一种基于磁钉的井下锚孔定位装置及方法
阅读说明：本技术 一种基于磁钉的井下锚孔定位装置及方法 (Underground anchor hole positioning device and method based on magnetic nail ) 是由 邢军伟 李艳 曾劲松 田钊 赵孟轩 焦博 杨洁 刘国宁 于 2021-07-09 设计创作，主要内容包括：一种基于磁钉的井下锚孔定位装置,包括门型支架,所述门型支架上设有成排的锚孔,所述门型支架上设有定位条,定位条上刻有多个阵列排布的磁性凹槽作为磁钉；所述定位装置包括锚杆钻机和位置检测装置,所述位置检测装置包括磁感应传感器和定位支架,所述定位支架包括连接杆以及设置在连接杆一端的卡槽,所述卡槽内安装有磁感应传感器,所述磁感应传感器和锚杆钻机分别与工控机通信连接；所述卡槽卡在定位条两侧,与定位条滑动连接,连接杆的另一端与锚杆钻机固定连接。本发明通过磁感应传感器与磁钉结合的方式,可以快速准确的捕捉锚孔的位置信息,从而提高设备的工作效率,同时可以降低维修成本,延长了使用寿命。(A magnetic nail-based underground anchor hole positioning device comprises a portal bracket, wherein rows of anchor holes are formed in the portal bracket, a positioning strip is arranged on the portal bracket, and a plurality of magnetic grooves which are arranged in an array are carved on the positioning strip and are used as magnetic nails; the positioning device comprises an anchor rod drilling machine and a position detection device, the position detection device comprises a magnetic induction sensor and a positioning support, the positioning support comprises a connecting rod and a clamping groove arranged at one end of the connecting rod, the magnetic induction sensor is arranged in the clamping groove, and the magnetic induction sensor and the anchor rod drilling machine are respectively in communication connection with an industrial personal computer; the clamping grooves are clamped on two sides of the positioning strips and are in sliding connection with the positioning strips, and the other ends of the connecting rods are fixedly connected with the anchor rod drilling machine. According to the invention, the position information of the anchor hole can be quickly and accurately captured by combining the magnetic induction sensor and the magnetic nail, so that the working efficiency of the equipment is improved, the maintenance cost can be reduced, and the service life is prolonged.)
技术领域
本发明涉及定位技术领域，特别是涉及一种基于磁钉的井下锚孔定位装置及方法。
背景技术
矿领域的开采主要以地下开采为主，需要在井下开掘大量巷道，为减少围岩的移动，使巷道断面不致过度缩小，同时防止已散离和破坏的围岩掉落以保证开采过程中巷道结构的安全性，需要在矿井巷道中安装支架来保护工作人员，而安装支架时需要对支架上的固定孔进行定位来安装锚杆，它可以有效提升支固结构的支撑性能。在锚杆的施工安装过程中，需要将锚杆精准地插入锚孔中，各锚杆之间的间距也要控制得当以保证巷道整体结构受力均匀。然而，传统的锚孔定位及锚杆插入方式基本都是靠人工进行测量的，耗时耗力，效率很低。因此，设计一种煤矿井下支架锚孔的定位装置及方法将会对提高施工效率以及提升井下工作安全性具有重要意义。
发明内容
为解决上述问题，提供一种基于磁钉的井下锚孔定位装置及方法。
本发明的目的是以下述方式实现的：
一种基于磁钉的井下锚孔定位装置，包括门型支架，所述门型支架上设有成排的锚孔，所述门型支架上设有定位条，定位条上刻有多个阵列排布的磁性凹槽作为磁钉；所述定位装置包括锚杆钻机和位置检测装置，所述位置检测装置包括磁感应传感器和定位支架，所述定位支架包括连接杆以及设置在连接杆一端的卡槽，所述卡槽内安装有磁感应传感器，所述磁感应传感器和锚杆钻机分别与工控机通信连接；所述卡槽卡在定位条两侧，与定位条滑动连接，连接杆的另一端与锚杆钻机固定连接。
所述磁性凹槽为装有磁性材料的凹槽，所述磁性材料为固态磁粉。
所述定位条上的磁性凹槽的深度，宽度均相同。
所述定位条与每排锚孔平行排列，两者间距与位置检测装置和锚杆钻机间的距离相同。
所述磁性凹槽分为两种，分别为N极磁性凹槽和S极磁性凹槽。
一种基于磁钉的井下锚孔定位方法，所述方法包括如下步骤：
S1：一种基于二维阵列定位的编码方式：门型支架上的定位条上刻有凹槽，凹槽内装填有磁性材料，形成磁性凹槽，磁性凹槽分为两种，N极磁性凹槽和S极磁性凹槽，每一种极性的凹槽，对应着一种符号，磁性凹槽以多个阵列排布的方式组成磁钉，每个磁钉都有各自的编号，磁钉与锚孔的位置一一对应，用来确定位孔的位置。
S2：在检测过程中，当磁感应传感器检测到磁极时，说明位置检测装置检测到磁钉，磁感应传感器将信号发送给工控机，工控机发送信号给锚杆钻机进行打孔，位置检测装置与锚杆钻机会同时停下，此时锚杆正上方就是锚孔的位置，显示器上会显示当前磁钉的编号，同时锚杆钻机会将锚杆插入锚孔，完成此次作业，然后位置检测装置与锚杆钻机继续前进，寻找下一个位置。
所述每个磁钉都有各自的编号具体为：N极磁性凹槽用“0”表示，S极磁性凹槽用“1”表示，四个磁性凹槽以2X2的阵列方式组合成为一个二维阵列作为磁钉，每两个磁钉之间相距一定间隔，按二进制数字编码编译两种磁性凹槽，磁钉与锚孔的位置一一对应，用来确定位孔的位置。
本发明的有益效果：本发明提供的一种基于磁钉的井下锚孔定位装置及方法，有效的改善了煤矿井下的锚孔定位精度问题，通过磁感应传感器与磁钉结合的方式，提出一种高精度的定位装置及方法，可以快速准确的捕捉锚孔的位置信息，从而提高设备的工作效率，同时可以降低维修成本，延长了使用寿命。
附图说明
图1是本发明的定位装置结构示意图。
图2是本发明的定位装置的平面展开示意图。
图3是本发明的磁感应传感器与工控机的示意图。
图4为本发明中定位支架的结构示意图。
其中1-门型支架；2-定位条；3-磁感应传感器；4-定位支架；5-锚杆钻机；6-锚孔；7-磁钉；8-工控机。 。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
应该指出，以下详细说明都是例式性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的技术含义相同。
实施例：
如图1、图2、图3和图4所示，本例提出一种基于磁钉的井下锚孔定位装置及方法，用于矿井里门型支架上锚孔的快速精确定位，该装置包括：门型支架1、锚杆钻机5、位置检测装置 和工控机8，所述位置检测装置包括磁感应传感器3与定位支架4，定位支架4包括连接杆以及设置在连接杆一端的卡槽，所述卡槽内安装有磁感应传感器3，门型支架1上设置有定位条2，定位条2上刻有多个2X2的磁性凹槽作为磁钉7；所述磁传感器3安装在定位支架4上；所述磁感应传感器和锚杆钻机分别与工控机通信连接，工控机8的显示器显示锚孔的位置编号信息；所述卡槽卡在定位条两侧，与定位条滑动连接，连接杆的另一端与锚杆钻机固定连接。
优选的，锚杆钻机上设置一个定位支架卡槽，将定位支架的下端插在定位支架卡槽里固定，固定后，定位支架的连接杆和锚杆平行；本发明中的锚杆钻机为现有技术，可采用MYT-125/330型号的锚杆钻机。
优选地，磁感应传感器3均匀安装在定位支架4的中间，两者固定连接。
优选地，上述定位条2上的磁性凹槽的深度，宽度均相同，每个2X2的磁性凹槽作为磁钉7，相邻两磁钉7的间距可根据磁感应传感器3测量精度做适当调整。
优选地，上述磁性材料为固态磁粉，利用激光沉积将磁粉沉积在凹槽中。
优选地，上述定位条2与每排锚孔6平行排列，两者间距与位置检测装置和锚杆钻机5间的距离相同，确保准确定位。
优选地，上述定位支架4 会卡定位条2的两侧，检测时，定位支架4被锚杆钻机推动着随锚杆钻机移动，此时定位支架4上端沿着定位条2的两侧滑动。
一种基于磁钉的井下锚孔定位方法，包括如下步骤：
（1）、一种基于二维阵列定位的编码方式：门型支架1上的定位条上刻有凹槽，凹槽内装填有磁性材料，形成磁性凹槽，磁性凹槽分为两种，N极磁性凹槽和S极磁性凹槽，每一种极性的凹槽，对应着一种字符，四个磁性凹槽以2X2的阵列方式组成磁钉，每个磁钉7都有各自的编号，磁钉7与锚孔6的位置一一对应，用来确定位孔的位置。
（2）、在检测过程中，当四个磁感应传感器3同时检测到磁极时，说明位置检测装置检测到磁钉7，磁感应传感器将信号发送给工控机，工控机发送信号给锚杆钻机进行打孔，位置检测装置与锚杆钻机5会同时停下，此时锚杆正上方就是锚孔6的位置，工控机8的显示器上会显示当前磁钉7的编号，同时锚杆钻机5会将锚杆插入锚孔6，完成此次作业，然后位置检测装置与锚杆钻机5继续前进，寻找下一个位置。
进一步的，磁钉的编号方式：门型支架上的定位条上刻有凹槽，定位条最大行程为3000mm，凹槽内装填有磁性材料，形成磁性凹槽，磁性凹槽分为两种，N极磁性凹槽和S极磁性凹槽，每一种极性的凹槽对应着一种符号，N极磁性凹槽用“0”表示，S极磁性凹槽用“1”表示，四个磁性凹槽以2X2的阵列方式组合成为一个二维阵列作为磁钉，每两个磁钉之间相距600mm，按二进制数字编码编译两种磁性凹槽，磁钉与锚孔的位置一一对应，用来确定位孔的位置。如第一个磁钉位置是由4个N极磁性凹槽组成，对应的编号为0000，当磁传感器3检测到1号标记时，会检测到左上“N”，右上“N”，左下“N”，右下“N”，对应符号为左上“0”，右上“0”，左下“0”，右下“0”，对应的编号为则会显示在工控机显示器上，当检测装置移动到第二个磁钉时，磁传感器3会检测到3个N极磁性凹槽和1个S极磁性凹槽，即检测到左上“N”，右上“N”，左下“N”，右下“S”，对应符号为左上“0”，右上“0”，左下“0”，右下“1”，显示器上会显示 。每当磁感应传感器3检测到一个磁钉7，4个磁感应传感器由于都是同一磁极，4个磁感应传感器会根据收到的吸引力或排斥力不同导致检测到的感应电流会发生改变 ，依照电流的不同，可得到每个磁钉7里四个凹槽对应的数字编号，按检测到的数字编号排序，工控机显示器即可显示该锚孔6的编号信息；并且保证每个锚孔6都有唯一的一个编号与之对应，实现快速和精确定位。
本发明提供的一种基于磁钉的井下锚孔定位装置及方法，有效的改善了煤矿井下的锚孔定位精度问题，通过磁感应传感器与磁钉结合的方式，提出一种高精度的定位装置及方法，可以快速准确的捕捉锚孔的位置信息，从而提高设备的工作效率，同时可以降低维修成本，延长了使用寿命。
以上所述，仅是一种基于二维磁阵列的孔测量定位装置及方法的一种实施例而已并没有对该技术做出任何技术范围限制，只要是根据本技术实质对以上实施例所作的任何微小的修改、修饰、同等变化，均属于本技术方案保护范围内。