。操作员14可以基于从显示设备25获得的信息来执行手动控制移动。图2图示在表面3中的隧道2，可以对于一个回合12的挖掘钻出根据挖掘图案的隧道2的钻孔21，并且可以通过根据加强图案27在隧道2的天花板22和墙壁23上定位加强物来加强隧道2。加强图案27确定相对于隧道线L通常垂直地交叉的xz方向的加强平面，在该加强平面上，定位了加强孔24的开始位置。加强孔24的方向与隧道线L交叉。加强图案27可以包括一个或多个加强扇，例如，I至5个加强扇28a、28b，在隧道线L的方向上看，所述加强扇彼此相距预定距离Ly。以以下这样的方式来确定该距离Ly :可以从同一导航位置钻出由加强图案27构成的扇28。图3示出在加强图案中使用的坐标系以及方向角度。如可以看出的，可以在加强中使用矩形x、y、z坐标系。在图3中的附图标号24指示加强孔和其方向。除了起点和终点的坐标之外，加强孔24具有方向角度，S卩，锥角92和旋转角Q1。锥角02当在斜向隧道表面的角度处将加强孔24定向时是正的，并且当从隧道表面斜向外将加强孔24定向时是负的。借助于旋转角9 :来确定在zx平面上的加强孔24的方向。当加强孔24在方向y上看的右方定向时。旋转角G1获得正值。当加强孔24在方向y上看的左方定向时。旋转角^是负的。图4进一步示出岩石钻探装备的控制单元16的用户接口 29以及其连接。用户接口 29包括一个或多个显示设备25,诸如显示板；以及一个或多个控制构件15,诸如操纵杆。借助于用户接口 29，操作员14以使得可以以期望的方式来使钻探单元操作这样的方式来使用控制单元16以及其中的程序和操作原理。显示设备25可以呈现加强图案27，可以向控制单元16输入加强图案27。显示设备25的显示图像30可以包括两个或更多的部分视图31a、31b，部分视图31a、31b示出了从不同方向看的加强平面32和钻探单元6。因此，操作员14看到在显示图像30中的定位情况，并且可以借助于控制构件15来向控制单元16给出控制命令，控制单元16进而控制一个或多个致动器19使得实现根据控制命令在钻探单元的位置或方向上的移动。操作员14不控制独立的致动器19，但是向控制单元给出目标位置或方向，该控制由控制单元实现。借助于一个或多个传感器18等测量设备来确定钻探单元的位置和方向，测量设备的测量信息被发送到控制单元16。图5示意地示出了显示图像30，其具有一个在另一个上的两个部分视图31a、31b。第一部分视图31a示出从方向y看的加强图案27的一个加强扇28，并且第二部分视图示出从方向z看的同一加强扇28。加强扇28的xz平面因此在部分视图中形成加强平面。第一部分视图31a示出加强孔24的位置和方向以及在xz平面上的钻探单元6的位置。所计划的加强孔24可以被示出为从加强轮廓延伸的线。可以在所实现的位置中并且通过在它们的起点处使用诸如正方形的标记来示出钻出的加强孔24b。这个实现的起点是所谓的岩石标识点42。可以以粗线示出接下来要钻出的计划的加强孔24c。第二部分视图31b可以被用作深度视觉；换句话说，可以与加强平面相关地、即与加强扇的xz平面相关地在其中看到钻探单元6的位置。可以将借助于在显示图像30中的适当符号来示出钻探单元6。在图5中，钻探单元6的符号32是圆圈，连续线33从其延伸，该线指示虚拟的加强孔，如果在钻探单元6的当前位置和方向开始钻探，则将形成该虚拟加强孔。而且，显示图像30可以示出作为虚线34的进给杆，基于此，操作员可以访问钻探所需的空间。不是上面的符号32和相关的孔线33和进给杆线34，而是可以使用其他适当的标记和呈现方式。在第二部分视图31b中，可以将锥角的值呈现为数值。而且，第二部分视图31b可以示出与作为水平线35a的第一部分视图(31a)相对应的加强平面。可能由加强图案27构成的其他加强扇也可以被示出为水平线35b和35c。其中部分视图31a、31b在垂直方向上一个在另一个上地定位的根据图5的显示图像30是清楚和说明性的，这便利了操作员的工作。根据图5的显示图像30是便利操作员的工作的观看工具。当吊杆符号32的孔线33和指示在加强图案中限定的加强孔的线24c在部分视图31a、31b两者中一个在另一个上地定位时，正确地定位和定向了钻探单元。在显示图像30下，图5进一步示出从上面看的、由用户接口 29构成的控制构件15a和15b。该控制构件可以是附接到例如与操作员的座椅连接的控制板41a、41b的操纵杆。该图用箭头SI和S2示出了操纵杆的移动，并且指示钻探单元如何在显示图像中移动。当选择开关40时，可以影响钻探单元的y坐标，如在图中的箭头S3所示。借助于在右手侧上的操纵杆15b，可以影响方向角，如箭头S4和S5所示。图5也示出可以在显示图像30中呈现岩石标识点42。也可以存储和在控制单元中处理关于岩石标识点42的信息。此外，显示图像可以示出通过岩石标识点42的曲线43。这图示了岩石表面实际上位于扇的点的何处。关于实际岩石表面的信息可以被存储，并且可以在岩石钻探装备中或其外部处理和利用。图6图示借助于两个操纵杆15a和15b的钻探单元6的手动定位。该图具有用于指示操纵杆的移动方向的箭头，并且与该箭头相关联地，表示该移动对于钻探单元6的位置和方向的影响。当在移动期间选择开关40时在括号中表示移动的方向的影响。借助于开关40，可以选择替代的功能。如可以在附图中看出的，操纵杆15a、15b的移动方向逻辑地连接到钻探单元6的实际移动方向。当在用户接口中选择表面钻探模式时，控制移动与在扇钻探模式中不同。进一步注意，可以通过使用例如隧道激光器或、准距仪来将岩石钻探装备导航到钻孔位置。在导航中，岩石钻探装备的坐标系连接到石洞的坐标系。通常在单独的坐标系中设计挖掘扇的加强图案或钻探图案，但是在一些情况下，也可以在石洞的坐标系、即所谓的工程坐标系中设计它。由于使用两个或更多的坐标系，所以必须利用导航将坐标系彼此连接。因此，在可以在工程坐标系、岩石钻探装备的坐标系和钻探图案的坐标系之间进行在坐标系上的所需的改变，据此，可以与另一个坐标系相关地呈现坐标。而且，在导航后，可以通过将钻探单元和其中的钻头带到扇的这个点来指示首先要钻出的扇的位置。然后，导航平面变得位于所指示的第一扇的这个点处。在本申请中公开的定位信息的呈现是包括使用岩石钻探装备的控制单元和显示设备来作为技术手段的技术处理。而且，借助于控制构件给出控制命令要求技术判断和技术步骤。此外，目的是具体的最后结果，其中，在期望的位置定位并且以以期望的方式定向钻探单元。所述的布置在显示设备中被具体示出，并且借助于岩石钻探装备被实施，据此它获得实际的物理显示。显示设备和其中呈现的信息被用作观看工具，基于此，操作员执行钻探单元的定位和定向。因此，在此涉及的不是抽象的可视化，而是用于执行观看的布置是实际定位和定向的一部分。基于上面的方面，显然，从本申请否认了可能没有技术性地抽象出现的任何纯脑力行为。 在一些情况下，同样可以使用在本申请中呈现的特征，而与其他特征无关。另一方面，如果需要，则可以组合在本申请中呈现的特征以形成各种组合。附图和相关的描述仅意欲说明本发明的思想。本发明的细节在权利要求内可以变化。
权利要求
1.一种在岩石钻探装备中呈现定位信息的方法，所述岩石钻探装备(I)包括可移动载体(4);相对于载体(4)可移动的至少一个钻孔吊杆(5);钻探单元(6)，其布置在所述钻孔吊杆(5)上并且包括至少一个进给杆(9)、进给设备(8)、岩石钻探机器(7)和工具(10)；以及，至少一个控制单元(16)以及与其连接的至少一个显示设备(25)和至少一个控制构件(15)； 所述方法包括 确定在所述控制单元(16)中的所述钻探单元(6)的位置和方向； 在显示设备(25)中呈现关于要钻出的孔(24)的信息； 将所述钻探单元(6)定位在能够钻出所选择的孔(24)的位置和方向上； 通过经由至少一个控制构件(15)向所述控制单元(16)给出控制命令来手动地执行所述定位；并且 在相对于定位了所选择的钻孔的起点的扇平面的所述显示设备(25)的显示图像(30)中向操作员(14)呈现所述钻探单元(6)的位置和方向； 其特征在于 呈现显示图像(30)，所述显示图像(30)至少包括同时活动的第一部分视图(31a)和第二部分视图(31b);并且 通过使用不同的投影在所述部分视图(31a，31b)中呈现所述扇平面和所述钻探单元相对于彼此的位置。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于， 在所述显示设备(25)中呈现钻探图案(27)，所述钻探图案(27)包括至少一个钻探扇(28)，所述至少一个钻探扇(28)限定多个钻孔以及它们在三维坐标系中的位置和方向； 在所述第一部分视图(31a)中呈现从隧道线(L)的方向看到的所述钻孔扇(28)的投影; 在所述第二部分视图(31b)中呈现从交叉方向看到的、相对于所述隧道线(L)的对应的钻孔扇(28)的投影；以及 在所述显示图像(30)上一个在另一个上的地呈现所述第一部分视图(31a)和所述第二部分视图(31b)。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于 在所述第二部分视图(31b)中呈现作为与所述隧道线(L)相交的线(35a)的在观察下的扇平面，在所述线上定位了所述钻孔(24)的起点。
4.根据在前的权利要求中的任何一项所述的方法，其特征在于 借助于所述显示图像(30)的所述部分视图(31a，31b)同时呈现所述钻探单元(6)的定位的所有自由度。
5.根据在前的权利要求中的任何一项所述的方法，其特征在于 借助于所述控制构件(15)并且通过使用在所述显示图像(30)中指示的方向来向所述钻探单元(6 )给出新的目标位置；以及 在所述控制单元(16)的控制下执行在所选择的方向上的所述钻探单元(6)的移动，并且将其他方向保持不变。
6.一种岩石钻探装备的控制单元的用户接口，包括至少一个显示图像(25)，所述至少一个显示图像(25)被布置成呈现显示图像(30)，所述显示图像(30)具有用于表示所述钻探单元相对于定位了要钻出的孔的起点的扇平面的位置的符号的位置和方向；以及 至少一个控制构件(15)，所述至少一个控制构件(15)用于向所述控制单元(16)给出控制命令以在所述钻孔(24)的起点处定位所述岩石钻探装备包含的钻探单元(6)； 其特征在于 所述显示设备(25)的所述显示图像(30)至少包括同时活动的第一部分视图(31a)和第二部分视图(31b)，所述两个部分视图具有所述扇平面和所述钻探单元的相互位置的不同投影；并且 由所述显示图像(30)呈现的方向和所述控制构件(15)的移动的物理方向具有直观的连接。
7.根据权利要求6所述的用户接口，其特征在于 在一个选择的方向上移动所述控制构件(15)被布置成仅在所选择的方向上影响所述钻探单元在所述显示图像(30)中的位置。
8.根据权利要求6或7所述的用户接口，其特征在于 所述显示图像(30)被布置成呈现所述钻探单元的符号(32)，并且此外与这个符号(32)相关联地呈现表示要形成的钻孔的孔符号(33)以及表示进给杆的进给杆符号(34)。
9.根据权利要求6至8中的任何一项所述的用户接口，其特征在于 所述显示图像(30)被布置成在每一个钻出的孔的起点处呈现岩石标识点(42)，据此，能够在所述显示图像(30)中的在观察下的扇平面的所述点处看到所实现的石洞的轮廓。
10.根据权利要求9所述的用户接口，其特征在于 所述显示图像(30)被布置成呈现图形，所述图形穿过两个或更多的岩石标识点，并且指示在观察下的所述扇的所述点处的所实现的石洞的轮廓。
11.一种岩石钻探装备，包括 可移动载体(4)； 至少一个钻孔吊杆(5); 钻探单元(6 )，所述钻探单元(6 )被定位在所述钻探吊杆(5 )上，并且包括至少一个进给杆(9);在所述进给杆上支撑的岩石钻探机器(7);进给设备(8)，所述进给设备(8)用于在所述进给杆上移动所述岩石钻探机器；以及工具(10)，所述工具(10)附接到所述岩石钻探机器； 测量部件(18)，所述测量部件(18)用于测量所述钻探单元(6)的位置和方向； 至少一个控制单元(16)，所述至少一个控制单元(16)被布置成基于所述测量信息来确定所述钻探单元的位置和方向； 至少一个显示设备(25)，在所述至少一个显示设备(25)的显示图像(30)中，所述控制单元(16)被布置成相对于穿过要钻出的孔(24)的起点的扇平面来呈现所述钻探单元(6);以及 至少一个控制构件(15)，所述至少一个控制构件(15)用于给出用于定位所述钻探单兀的手动控制命令； 其特征在于所述显示设备(25) 的所述显示图像(30)至少包括同时活动的第一部分视图(31a)和第二部分视图(31b)，所述两个部分视图具有所述扇平面和所述钻探单元的相互位置的不同投影。
全文摘要
本发明涉及一种当将钻孔钻探为扇状图案时呈现关于岩石钻探装备的钻探单元的定位信息的方法。而且，本发明涉及用户接口和岩石钻探装备。显示设备(25)呈现钻探单元(6)相对于孔信息和扇平面的位置和方向。所述显示设备向操作员示出具有至少两个部分视图(31a，31b)的显示图像(30)，基于此，操作员同时获得关于与定位相关的所有自由度的信息。操作员借助于用户接口(29)来控制定位，所述用户接口(29)包括连接到控制单元(16)的显示设备和至少一个控制构件(15)。
文档编号E21D20/00GK102791958SQ201180011066
公开日2012年11月21日 申请日期2011年2月24日 优先权日2010年2月25日
发明者尤西·普拉 申请人:山特维克矿山工程机械有限公司