权利要求

1.一种露天钻机控制系统，其中露天钻机包含凿岩机、钻杆和连接套，所述凿岩机转动连接于所述钻杆，所述相邻两根钻杆之间通过连接套转动连接，所述露天钻机控制系统包括：

孔深传感器，用于采集当前孔的状态信息;

执行装置，用于根据输入的电信号实现所述钻杆与钻杆之间的拆卸或连接;

其特征在于：

所述露天钻机控制系统还包括：

控制装置，用于根据所述孔深传感器发送的控制信号向所述执行装置发送控制信号以对所述执行装置实现控制。

2.根据权利要求1所述的露天钻机控制系统，其特征在于：

所述露天钻机还包括扶钎器，所述扶钎器设置于所述钻杆的一侧以使所述钻杆在沿其轴线方向进行移动时对钻杆的移动方向进行辅助;

所述执行装置包含：

扶钎器电磁阀，用于根据输入的电信号实现扶钎器的张开与闭合;

其中，所述控制装置根据所述孔深传感器发送的控制信号向所述扶钎器电磁阀发送控制信号。

3.根据权利要求1所述的露天钻机控制系统，其特征在于：

所述执行装置还包括：

凿岩机转动电磁阀，用于根据输入的电信号实现凿岩机的转动;

其中，所述控制装置根据所述孔深传感器发送的控制信号向所述凿岩机转动电磁阀发送控制信号。

4.根据权利要求1所述的露天钻机控制系统，其特征在于：

所述执行装置还包括：

凿岩机移动电磁阀，用于根据输入的电信号实现凿岩机在所述露天钻机的推进梁上移动;

其中，所述控制装置根据所述孔深传感器发送的控制信号向所述凿岩机移动电磁阀发送控制信号。

5.根据权利要求1所述的露天钻机控制系统，其特征在于：

所述露天钻机还包含机械手，所述机械手设置于所述钻杆的一侧;

其中，所述执行装置还包含：

机械手张紧电磁阀，用于根据输入的电信号实现所述机械手对所述钻杆的抓握;

机械手移动电磁阀，用于根据输入的电信号实现所述机械手进行移动;

其中，所述控制装置根据所述孔深传感器发送的控制信号向所述机械手张紧电磁阀和\或机械手移动电磁阀发送控制信号。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的露天钻机控制系统，其特征在于：

所述露天钻机控制系统还包括：

交互装置，用于供用户操作以实现人机交互操作;

其中，所述控制装置根据所述交互装置发送的控制信号向所述孔深传感器和\或所述执行装置发送控制信号。

7.根据权利要求6所述的露天钻机控制系统，其特征在于：

所述交互装置包括：

第一交互模块，用于供用户操作以实现所述露天钻机控制系统的激活;

其中，所述控制装置根据所述第一交互模块发送的控制信号向所述孔深传感器和\或所述执行装置发送控制信号。

8.根据权利要求7所述的露天钻机控制系统，其特征在于：

所述交互装置还包括：

第二交互模块，用于向用户提供所述露天凿岩及控制系统的作业信息;

其中，所述控制装置根据所述孔深传感器发送的控制信号向所述第二交互模块发送控制信号。

9.一种露天钻机，其特征在于：包含如权利要求1至8任意一项所述的露天钻机控制系统。

10.一种露天钻机控制方法，所述露天钻机包含：

孔深传感器，用于采集当前钻头的位置;

执行装置，用于根据输入的电信号实现所述钻杆与钻杆之间的拆卸或连接;

控制装置，用于根据所述孔深传感器发送的控制信号向所述执行装置发送控制信号以对所述执行装置实现控制;

第一交互模块，用于供用户操作以实现所述露天钻机控制系统的激活;

第二交互模块，用于向用户提供所述露天凿岩及控制系统的作业信息;

其中，所述露天钻机控制方法包括：

响应于所述孔深传感器传输的控制信号，获取当前孔深的信息;

判断当前孔深是否大于等于目标孔深;

如果是则向执行装置发送拆杆的控制信号。

11.根据权利要求10所述的露天钻机控制方法，其特征在于：

所述露天钻机控制方法还包括：

响应于所述孔深传感器传输的控制信号，获取当前孔深的信息;

判断当前孔深是否大于等于目标孔深;

如果否是则向执行装置发送凿岩的控制信号。

12.根据权利要求10或11所述的露天钻机控制方法，其特征在于：

所述露天钻机控制方法还包括：

响应于所述孔深传感器传输的控制信号，获取当前孔深的信息;

判断当前孔深是否小于2米;

如果是则向所述第二交互装置发送交互信息以提醒用户不启用所述露天钻机控制系统;如果否则判断当前孔深是否大于等于目标孔深;

如果是则向执行装置发送拆杆的控制信号;

如果否是则向执行装置发送凿岩的控制信号。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及工程机械技术领域，更具体地说，涉及一种露天钻机及其控制系统、方法。

背景技术

[0002]露天凿岩设备实际打孔过程中的操作包括：首先是定位，操作手需要将机器以及钻头定位至目标位置。定位完成之后，要进行的就是该孔的打孔过程，打孔过程包含：开孔、凿岩、洗孔、接杆以及拆杆等步骤。

[0003]现有技术中，操作人员需要观察钻机工作情况，手动进行以上打孔过程的操作。操作人员依靠经验来完成打孔过程会使得打孔作业高度依赖人力的经验，需要对操作手进行培训，操作手不熟练操作时，会降低作业的效率，操作手出现错误操作时，可能会出现意外的情况。并且一个操作手最多只能控制一台钻机，增加了人力成本。同时，由于每个操作手的作业习惯是不一样的，实际打孔质量也会有些差别，不容易实现标准化。

发明内容

[0004]本申请的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本申请的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。

[0005]本申请的一些实施例提出了一种露天钻机及其控制系统、方法，来解决以上背景技术部分提到的技术问题。

[0006]作为本申请的第一方面，本申请的一些实施例提供了一种露天钻机控制系统，其中露天钻机包含凿岩机、钻杆和连接套，所述凿岩机转动连接于所述钻杆，所述相邻两根钻杆之间通过连接套转动连接，所述露天钻机控制系统包括：孔深传感器，用于采集当前孔的状态信息;执行装置，用于根据输入的电信号实现所述钻杆与钻杆之间的拆卸或连接;所述露天钻机控制系统还包括：控制装置，用于根据所述孔深传感器发送的控制信号向所述执行装置发送控制信号以对所述执行装置实现控制。

[0007]进一步的，所述露天钻机还包括扶钎器，所述扶钎器设置于所述钻杆的一侧以使所述钻杆在沿其轴线方向进行移动时对钻杆的移动方向进行辅助;

[0008]所述执行装置包含：

[0009]扶钎器电磁阀，用于根据输入的电信号实现扶钎器的张开与闭合;

[0010]其中，所述控制装置根据所述孔深传感器发送的控制信号向所述扶钎器电磁阀发送控制信号。

[0011]进一步的，所述执行装置还包括：

[0012]凿岩机转动电磁阀，用于根据输入的电信号实现凿岩机的转动;

[0013]其中，所述控制装置根据所述孔深传感器发送的控制信号向所述凿岩机转动电磁阀发送控制信号。

[0014]进一步的，所述执行装置还包括：

[0015]凿岩机移动电磁阀，用于根据输入的电信号实现凿岩机在所述露天钻机的大臂上移动;

[0016]其中，所述控制装置根据所述孔深传感器发送的控制信号向所述凿岩机移动电磁阀发送控制信号。

[0017]进一步的，所述露天钻机还包含机械手，所述机机械手设置于所述钻杆的一侧;

[0018]其中，所述执行装置还包含：

[0019]机械手张紧电磁阀，用于根据输入的电信号实现所述机械手对所述钻杆的抓握;

[0020]机械手移动电磁阀，用于根据输入的电信号实现所述机械手进行移动;

[0021]其中，所述控制装置根据所述孔深传感器发送的控制信号向所述机械手张紧电磁阀和\或机械手移动电磁阀发送控制信号。

[0022]进一步的，所述露天钻机控制系统还包括：

[0023]交互装置，用于供用户操作以实现人机交互操作;

[0024]其中，所述控制装置根据所述交互装置发送的控制信号向所述孔深传感器和\或所述执行装置发送控制信号。

[0025]进一步的，所述交互装置包括：

[0026]第一交互模块，用于供用户操作以实现所述露天钻机控制系统的激活;

[0027]其中，所述控制装置根据所述第一交互模块发送的控制信号向所述孔深传感器和\或所述执行装置发送控制信号。

[0028]进一步的，所述交互装置还包括：

[0029]第二交互模块，用于向用户提供所述露天凿岩及控制系统的作业信息;

[0030]其中，所述控制装置根据所述孔深传感器发送的控制信号向所述第二交互模块发送控制信号。

[0031]作为本申请的第二方面，本申请的一些实施例提供了一种露天钻机，包含上述的露天钻机控制系统。

[0032]作为本申请的第三方面，本申请的一些实施例提供了一种露天钻机控制方法，所述露天钻机包含：

[0033]孔深传感器，用于采集当前孔的状态信息;

[0034]执行装置，用于根据输入的电信号实现所述钻杆与钻杆之间的拆卸或连接;

[0035]控制装置，用于根据所述孔深传感器发送的控制信号向所述执行装置发送控制信号以对所述执行装置实现控制;用于根据所述孔深传感器发送的控制信号，根据这个信号计算当前孔位的状态，然后控制器会向所述执行装置发送控制信号以对所述执行装置实现控制。

[0036]第一交互模块，用于供用户操作以实现所述露天钻机控制系统的激活;

[0037]第二交互模块，用于向用户提供所述露天凿岩及控制系统的作业信息;

[0038]其中，所述露天钻机控制方法包括：

[0039]响应于所述孔深传感器传输的控制信号，获取当前孔深的信息;

[0040]判断当前孔深是否大于等于目标孔深;

[0041]如果是则向执行装置发送拆杆的控制信号。

[0042]进一步的，所述露天钻机控制方法还包括：

[0043]响应于所述孔深传感器传输的控制信号，获取当前孔深的信息;

[0044]判断当前孔深是否大于等于目标孔深;

[0045]如果否是则向执行装置发送凿岩的控制信号。

[0046]进一步的，所述露天钻机控制方法还包括：

[0047]响应于所述孔深传感器传输的控制信号，获取当前孔深的信息;

[0048]判断当前孔深是否小于2米;

[0049]如果是则向所述第二交互装置发送交互信息以提醒用户不启用所述露天钻机控制系统;

[0050]如果否则判断当前孔深是否大于等于目标孔深;

[0051]如果是则向执行装置发送拆杆的控制信号;

[0052]如果否是则向执行装置发送凿岩的控制信号。

[0053]采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

[0054]本发明的一种露天钻机及其控制系统、方法是实现数字矿山，无人矿山中非常重要的一环，后续搭载自动定位和自动行走，可以实现真正的无人化操作。并且通过程序设定，统一和优化作业过程，实现标准化的作业。

附图说明

[0055]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

[0056]另外，贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，元件和元素不一定按照比例绘制。

[0057]图1是根据本申请一种实施例的露天钻机控制系统的架构图;

[0058]图2是根据本申请一种实施例的露天钻机控制方法的步骤图;

[0059]示意图中的标号说明：

[0060]100、孔深传感器;

[0061]200、控制装置;

[0062]300、执行装置;310、扶钎电磁阀;320、凿岩机转动电磁阀;330、凿岩机移动电磁阀;340、机械手张紧电磁阀;350、机械手移动电磁阀;

[0063]400、交互装置;410、第一交互模块;420、第二交互模块。

具体实施方式

[0064]下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

[0065]另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0066]需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

[0067]需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

[0068]本公开实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。

[0069]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

[0070]如图1所示，本申请的一个实施例的一种露天钻机主要包括凿岩机、钻杆、钻杆库，机械手和连接套。

[0071]具体而言，凿岩机的一侧连接着钻杆的一端，钻杆的另一端通过连接套连接另一根钻杆，凿岩机带动钻杆进行转动、冲击以及推进进而带动钻杆上的钻头进行凿岩作业，在凿岩过程中，为了保证钻杆在其轴线方向上的笔直度，在钻杆的侧方还设有扶钎器，扶钎器可以加紧和松开以对钻杆进行辅助。当露天钻机凿岩完成时需要将连接在一起钻杆进行拆卸，在钻杆的一侧设有钻杆库，钻杆库中固定安放有多个钻杆，在拆卸钻杆时，由设置在钻杆一侧的机械手将钻杆抓紧并移动至钻杆库中。

[0072]现有技术中，凿岩过程中的开孔、凿岩、洗孔、接杆以及拆杆均有人工来完成，就拆杆而言，操作人员需要先根据经验判断打孔已经完成需要拆杆，先进行震杆，震杆时间由操作人员自行判断，进而再开启凿岩机使得钻杆进行冲击以及吹风以使各个钻杆之间的螺纹连接状态变松，进而再控制机械手抓取钻杆配合凿岩机在正反转对钻杆进行拆除，在实际操作过程中十分的依赖操作人员的经验且效率较为低下。

[0073]在一个可实现的实施例中，本申请中的露天钻机控制方法则利用机器代替人工去完成拆杆等一系列的操作，以实现标准化且提高效率。

[0074]具体而言，露天钻机控制系统包括：孔深传感器100，用于采集当前孔的状态信息;执行装置300，用于根据输入的电信号实现所述钻杆与钻杆之间的拆卸或连接;所述露天钻机控制系统还包括：控制装置200，用于根据所述孔深传感器100发送的控制信号向所述执行装置300发送控制信号以对所述执行装置300实现控制。

[0075]孔深传感器100为编码器，其设置于露天钻机的推进梁顶部，可用于计算钻头进入钻孔的孔深，即可根据编码器的数据计算出目标钻孔的实际孔深。编码器采集到当前孔的孔深后将孔深数据发送至控制装置200，控制装置200为PLC，其中控制装置200能够接收和发送控制信号至孔深传感器100以收集当前钻孔的实际孔深。控制装置200根据所述孔深传感器100发送的控制信号向所述执行装置300发送控制信号以对所述执行装置300实现控制，执行装置300具体实行凿岩、接杆、拆杆的具体动作。

[0076]具体而言，所述执行装置300包含扶钎器电磁阀310，用于根据输入的电信号实现扶钎器的张开与闭合;其中，所述控制装置200根据所述孔深传感器100发送的控制信号向所述扶钎器电磁阀310发送控制信号。扶钎器电磁阀310能够接收控制信号进而实现扶钎器的开启和闭合，扶钎器电磁阀310接收控制装置200发送的控制信号进而实现扶钎器的开启和闭合。

[0077]执行装置300还包括凿岩机转动电磁阀320，用于根据输入的电信号实现凿岩机的转动;其中，所述控制装置200根据所述孔深传感器100发送的控制信号向所述凿岩机转动电磁阀320发送控制信号。凿岩机移动电磁阀330，用于根据输入的电信号实现凿岩机在所述露天钻机的推进梁上移动;其中，所述控制装置200根据所述孔深传感器100发送的控制信号向所述凿岩机移动电磁阀330发送控制信号。凿岩机转动电磁阀320接收到控制信号后使得凿岩机进行正向转动和反向转动，凿岩机移动电磁阀330接收到控制信号后使得凿岩机在推进梁上进行移动。

[0078]在一个具体的实施方式中，露天钻机还包含机械手，所述机机械手设置于所述钻杆的一侧;其中，所述执行装置300还包含：机械手张紧电磁阀340，用于根据输入的电信号实现所述机械手对所述钻杆的抓握;机械手移动电磁阀350，用于根据输入的电信号实现所述机械手进行移动;其中，所述控制装置200根据所述孔深传感器100发送的控制信号向所述机械手张紧电磁阀340和\或机械手移动电磁阀350发送控制信号。

[0079]机械手张紧电磁阀340接收控制装置200发送的控制信号进而实现抓紧和张开的动作，机械手移动电磁阀350接收控制信号后实现从钻杆库移动至钻杆处(凿岩中心)和从钻杆处(凿岩中心)移动至钻杆库中。

[0080]在机械手上还设有压力传感器，控制装置200根据压力传感器的数值变化进而判断此时机械手中是否有钻杆。在钻杆库中的钻杆固定位也设有压力传感器，控制装置200根据压力传感器的数值变化进而判断此时钻杆库中的钻杆固定位是否已经全部被占满。

[0081]在一个具体的实施方式中，露天钻机控制系统还包括：交互装置400，用于供用户操作以实现人机交互操作;其中，所述控制装置200根据所述交互装置400发送的控制信号向所述孔深传感器100和\或所述执行装置300发送控制信号。所述交互装置400包括第一交互模块410，用于供用户操作以实现所述露天钻机控制系统的激活;其中，所述控制装置200根据所述第一交互模块410发送的控制信号向所述孔深传感器100和\或所述执行装置300发送控制信号。所述交互装置400还包括第二交互模块420，用于向用户提供所述露天凿岩及控制系统的作业信息。其中，所述控制装置200根据所述孔深传感器100发送的控制信号向所述第二交互模块420发送控制信号。

[0082]交互装置400主要用于提供一个人机交互界面，以便于用户对数据设置，同时也将控制装置200接收到各种数据向用户进行反馈。作为一种具体方案，交互装置400可以采用一个具有处理芯片和存储器的触摸显示器，触摸显示器的触摸屏即可以用来显示也可以供用户通过触摸输入数据，用户在操作室内通过操作触摸屏上的指令即可实现人机交互。采用触摸屏作为交互模块的载体，提高了人车交互智能化程度，减少了操作难度。

[0083]具体而言，第一交互模块410为激活露天钻机控制系统的按钮，当用户触控按钮后，第一交互模块410则向控制装置200发送一个控制信号，控制装置200则开始采集孔深信号进而再进行后续操作。第二交互模块420用来显示露天钻机控制系统的作业信息。

[0084]如图1和图2所示，在一个具体的实施方式中，本申请提供了一种露天钻机控制方法，所述露天钻机包含上述的孔深传感器100，用于采集当前孔的状态信息;执行装置300，用于根据输入的电信号实现所述钻杆与钻杆之间的拆卸或连接;控制装置200，用于根据所述孔深传感器100发送的控制信号向所述执行装置300发送控制信号以对所述执行装置300实现控制;第一交互模块410，用于供用户操作以实现所述露天钻机控制系统的激活;第二交互模块420，用于向用户提供所述露天凿岩及控制系统的作业信息。

[0085]所述露天钻机控制方法包括：

[0086]S100、响应于所述孔深传感器100传输的控制信号，获取当前孔深的信息。

[0087]S200、判断当前孔深是否小于2米。

[0088]S300、如果是则向所述第二交互装置400发送交互信息以提醒用户不启用所述露天钻机控制系统。

[0089]S400、如果否则判断当前孔深是否大于等于目标孔深。

[0090]S500、如果是则向执行装置发送拆杆的控制信号。

[0091]S600、如果否是则向执行装置发送凿岩的控制信号。

[0092]具体而言，操作人员可以在任意状态下通过第一交互装置400激活露天钻机控制系统，进而控制装置200开始执行露天钻机控制方法，在步骤S100、S200、S300中，控制装置200接收孔深传感器100传输的孔深信号信息，进而得知了当前的实际孔深，控制装置200判断实际孔深是否小于2米，当发现实际孔深小于2米时，则控制装置200向第二交互装置400发送显示信息并提醒用户建议不启用露天钻机控制系统进行控制，原因在于当前孔深小于单杆的长度，此时由操作人员直接执行凿岩任务效率最高。当实际孔深大于2米时，此时控制装置200再进行打孔过程是否已经完成，即进入步骤S400和步骤S500，控制装置200判断当前孔深与目标孔深的对比，若当前孔深大于目标孔深则判定凿岩完成，此时则需要进行拆杆作业。

[0093]更具体而言，拆杆作业的具体流程如下：

[0094]以两个钻杆为例，靠近凿岩机的钻杆称为一号钻杆，另一根钻杆为二号钻杆，二号钻杆的连接套与一号钻杆远离凿岩机的一端螺纹连接。控制装置200控制凿岩机先进行震杆操作使得一号钻杆、二号钻杆之间的连接变松，此时控制装置200控制凿岩机将一号钻杆和二号钻杆朝凿岩的反方向移动，移动至二号钻杆的连接套经过扶钎器时停止，控制装置200控制扶钎器电磁阀310对二号钻杆的扶钎器进行夹紧。同时，控制装置200采集机械手压力传感器是数据以判断此时机械手上是否有钻杆，若此时机械手上有钻杆则控制装置200向机械手移动电磁阀350发送控制信号使得机械手将手中的钻杆移动至钻杆库中，当机械手上没有钻杆后再移动至凿岩中心，控制装置200向机械手张紧电磁阀340发送控制信号使得机械手将一号钻杆抓紧。进而控制装置200再向凿岩机转动电磁阀320发送控制信号使得凿岩机进行转动，由于一号钻杆此时无法转动，故而凿岩机与一号钻杆能够拧紧。控制装置200再向机械手张紧电磁阀340发送控制信号使得机械手松开，凿岩机和一号钻杆再进行转动，由于二号钻杆此时被扶钎器加紧无法发生转动，故而一号钻杆与二号钻杆分开，机械手张紧电磁阀340控制机械手再次将一号钻杆抓紧，凿岩机再反转使得凿岩机与一号钻杆分开，此时机械手抓着一号钻杆移动至钻杆库中，至此，一号钻杆被完全拆卸。

[0095]拆完了一号钻杆那再对二号钻杆进行拆除，凿岩机移动至二号钻杆的连接套处，凿岩机转动使得凿岩机与二号钻杆连接，而后松开扶钎器，凿岩机将二号钻杆移动至一号钻杆被拆卸的位置，机械手移动至凿岩中心对二号钻杆进行抓紧，凿岩机转动使得二号钻杆与凿岩机分开，机械手再带动二号钻杆移动至钻杆库，至此，拆杆动作完成。

[0096]以上描述仅为本公开的一些较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开的实施例中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开的实施例中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

说明书附图(2)