专利名称：用于控制凿岩钻车的钻凿单元的方法及凿岩钻车的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种方法，其用于当每次挖掘岩洞一圈时，控制布置在凿岩钻车的至少一个钻臂中的至少一个钻凿单元，该方法包括:根据针对一轮孔而设计的钻凿图案，钻凿该轮孔中的孔；为了钻凿每一个单孔，控制钻凿单元到旋转角度中，该旋转角度执行在具体的一轮孔的钻凿图案中针对具体的孔而确定的位置和方向；和存储钻凿单元在该轮孔中的每个孔的钻凿期间执行的旋转角度。本发明还涉及一种凿岩钻车，其包括:可移动载体；至少一个钻臂；至少一个钻凿单元，所述钻凿单元布置在钻臂中，该钻凿单元包括进给梁和凿岩器，该凿岩器被布置成能够借助于进给装置在进给梁上移动；旋转机构，其用于将钻凿单元旋转到旋转角度中；至少一个存储单元，其被构造用以存储用于为岩洞钻凿待被挖掘的一轮孔的钻凿图案；至少一个控制单元，其被构造成通过旋转机构控制钻凿单元到旋转角度中，该旋转角度执行针对该一轮孔的钻凿图案中的孔而确定的位置和方向；和至少一个存储单元，所述存储单元被构造用以存储钻凿单元在待被挖掘的该一轮孔中的每个孔的钻凿中执行的旋转角度。
背景技术：
以轮，即每次一圈的方式挖掘隧道、地下储藏厅和其它岩洞，换句话说，通过使用所谓的钻爆法(drill-and-blast)挖掘，使得在岩洞的表面处钻凿孔，并且在钻凿之后装药和爆炸。因而，一次爆炸用于使等于该轮的量的岩石材料从岩石脱落。为了挖掘岩洞，提前做计划并且确定例如关于岩石类型的信息。通常，岩洞订货人还会对待被挖掘的岩洞设置不同的质量要求。对于每一轮，都作为办公室工作设计钻凿图案，并且将钻凿图案发送至凿岩钻车，以在岩石中钻凿孔，以便产生期望的轮。钻凿图案至少包括待被钻凿的孔的位置及其方向和长度，或者替代地是，包括待被钻凿的孔的起点和终点。此外，钻凿图案设计者还可在钻凿图案中为一轮孔中的每个孔确定钻凿单元的旋转角度，诸如通常也称为“翻转”或“翻转角”的角度。通过正确选择旋转角度，能够更好地确保在钻凿孔期间，钻臂或钻凿单元不与岩洞的岩壁、顶壁或地面碰撞，并且在钻凿孔期间，凿岩钻车的操作者可看见钻凿单元的凿岩器的钻杆，并且在钻凿孔期间，钻凿单元不与凿岩钻车的钻臂碰撞，关于凿岩钻车，所述孔接近顶靠钻臂支撑钻凿单元的点。然而，实践中，在钻岩情况下，钻凿图案中的钻凿图案设计者确定的钻凿单元的旋转角度非常少地有用。例如，这可能是因为钻凿图案的设计者看不到岩洞中的实际情况，或者甚至没有必要地了解用于钻凿具体的一轮孔的凿岩钻车的尺寸。因此，钻凿图案的设计者实践中不能确定用于所有孔的钻凿单元的旋转角度，从而使得如果凿岩钻车的操作者不将钻凿单元控制到新的旋转角度，该新的旋转角度根本就没有关联孔，那么将不可能通过使用钻凿图案的设计者建议的钻凿单元的具体旋转角度钻凿所有的钻孔。如果在钻凿图案中确定的钻凿单元的旋转角度使得钻凿单元试图旋转至其中钻凿单元接触岩洞的边缘的位置，那么特别地 在岩洞的边缘出现问题，并且如果在钻凿图案中确定的钻凿单元的旋转角度使得钻凿单元试图旋转至其中钻凿单元与凿岩钻车的钻臂碰撞的位置，那么也在其中钻凿掏槽孔的岩洞中心部分出现问题。除了这些情况之外，实践中，当为了监测钻凿及其前进以及钻杆的状态，并且为了检测可能流出钻孔的水，凿岩钻车的操作者想要看到钻杆时，如果在钻凿图案中给定的钻凿单元的旋转角度使得钻凿单元试图旋转至其中钻臂防止凿岩钻车的操作者看到布置在钻凿单元中的凿岩器的钻杆的位置，则出现另一问题情况。当前，为了避免所有上述情况，凿岩钻车的操作者必须非常仔细地监测凿岩钻车的自动钻岩循环的操作，并且当必要时，一旦开始钻凿至少一些孔，就控制钻凿单元到新的旋转角度中，这使钻岩循环及其前进变慢。
发明内容
本发明的目标在于提供一种使得能够提高自动钻岩循环操作的可靠性和前进速度的解决方案。根据本发明的方法的特征在于，基于与一个或多个先前钻凿的孔有关地执行的钻凿单元的旋转角度来确定用于钻凿孔的钻凿单元的旋转角度。根据本发明的凿岩钻车的特征在于，控制单元被构造成基于与钻凿一个或多个先前钻凿的孔有关地执行的钻凿单元的旋转角度来确定用于钻凿孔的钻凿单元的旋转角度。
当使用包括至少一个钻臂和布置在该钻臂中的至少一个钻凿单元的凿岩钻车每次挖掘岩洞一圈时，按照针对一轮孔设计的钻凿图案来钻凿该轮孔中的孔。为了钻凿每一个单孔，控制钻凿单元至旋转角度中，所述旋转角度执行针对具体的一轮孔的钻凿图案中的具体的钻孔而确定的位置和方向。基于与一个或多个先前钻凿的孔的钻凿有关地执行的钻凿单元的旋转角度来确定用于钻凿孔的钻凿单元的旋转角度。因此，该解决方案在确定与下一个待被钻凿的孔有关地使用的钻凿单元的旋转角度时，利用与先前钻凿的孔有关地执行的钻凿单元的旋转角度的值。因而，先前被钻凿的孔可能仅为当前挖掘的相同的一轮孔中的先前被钻凿的孔，或者先前被钻凿的孔也可能是与先前已被挖掘的一轮孔关联地钻凿的孔。因而，用于钻凿孔的钻凿单元的旋转角度的确定基于与先前钻凿的孔有关地实际执行的钻凿单元的旋转角度，这使得能够非常快速地实现以下情况，其中可通过使用由公开的解决方案确定的钻凿单元的旋转角度钻凿一轮孔中的大部分甚至几乎全部的孔。在该情形中，凿岩钻车的操作者仅需要非常少地参与选择用于钻凿孔的旋转角度。这使得更快地钻凿一轮孔，并且其释放了凿岩钻车操作者的能力，以监测钻岩和钻岩设备的状态。根据实施例，当确定用于钻凿孔的钻凿单元的旋转角度时，本方法包括:选择关于孔的位置数据和关于与那些已经被钻凿的孔关联的钻凿单元的旋转角度的数据作为用于确定的初始数据，所述已经被钻凿的孔由布置在与用于钻凿待被钻凿的孔的钻凿单元相同的钻臂中的钻凿单元钻凿；确定在前一步骤中所选择的已经被钻凿的孔和待被钻凿的孔之间的距离；和基于已经被钻凿的孔和待被钻凿的孔之间的距离，选择一个或多个已经被钻凿的孔，这基于在所述一个或多个已经被钻凿的孔中执行的钻凿单元的旋转角度，以确定用于钻凿待被钻凿的孔的钻凿单元的旋转角度；和基于在所述一个或多个已经被钻凿的孔中执行的钻凿单元的旋转角度，确定用于钻凿待被钻凿的孔的钻凿单元的旋转角度。当基于处于离待被钻凿的孔特定距离处的已经被钻凿钻孔的钻凿中执行的旋转角度来确定用于钻凿待被钻凿的孔的钻凿单元的旋转角度时，由所述确定给出的钻凿单元的旋转角度的值是非常精确的，这是因为旋转角度的确定利用与有限数目的先前钻凿的孔关联的数据。根据第二实施例，本方法包括确定用于钻凿待被钻凿的孔的钻凿单元的旋转角度，以符合在最靠近待被钻凿的孔的一个已经被钻凿的孔的钻凿中执行的钻凿单元的旋转角度。在该实施例中，旋转角度的确定非常简单，并且非常可能的是，在距离上最靠近的一个已经被钻凿的孔的钻凿中使用的钻凿单元的旋转角度的值非常适于在待被钻凿的下一个孔的钻凿中使用。根据第三实施例，本方法包括确定用于钻凿待被钻凿的孔的钻凿单元的旋转角度，以符合预定数量的、在距离上最靠近的已经被钻凿的孔的钻凿中执行的钻凿单元的旋转角度的平均值。在该情形中，与一个已经被钻凿的孔有关地使用的钻凿单元的旋转角度的值对于当前正在钻凿的孔的旋转角度的重要性不是太大，如果出于某种原因，与这个已经被钻凿的孔有关地使用的钻孔单元的旋转角度的值完全不适合用作与当前正在被钻凿的孔有关的钻凿单元的旋转角度的值，则这是有利的。
现在将结合优选实施例和参考附图更详细地描述本发明，其中:图1是示出凿岩钻车的示意性侧视图，图2a和2b是示出可用于针对钻凿事件将钻凿单元转动至正确位置的一些旋转机构的示意性侧视图，并且图2c和2d示意性示出从钻凿单元后部观察的钻凿单元的旋转角度，图3是示意性示出孔和与每个孔的钻凿有关地执行的钻凿单元的旋转角度的图，图4是示意性示出 用于确定用于钻凿待被钻凿的一轮孔的单个孔的钻凿单元的旋转角度的方法的流程图，图5a和5b示意性示出确定用于钻凿待被钻凿的一轮孔的单个孔的钻凿单元的旋转角度的细节，图6示意性示出确定用于钻凿待被钻凿的一轮孔的单个孔的钻凿单元的旋转角度的另一细节，并且图7-10示意性示出涉及使用根据图4的方法的实例。
具体实施例方式图1是示出可用于挖掘岩洞的凿岩钻车I的示意性侧视图。根据图1的凿岩钻车I包括:可移动载体2 ;两个钻臂3 ;和布置在钻臂3中的钻凿单元4。如图1中所示，凿岩钻车I可仅设有一个钻臂3，或者钻臂3的数目可以甚至多于两个。在图2中放大示出的钻凿单元4包括:进给梁5 ;和布置在进给梁5上的凿岩器6，如图1和2中示意性所示，凿岩器6可通过进给装置22相对于进给梁5移动。钻凿单元4还包括工具7诸如钻杆，其使得由出于清晰的目的而未示出的凿岩器6的撞击装置施加的冲击脉冲能够被传递给待被钻凿的岩石8。凿岩钻车I还包括至少一个控制单元9，所述控制单元9被构造用以控制凿岩钻车I的致动器，例如用以控制钻臂3和钻凿单元4的操作。控制单元9可以是计算机或相应装置，并且控制单元9可包括用户界面，其包括显示装置以及控制装置，诸如键盘或控制杆，以将命令和信息传送至控制单元9。在图1中，钻凿单元4被布置在凿岩钻车I的钻臂3中，且通过旋转机构10而与钻臂3的端部连接。图2a和2b示出一些可能的旋转机构10的示意性实例。根据图2a和2b的旋转机构10具有旋转单元11，在图2a和2b的的实施例中，该旋转单元11包括旋转接头11’或者翻转接头(roll-over joint) 11以及致动器诸如液压马达，所述致动器出于清晰的目的而未在图中示出，所述致动器使得能够在旋转接头11’中产生旋转运动。旋转单元11或旋转接头11’具有旋转轴线A，或者换言之，旋转单元11或旋转接头11’限定旋转轴线A，所述旋转轴线A大致平行于钻凿单元4的进给梁5，并且钻凿单元4被布置成作为旋转单元π或旋转接头11’的旋转运动的结果而以箭头A’示意性示出的方式绕该旋转轴线A转动或旋转，在该情形中，旋转角度Φ的值描述钻凿单元4绕旋转轴线A的旋转量。在图2a和2b中以虚线示意性示出旋转轴线A。在图2a和2b中所示的实施例中，旋转机构10还包括转动单元12,所述转动单元12包括转动接头12’以及出于清晰的目的而未在图中示出的致动器，所述转动单元12用于在箭头B’所示的方向上绕轴线B向侧面(sideways)转动钻凿单元4。此外,在图2a和2b中所示的实施例中，旋转机构10还包括第二转动单元13,其包括转动接头13’以及出于清晰的目的而未在图中示出的致动器，通过该第二转动单元13，抵靠着待被钻凿的岩石放置的钻凿单元4的工具7的尖端可在箭头C’所示的方向上关于垂直于图2a和2b中的纸张表面的轴线C倾斜或升高和降低。图2a和2b中所示的旋转机构10仅是使得钻凿单元4能够绕上述旋转轴线A旋转的旋转机构的一些可行实例。因此，结合本说明书中所公开的解决方案，可使用至少能够实现所述钻凿单元4绕旋转轴线A旋转的任何其它旋转机构。图2c和2d示意性示出从钻凿单元4后方观察的钻凿单元4的旋转角度Φ。在图2c中,钻凿单元4已经关于垂直轴线绕钻凿单元4的旋转轴线A向左旋转,所述垂直轴线对应于钻凿单元4的竖直位置并且由旋转角度Φ的O度值指示。已经确定图2c中所示的旋转方向为对应于负 的旋转角度的旋转方向。在图2d中，钻凿单元4则已经关于垂直轴线绕钻凿单元4的旋转轴线A向右旋转，所述垂直轴线对应于钻凿单元4的竖直位置并且由旋转角度Φ的O度值指示。已经确定图2d中所示的旋转方向为对应于正的旋转角度的旋转方向。然而，也可通过与图2c和2d中所示不同的一些其它方式来确定钻凿单元4的旋转角度Φ和旋转方向之间的关系。通常，为了钻凿岩洞的每一轮孔中的孔，提供钻凿图案14，所述钻凿图案14确定待被钻凿的孔的位置、方向和长度，或替代地是，确定所述孔在钻凿图案的坐标系中的起点和终点。通常，在钻凿现场之外例如在办公室15中制作钻凿图案，其中钻凿图案14可被存储在存储器上，诸如记忆棒或布置在其中的磁盘，或者可通过数据传输链接16将钻凿图案14直接传输至设置在凿岩钻车I中的存储单元17。存储单元17可被包括在控制单元9中，或者可以是位于控制单元9外且与控制单元9通信的存储单元。还可在钻岩现场处或者在钻岩现场外侧修正钻凿图案14。钻凿图案14的制备是计算机辅助过程，并且通常本质上是重复的。设计程序在计算机18上运行，并且设计者19与设计程序互动地操作、输入必需的数据、做出选择以及控制设计过程。在设计过程期间，还可以反复地修正钻凿图案的已被设计的部分，以实现更好的最终结果。在钻凿图案14中，设计者14还可对每个孔确定他或她的关于在钻凿孔时使用的翻转(roll-over)角度Φ或旋转角度Φ的建议。在制作出钻凿图案14之后，该钻凿图案14可被存储在凿岩钻车I的存储单元17中并且在控制单元9中实施。在钻凿图案14中设计的孔然后被钻凿到岩石8中、被装药和爆破。等于期望的一轮的量的岩石量从岩石8脱落，并且被运往别处。然后，根据新的钻凿图案14，针对下一轮孔钻凿新的孔。图3示意性示出图示20或旋转角度图示20,其中由圆圈21’指示已钻凿的一轮孔中执行的孔21的位置，而从圆圈21’延伸的方向线21"指示在钻凿每个孔21期间执行的钻凿单元4的旋转角度Φ。当钻凿对应于图3中所示的旋转角度图示20的一轮孔时，已经使用具有两个钻臂3的凿岩钻车1，由此，图3中以细线指示的孔21的位置21’和对应于钻凿单元4执行的旋转角度Φ的方向线21"是由布置在凿岩钻车I的第一钻臂3中的钻凿单元4钻凿的孔21，而以粗线指示的孔21的位置21’和相应于钻凿单元4执行的旋转角度Φ的方向线21"是由布置在凿岩钻车I的第二钻臂3中的钻凿单元4钻凿的孔21。在钻凿这轮孔期间或钻凿 这轮孔之后，与图3中所示的旋转角度图示20的方向线21"对应的钻凿单元4的旋转角度Φ被存储在设置在凿岩钻车I中的存储单元中，该存储单元可以与在本说明书和图1中先前所述的存储单元17相同，或者例如该存储单元可以是与控制单元9通信并且仅用于存储与孔21的钻凿相关地执行的旋转角度Φ的存储单元。如果关于与孔21有关地执行的钻凿单元4的旋转角度Φ的数据不被以其它方式，例如通过钻凿图案14与指示相应孔21的位置21’的数据关联，则可连同指示与相应的孔21有关地执行的钻凿单元4的旋转角度Φ的数据存储关于每个孔21的位置21’的数据。图4是示意性示出确定用于钻凿下一轮待被钻凿的孔中的单个孔21的钻凿单元4的旋转角度Φ的方法或计算算法的流程图。在图4中，由阶段数字I指示钻凿孔21的起始阶段或初始情况。例如，在该起始阶段中，关于与先前的多轮孔有关地钻凿的孔21的位置21’以及在具体的孔21的钻凿期间执行的钻凿单元4的旋转角度Φ的数据被从存储单元17收集到设置在控制单元9中的临时工作存储器或另一合适储存器中。所述数据还可包括以下数据，即关于与在相同一轮孔的钻凿期间先前已被钻凿的孔21关联的孔21的位置数据，以及关于在具体的孔21的钻凿期间执行的钻凿单元4的旋转角度Φ的数据。关于孔21的位置数据涉及该孔21在每一轮孔的钻凿中的起始位置。所述数据可包括关于已被钻凿的所有轮孔中的孔21的位置21’以及已经被执行的旋转角度Φ的数据，或者仅关于最近被钻凿的例如3-5轮孔中的孔21的位置21’以及已经被执行的旋转角度Φ的数据。在为岩洞钻凿第一轮孔的孔21中，当开始钻凿至少一些或甚至全部的孔21时，可使用钻凿图案14中的设计者19单独建议的钻凿单元4的旋转角度Φ，或凿岩钻车I的操作者可将钻凿单元4控制到期望的旋转角度Φ。在孔21的钻凿的下一阶段中，即在图4中的流程图的阶段2中，将以下数据与起始阶段中收集的数据分离，所述数据关于孔21的位置21’以及与其关联的钻凿单元4关于钻臂3的旋转角度Φ，通过所述钻臂的钻凿单元4钻凿孔21。在孔21的钻凿的下一阶段中，即在图4中的流程图的阶段3中，在控制单元9中确定在阶段2中所选择的每个孔21的位置21’与下一个待被钻凿的孔21的位置之间的距离。可通过考虑在下一个待被钻凿的孔21所处的岩洞的表面处的二维平面上的、先前钻凿的孔21与下一个待被钻凿的孔21之间的距离来确定该距离。在该情形中，先前钻凿的孔21被投射到与下一个待被钻凿的孔21相同的二维平面上。还可行的是，当确定该距离时，例如还在岩洞挖掘的行进方向中也考虑在先前钻凿的孔21和下一个待被钻凿的孔21的位置21’之间的、在三维空间中的距离，使得关于正被钻凿的一轮孔，认为与刚刚之前的一轮孔有关地钻凿的孔21与下一个待被钻凿的孔21的位置21’之间的距离比以下距离重要，该距离即为在与先前已经被挖掘的多轮孔有关地钻凿的孔21与下一个待被钻凿的孔21的位置21’之间的距离。在孔21的钻凿的下一阶段中，即在图4中的流程图的阶段4中，可以按量级布置在阶段3中计算出的距离。在孔21的钻凿的下一阶段中，即在图4中的流程图的阶段5中，基于与一个或多个先前钻凿的孔21有关地执行的钻凿单元4的旋转角度Φ来确定与待被钻凿的孔21关联的钻凿单元4的旋转角度Φ。可通过许多不同的方式来确定或计算与待被钻凿的孔21关联的钻凿单元4的旋转角度Φ。一种替代方式是直接使用在离该待被钻凿的孔21距离最近的已经被钻凿的孔21的钻凿中执行的钻凿单元4的旋转角度Φ。第二替代方式是确定在钻凿待被钻凿的孔21时使用的钻凿单元4的旋转角度Φ，以符合在预定数目的例如两个或更多个、诸如3-5个、在距离上最近的已经被钻凿的孔21的钻凿中执行的钻凿单元4的旋转角度Φ的平均值Φπ_。第三替代方式是，为了钻凿待被钻凿的孔21，使用这样的钻凿单元4的旋转角度Φ的数值，其符合与处于离该下一个待被钻凿的孔21不超过一定距离的，诸如不超过I米距离的已经被钻凿的孔21的钻凿有关地执行的钻凿单元4的旋转角度Φ的平均值，或者，如果没有先前钻凿的孔处于例如不超过I米的距离处，则使用与最近的先前钻凿的孔21的钻凿有关地执行的钻凿单元4的旋转角度Φ。在确定与下一 个待被钻凿的孔21关联的钻凿单元4的旋转角度Φ时，当钻凿岩洞的连续多轮孔时，还可考虑凿岩钻车I的位置关于用于钻凿该轮孔的钻凿图案14的原点或零点变化。图5a示意性示出这样的情形，其中与凿岩钻车I的尺寸关联并且联系于(attached to)凿岩钻车I的假想坐标系的原点ORl与钻凿图案14的坐标系原点0R2位于相同点处，或者与其重合。与凿岩钻车I关联的坐标系的原点ORl例如可位于凿岩钻车I的将钻臂3与凿岩钻车I连接的接头中，如图1中示意性示出。在图5b中所示的情况下，凿岩钻车I在待被挖掘的岩洞中位于这样的位置中，其中与凿岩钻车I关联的坐标系的原点ORl的位置不同于钻凿图案14的原点0R2的位置。例如，当确定在钻凿下一个待被钻凿的孔21中使用的旋转角度时，可优选以下列方式考虑凿岩钻车I的原点ORl位置与钻凿图案14的原点0R2的位置之间的差异。首先，当存储在已被钻凿的孔21的钻凿中执行的钻凿单元4的旋转角度Φ的数值时，从所述旋转角度Φ的所述数值减去由凿岩钻车I的原点ORl位置和钻凿图案14的原点0R2的位置之间的差异导致的一定比例或一定量或一个值。此外，当开始钻凿下一个待被钻凿的孔21时，利用按上文公开内容确定的钻凿单元4的旋转角度Φ的数值，给该具体的旋转角度Φ的数值加上对应于凿岩钻车I的原点ORl位置和钻凿图案14的原点0R2的位置之间的差异的一定比例或一定量或一个值。因此，通过上一段中公开的方式，能够补偿凿岩钻车I的位置关于钻凿图案14的原点0R2的变化。例如可在控制单元9中执行必要的计算。当做出所述补偿时，凿岩钻车I的原点ORl的坐标被投射到与钻凿图案14的坐标系的平面相同的平面上。在上一段中，在孔21的钻凿中执行的钻凿单元4的旋转角度Φ的值被联系(attached)至钻凿图案14的原点0R2。可替代地，在孔21的钻凿中执行的钻凿单元4的旋转角度Φ的值能够被联系至与凿岩钻车I关联的坐标系的原点0R1，或者还关于该原点ORl确定所述旋转角度Φ的值，在该情形中，与每一轮孔的挖掘有关地，还存储关于凿岩钻车I的原点ORl相对于钻凿图案14的原点0R2的位置的数据，以使得当确定与下一个待被钻凿的孔21有关地使用的钻凿单元4的旋转角度Φ时，能够考虑在凿岩钻车I的原点ORl的位置和钻凿图案14的原点0R2的位置之间的差异。在孔21的钻凿的下一阶段中，即在图4中的流程图的阶段6中，与孔21的钻凿有关地使用的钻凿单元4的旋转角度Φ被存储在存储单元17中。在钻凿该轮孔之后，可以与存储与同一轮孔的其它孔21的钻凿有关地使用的钻凿单元4的旋转角度Φ有关地同时存储在孔21的钻凿时使用的钻凿单元4的旋转角度Φ，在该情形中，在钻凿该轮孔之后，同时存储执行和与该轮孔中的所有的孔21关联的钻凿单元4的旋转角度Φ。优选地，在一轮孔中的单个孔21的钻凿期间或之后立即存储在该孔21的钻凿中执行的钻凿单元4的旋转角度Φ的值，在该情况下，被执行的该具体的值能够用于在钻凿同一轮孔中的下一个待被钻凿的孔21时确定已经被使用的钻凿单元4的旋转角度Φ。因此，本方法利用与先前已被钻凿的孔21有关地执行的钻凿单元4的旋转角度Φ的值来确定在钻凿下一个孔11时待被使用的钻凿单元4的旋转角度φ的值。例如，可以以角度或者其它相应的数值或者其它适当的值来确定用于钻凿孔21的钻凿单元4的旋转角度Φ的值。在该情形中，例如，如果基于与两个先前钻凿的21有关地执行的钻凿单元4的旋转角度Φ的值来确定用于钻凿下一个孔21的钻凿单元4的旋转角度Φ的值，则如果与一个先前的孔21关联的钻凿单元4的旋转角度Φ的值为34度，而与另一先前的孔40关联的钻凿单 元4的旋转角度Φ的值为40度，则它们的平均值为37度。然而，在以下情形中，在上述计算方式中出现问题，即当与一个先前的孔21关联的钻凿单元4的旋转角度Φ的值为170度，而与另一先前的孔21关联的钻凿单元4的旋转角度Φ的值为-170度时，由此根据上文，它们的平均值将会是O度，然而期望结果应为180度或-180度。在图6中示出该情形，其中由箭头Φ I指示的钻凿单元4的旋转角度Φ值为170度，而由箭头Φ2指示的钻凿单元4的旋转角度Φ值为-170度，在该情形中，它们的平均值为箭头Φ3指示的O度，而非应由箭头Φ4指示的-180度。可通过以下方式避免该问题，即在平均值的潜在计算中，首先将每一个单个旋转角度Φ的数值分成垂直分量Osin=Sin(O) π/180° )和水平分量Φ_= η(Φ π/180° )，其中η为圆周率，即数学上的阿基米德常量或Ludolph数。然后，分别计算所执行的钻凿单元4的旋转角度Φ的值的垂直分量的平均值Osinnrean和水平分量的平均值Φ__η。基于垂直分量的上述平均值和水平分量的上述平均值，从公式Φ_^^η2(Φ__，_)获得用于钻凿孔的钻凿单元4的旋转角度Φ的最终平均值Φ_η，由此在上述实例中，用于钻凿孔21的钻凿单元4的旋转角度Φ的值为箭头Φ4所示的180度或-180度。在前一个实例中，示出通过利用布置在凿岩钻车I中的控制单元9和存储单元17来执行在钻凿下一个待被钻凿的孔21时使用的钻凿单元4的旋转角度Φ的确定。然而，可以例如由办公室15中的计算机或者凿岩现场外的另一计算机来执行钻凿下一个待被钻凿的孔21时使用的钻凿单元4的旋转角度Φ的确定，在该情形中，通过数据传输链接16将关于与已经被钻凿的孔21的钻凿有关地执行的钻凿单元4的旋转角度Φ的必需数据传输至具体的计算机。在该情形中，然后再次通过数据传输链接16将关于在钻凿下一个待被钻凿的孔21时使用的钻凿单元4的旋转角度Φ的数据从办公室15中的计算机或从另一计算机传输至凿岩钻车I的控制单元4。也可能将以下值合并到下一轮待被钻凿的孔的钻凿图案14中，即已经基于在钻凿先前钻凿的孔21时执行的钻凿单元4的旋转角度Φ的值确定并且将用于钻凿上述下一轮待被钻凿的孔中的孔21的钻凿单元4的旋转角度Φ的值。图7-10示意性示出通过根据图4的方法确定的钻凿单元4的旋转角度Φ和在钻凿已经被钻凿的孔21时执行的并且用于上述确定的钻凿单元4的旋转角度Φ之间的关系的实例。在图7-10的实例中，具有两个包括一个钻凿单元4的钻臂3的凿岩钻车被用作凿岩钻车I。图7通过使用细线所绘的圆圈示出被指定为处于凿岩钻车I的第一钻臂3的覆盖区域或操作区域内的孔21的位置21’，并且通过使用细线所绘的方向线21"来示出用于具体的孔21的通过上述方法确定的钻凿单元4的旋转角度Φ。因此，所述旋转角度Φ是关于在钻凿该轮孔中的孔21中使用的由上述方法建议的钻凿单元4的那些旋转角度Φ的建议。粗线指示那些先前钻凿的孔21以及用于确定由所述细线指定的钻凿单元4的旋转角度Φ的所执行的钻凿单元4的旋转角度Φ。在图7中所示的情况下，存在先前钻凿的一轮孔。图8则示出其中存在先前钻凿的三轮孔的情形中的对应于图6的图案。图9和10示出关于凿岩钻车I的第二钻臂3的覆盖区域或操作区域的相应实例。在图7-10中能够看出，在三轮挖掘之后，关于与下一轮待被钻凿的孔中的孔21有关地使用的钻凿单元4的旋转角度Φ的值的、在细线中指定的建议非常符合所执行的旋转角度Φ。因此，所公开的解决方案在确定与下一个待被钻凿的孔21有关地使用的钻凿单元4的旋转角度Φ时，利用与先前钻凿的孔21有关地执行的钻凿单元4的旋转角度Φ的值。由于用于钻凿孔21的钻凿单元4的旋转角度Φ的确定基于与先前钻凿的孔21有关地执行的钻凿单元4的实际的旋转角度Φ，所以非常快地实现以下情形，即:可通过使用由公开的解决方案确定的钻凿单元4的旋转角度Φ来钻凿一轮孔中的大部分孔21，使得凿岩钻车I的操作者很少参与选择用于钻凿孔21的钻凿单元4的旋转角度Φ。这使得更快地钻凿一轮孔，并且其释放了凿岩钻车I的操作者监测钻凿和钻凿设备的状态的能力。因此，该解决方案也考虑岩洞中的普遍实际钻凿情况，以及实际用于钻凿的凿岩钻车的尺寸和类型。由于可以例如在凿岩钻车I的控制单元9或者由办公室15中的计算机15自动地执行钻凿单元4的旋转角度Φ的确定，所以可能地是，除了与岩洞的第一轮孔中的孔21关联的钻凿单元4的旋转角度Φ之外，钻凿图案14的设计者19都不再需要确定钻凿单元14的旋转角度Φ，由此钻凿图案14的设计者19的能力还可得以释放，以用于完成其它任务。本领域技术人员应明白，随着技术进步，可以以许多不同方式实施本发明的基本构思。因而，本发明及 其实施例不限于上述实例，并且可在权利要求书的范围内变化。
权利要求
1.一种用于在每次挖掘岩洞一圈时控制布置在凿岩钻车(I)的至少一个钻臂(3)中的至少一个钻凿单元(4)的方法,所述方法包括: 根据为一轮孔设计的钻凿图案(14)来钻凿所述一轮孔中的孔； 为了钻凿每一个单孔(21)，将所述钻凿单元(4)控制到旋转角度(Φ)中，所述旋转角度(Φ)执行在具体的一轮孔的钻凿图案(14)中针对具体的孔(21)而确定的位置(21’)和方向；和 存储所述钻凿单元(4)在所述一轮孔中的每个孔(21)的钻凿期间执行的旋转角度(Φ)， 其特征在于， 基于与一个或多个先前钻凿的孔(21)有关地执行的所述钻凿单元(4)的所述旋转角度(Φ)来确定用于钻凿所述孔(21)的所述钻凿单元(4)的所述旋转角度(Φ)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于与先前钻凿的一轮或多轮孔中的一个或多个孔(21)的钻凿有关地执行的所述钻凿单元(4)的所述旋转角度(Φ)来确定用于钻凿所述孔(21)的所述钻凿单元(4)的所述旋转角度(Φ)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当确定用于钻凿所述孔(21)的所述钻凿单元(4)的所述旋转角度(Φ)时， 选择关于所述孔(21)的位置数据(21’)和关于与已经被钻凿的孔(21)关联的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ)的数据作为用于所述确定的初始数据，所述已经被钻凿的孔(21)由布置在与用于钻凿待被钻凿的孔(21)的所述钻凿单元(4)相同的钻臂(3)中的所述钻凿单元(4)钻凿； 确定在前一步骤中所选择的所述已经被钻凿的孔(21)和所述待被钻凿的孔(21)之间的距离；和 基于所述已经被钻凿的孔(21)和所述待被钻凿的孔(21)之间的所述距离，选择一个或多个已经被钻凿的孔(21)，这基于所述一个或多个已经被钻凿的孔(21)的钻凿中执行的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ)，以确定用于钻凿所述待被钻凿的孔(4)的所述钻凿单元(4)的所述旋转角度(Φ);和 基于在所述一个或多个已经被钻凿的孔(21)的钻凿中执行的所述钻凿单元(4)的所述旋转角度(Φ)，确定用于钻凿所述待被钻凿的孔(21)的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确定用于钻凿所述待被钻凿的孔(21)的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ)，以符合在最靠近所述待被钻凿的孔(21)的一个已经被钻凿的孔(21)的钻凿中执行的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ)。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确定用于钻凿所述待被钻凿的孔(21)的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ )，以符合在预定数目的、在距离上最靠近的已经被钻凿的孔(21)的钻凿中执行的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ)的平均值(Φπ_)。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确定用于钻凿所述待被钻凿的孔(21)的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ)，以符合在处于不超过预定距离处的已经被钻凿的孔(21)的钻凿中执行的 所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ)的平均值(Φ_η)，或者，如果没有处于所述不超过预定距离处的已经被钻凿的孔(21)，则确定用于钻凿所述待被钻凿的孔(21)的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ)，以符合在最靠近的已经被钻凿的孔(21)的钻凿中执行的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ)。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，通过如下方式确定在所述已经被钻凿的孔(21)的钻凿中执行的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ)的平均值(Φ_η):将每个旋转角度(Φ)的值分成垂直分量(Osin)和水平分量(Φ_)，确定所述垂直分量(Osin)的平均值(_)和所述水平分量(Φ。。,)的平均值(Φ_—_)，以及基于所述垂直分量(Φ_)的所述平均值(_η)和所述水平分量(Φ_)的所述平均值(Φ_—_η)来确定用于钻凿所述孔(21)的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，通过采用计算公式Φπ_=& &η2(Φ__，Φ Sinjean)，基于所述垂直分量(Φ sin>的所述平均值(Φ sin—_)和所述水平分量(Φ cos)的所述平均值(Φ_—π_)来确定用于钻凿所述孔(21)的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ)。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，确定用于钻凿所述孔(21)的所述钻凿单元(4)关于联系于所述凿岩钻车(I)的坐标系的原点(ORl)的旋转角度(Φ)。
10.一种凿岩钻车(1)，所述凿岩钻车(I)包括: 可移动载体(2); 至少一个钻臂(3); 至少一个钻凿单元(4)，所述钻凿单元(4)布置在所述钻臂(3)中，所述钻凿单元(4)包括进给梁(5 )和凿岩器(6 )，所述凿岩器(6 )被布置成能够借助于进给装置(22 )而在所述进给梁(5)上移动； 旋转机构(10),所述旋转机构(10)用于将所述钻凿单元(4)旋转到旋转角度(Φ)中； 至少一个存储单元(17)，所述存储单元(17)被构造用以存储用于钻凿待被挖掘的一轮孔的钻凿图案(14)，所述一轮孔用于岩洞； 至少一个控制单元(9)，所述控制单元(9)被构造用以经由所述旋转机构(10)将所述钻凿单元(4)控制到旋转角度(Φ )中，所述旋转角度执行针对所述一轮孔的所述钻凿图案(14)中的孔(21)而确定的位置(21’)和方向；和 至少一个存储单元(17)，所述存储单元(17)被构造用以存储所述钻凿单元(4)在钻凿所述待被挖掘的一轮孔中的每个孔(21)时执行的旋转角度， 其特征在于， 所述控制单元(9)被构造成基于与一个或多个先前钻凿的孔(21)有关地执行的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ)来确定用于钻凿所述孔(21)的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ)。
11.根据权利要求10所述的凿岩钻车(1)，其特征在于，所述控制单元(9)被构造成基于与钻凿先前钻凿的一轮或多轮孔中的一个或多个孔(21)有关地执行的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ)来确定用于钻凿所述孔(21)的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ)。
12.根据权利要求10或11所述的凿岩钻车(I)，其特征在于，所述凿岩钻车(I)的所述控制单元(9 )被构造成通过如下方式来确定用于钻凿所述孔(21)的所述钻凿单元(4 )的旋转角度(Φ): 从所述存储单元(17)中选择关于所述孔(21)的位置数据(21’)和关于与已经被钻凿的孔(21)关联的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ)的数据作为用于所述确定的初始数据，所述已经被钻凿的孔(21)由布置在与用于钻凿所述待被钻凿的孔(21)的所述钻凿单元(4)相同的钻臂(3)中的所述钻凿单元(4)钻凿； 确定在前一步骤中所选择的所述已经被钻凿的孔(21)和所述待被钻凿的孔(21)之间的距离；和 基于所述已经被钻凿的孔(21)和所述待被钻凿的孔(21)之间的所述距离，选择一个或多个已经被钻凿的孔(21)，这基于在所述一个或多个已经被钻凿的孔(21)的钻凿中执行的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ)，以确定用于钻凿所述待被钻凿的孔(4)的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ);和基于在所述一个或多个已经被钻凿的孔(21)的钻凿中执行的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ )来确定用于钻凿所述待被钻凿的孔(21)的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ )。
13.根据权利要求12所述的凿岩钻车(I)，其特征在于，所述凿岩钻车(I)的所述控制单元(9)被构造用以确定用于钻凿所述待被钻凿的孔(21)的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ)，以符合在最靠近所述待被钻凿的孔(21)的一个已经被钻凿的孔(21)的钻凿中执行的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ)。
14.根据权利要求12所述的凿岩钻车(1)，其特征在于，所述凿岩钻车(I)的所述控制单元(9)被构造用以确定用于钻凿所述待被钻凿的孔(21)的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ)，以符合在预定数目的、在距离上最靠近的已经被钻凿的孔(21)的钻凿中执行的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ)的平均值(Φ_)。
15.根据权利要求12所述的凿岩钻车(I)，其特征在于，所述凿岩钻车(I)的所述控制单元(9)被构造用以确定用于钻凿所述待被钻凿的孔(21)的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ )，以符合在处于不超过预定距离处的已经被钻凿孔(21)的钻凿中执行的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ)的平均值(Φ_)，或者，如果没有处于所述不超过预定距离处的已经被钻凿的孔(21)，则确定用于钻凿所述待被钻凿的孔(21)的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ)，以符合在最靠近的已经被钻凿的孔(21)的钻凿中执行的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ)。
16.根据权利要求14或15所述的凿岩钻车(I)，其特征在于，所述凿岩钻车(I)的所述控制单元(9)被构造成通过如下方式确定在所述已经被钻凿的孔(21)的钻凿中执行的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ)的平均值(Φπ_):将每个旋转角度(Φ)的值分成垂直分量(Φ_)和水平分量(Φ_)，确定所述垂直分量(Osin)的平均值(Osinjrean)和所述水平分量(Φ。。3)的平均值(Φ _—_)，以及基于所述垂直分量(Φ sin)的所述平均值(Φ sin—_)和所述水平分量(Φ_)的所述平均值(Φ_—π_)来确定用于钻凿所述孔(21)的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ)。
17.根据权利要求16所述的凿岩钻车(I)，其特征在于，所述凿岩钻车(I)的所述控制单元(9)被构造成通过使用计算公式Osin _n),基于所述垂直分量(Osin)的所述平均值(Osin—_)和所述水平分量(Φ_)的所述平均值(Φ_—_)来确定用于钻凿所述孔(21)的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ)。
18.根据权利要求10-17中的任一项所述的凿岩钻车(I),其特征在于,所述凿岩钻车(I)的所述控制单元(9 )被构造用以确定用于钻凿所述孔(21)的所述钻凿单元(4 )关于联系于所述凿岩钻车(I)的坐标系的原点(ORl)的旋转角度(Φ)。
全文摘要
当通过包括至少一个钻臂(3)和布置在所述钻臂(3)中的至少一个钻凿单元(4)的凿岩钻车(1)每次挖掘岩洞一圈时，按照针对一轮孔而设计的钻凿图案(14)钻凿该一轮孔中的孔(21)。为了钻凿每一个单孔(21)，所述钻凿单元(4)被控制到旋转角度(Φ)中，所述旋转角度(Φ)执行针对具体的一轮孔而设计的钻凿图案(14)中针对具体的孔(21)确定的位置(21')和方向。基于与一个或多个先前钻凿的孔(21)的钻凿有关地执行的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ)，确定用于钻凿所述孔(21)的所述钻凿单元(4)的旋转角度(Φ)。
文档编号E21B44/00GK103249904SQ201180057361
公开日2013年8月14日 申请日期2011年11月16日 优先权日2010年11月29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