发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种凿岩臂架、凿岩台车及凿岩臂架传感器校准方法，可通过检测棱镜的坐标计算主臂、辅臂和推进梁的位置变化，来对凿岩臂架传感器进行校准，能够降低校准误差、简化校准过程、提高凿岩臂架的定位精度。

为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种凿岩臂架，包括铰接在臂底座上的主臂、嵌套在主臂内部且可沿主臂伸缩的辅臂以及通过减速机连接于辅臂末端的推进梁，所述推进梁包括推进底座和能够沿推进底座进给的补偿梁；所述主臂和推进梁分别配置有各自的定位传感器，所述辅臂和补偿梁分别配置有各自的伸缩位移传感器，其特征在于，所述主臂上安装有第一棱镜和第二棱镜，所述辅臂上安装有第三棱镜；通过检测第一棱镜、第二棱镜和第三棱镜的坐标，能够对主臂定位传感器及辅臂伸缩位移传感器进行校准；

所述补偿梁上安装有第四棱镜和第五棱镜；通过检测第四棱镜和第五棱镜的坐标，能够对推进梁定位传感器及补偿梁伸缩位移传感器进行校准。

进一步的，所述主臂定位传感器包括主臂俯仰角度传感器和主臂摆动角度传感器。

进一步的，所述第一棱镜安装于主臂与臂底座的俯仰铰接轴处，且第一棱镜的中心与所述俯仰铰接轴同心设置；所述第二棱镜安装于主臂的末端，且第一棱镜和第二棱镜的中心均位于主臂的中心线上；所述第三棱镜位于主臂末端的第二棱镜同侧，且第三棱镜中心位于主臂中心线上，所述辅臂上第三棱镜的棱镜面与第一棱镜和第二棱镜的棱镜面等高。

进一步的，所述推进梁定位传感器包括推进梁俯仰角度传感器、推进梁摆动角度传感器和推进梁旋转角度传感器。

进一步的，所述第四棱镜和第五棱镜分别位于补偿梁底部两端，所述第四棱镜和第五棱镜等高且二者的中心连线与补偿梁平行。

进一步的，所述减速机包括第一减速机、第二减速机，所述第一减速机与辅臂连接，第一减速机的旋转轴与辅臂同轴，通过第一减速机能够驱动推进梁绕辅臂轴线方向旋转；所述第二减速机与推进底座铰接，第二减速机的旋转轴与第一减速机的旋转轴垂直，通过第二减速机能够驱动推进梁绕辅臂法线方向俯仰。

第二方面，本发明还提供了一种凿岩台车，包括钻机，还包括上述任一项所述的凿岩臂架，所述钻机安装于所述推进梁上。

第三方面，本发明还提供了一种凿岩臂架传感器校准方法，包括如下步骤：

将台车调平，利用全站仪建立一个与车体中心线平行的坐标系；

调整主臂的姿态及辅臂的伸缩位移量，利用全站仪检测第一棱镜、第二棱镜和第三棱镜在所述坐标系中的坐标，根据第一棱镜、第二棱镜和第三棱镜的坐标对主臂定位传感器和辅臂伸缩位移传感器进行校准；

调整推进梁的姿态，利用全站仪检测第四棱镜和第五棱镜的坐标，根据第四棱镜和第五棱镜的坐标对推进梁定位传感器和补偿梁伸缩位移传感器进行校准。

进一步的，所述主臂定位传感器包括主臂俯仰角度传感器和主臂摆动角度传感器；

根据第一棱镜、第二棱镜和第三棱镜的坐标对主臂定位传感器和辅臂伸缩位移传感器进行校准的方法包括：

驱动主臂上仰、右摆，辅臂不伸缩，根据测得的第一棱镜、第二棱镜和第三棱镜的坐标计算获取主臂上仰角度计算值、主臂右摆角度计算值；将主臂俯仰角度传感器和主臂摆动角度传感器显示值对应更改为主臂上仰角度计算值、主臂右摆角度计算值，将辅臂伸缩传感器置零；

驱动主臂下俯、左摆，辅臂伸缩一半，根据测得的第一棱镜、第二棱镜和第三棱镜的坐标计算获取主臂下俯角度计算值、主臂左摆角度计算值及辅臂伸缩位移计算值；将主臂俯仰角度传感器、主臂摆动角度传感器和辅臂伸缩传感器显示值对应更改为主臂下俯角度计算值、主臂左摆角度计算值及辅臂伸缩位移计算值；

将主臂俯仰角度归零、主臂摆动角度归零，辅臂全部伸缩出，根据测得的第一棱镜、第二棱镜和第三棱镜的坐标计算主臂俯仰角度零位偏差、主臂摆动角度零位偏差、辅臂伸缩位移计算值与辅臂伸缩位移传感器显示值偏差；

若主臂俯仰角度零位偏差/主臂摆动角度零位偏差不大于5%，则主臂俯仰角度传感器/主臂摆动角度传感器校准成功；若大于5%则重新调整主臂俯仰角度/主臂摆动角度，重新校准直至偏差不大于5%后将主臂俯仰角度传感器和主臂摆动角度传感器置零；

若辅臂伸缩位移计算值与辅臂伸缩位移传感器显示值偏差不大于5%，则辅臂位移传感器校准成功；若辅臂伸缩位移计算值与辅臂伸缩位移传感器显示值偏差大于5%，则将辅臂伸缩位移传感器显示值更改辅臂伸缩位移计算值。

进一步的，所述推进梁定位传感器包括推进梁俯仰角度传感器、推进梁摆动角度传感器和推进梁旋转角度传感器；

根据第四棱镜和第五棱镜的坐标对推进梁俯仰角度传感器、推进梁摆动角度传感器和补偿梁伸缩位移传感器进行校准的方法包括：

保持主臂俯仰、摆动零位，辅臂伸缩零位；

驱动推进梁上仰、右摆，补偿梁不伸缩，根据测得的第四棱镜和第五棱镜的坐标计算获取推进梁上仰角度计算值、推进梁右摆角度计算值；将推进梁俯仰角度传感器和推进梁摆动角度传感器显示值更改为推进梁上仰角度计算值、推进梁右摆角度计算值，将补偿梁伸缩传感器置零；

驱动推进梁下俯、左摆，补偿梁伸缩一半，根据测得的第四棱镜和第五棱镜的坐标计算获取推进梁下俯角度计算值、推进梁左摆角度计算值及推进梁伸缩位移计算值；将推进梁俯仰角度传感器和推进梁摆动角度传感器、补偿梁伸缩位移传感器显示值对应更改为推进梁下俯角度计算值、推进梁左摆角度计算值及推进梁伸缩位移计算值；

将推进梁俯仰归零、摆动归零，补偿梁全部伸出，根据测得的第四棱镜和第五棱镜的坐标计算推进梁俯仰角度零位偏差、推进梁摆动角度零位偏差、补偿梁伸缩位移计算值与补偿梁伸缩位移传感器显示值偏差；

若推进梁俯仰角度零位偏差/推进梁摆动零位偏差不大于5%，则推进梁俯仰角度传感器/推进梁摆动角度传感器校准成功；若推进梁俯仰角度零位偏差/推进梁摆动零位偏差大于5%则重新调整推进梁俯仰角度/推进梁摆动角度，重新校准直至偏差不大于5%后将推进梁俯仰角度传感器和推进梁摆动角度传感器置零；

若补偿梁伸缩位移计算值与补偿梁伸缩位移传感器显示值偏差不大于5%，则补偿梁伸缩位移传感器校准成功；若补偿梁伸缩位移计算值与补偿梁伸缩位移传感器显示值偏差大于5%，则将补偿梁伸缩位移传感器显示值更改为补偿梁伸缩位移计算值；

根据第四棱镜和第五棱镜的坐标对推进梁旋转角度传感器进行校准的方法包括：

保持主臂俯仰、摆动零位，辅臂伸缩零位，推进梁摆动零位、补偿梁伸缩零位，推进梁下俯90°；

将推进梁右旋且保证全站仪能够观测到第四棱镜和第五棱镜，根据全站仪测得的第四棱镜和第五棱镜的坐标计算获取推进梁右旋角度计算值；将推进梁旋转角度传感器显示值更改为推进梁右旋角度计算值；

将推进梁左旋且保证全站仪能够观测到第四棱镜和第五棱镜，根据全站仪测得的第四棱镜和第五棱镜的坐标计算获取推进梁左旋角度计算值；将推进梁旋转传感器显示值更改为推进梁左旋角度计算值；

将推进梁旋转归零，根据全站仪测得的第四棱镜和第五棱镜的坐标计算推进梁实际角度偏差；若推进梁实际角度偏差不大于5%，则推进梁旋转角度传感器校准成功；若推进梁实际角度偏差大于5%则重新调整推进梁旋转角度，重新校准直至推进梁实际角度偏差不大于5%后，将推进梁旋转传感器置零。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

本发明提出了一种凿岩臂架、凿岩台车及凿岩臂架传感器校准方法，臂架上特定位置按要求分别安装了不同数量的棱镜，按照规定的校准顺序及方法，通过依次改变臂架姿态能够实现多个传感器同时校准，方法简单、快速，校准精度高。在凿岩臂架结构中，臂架上特定位置安装了棱镜，主臂两个棱镜的中心均位于主臂中心线上，辅臂棱镜位于主臂棱镜同侧且棱镜中心位于主臂中心线上；补偿梁上两个棱镜位于梁底部两端，棱镜中心连线与补偿梁平行；主臂上两个棱镜面与辅臂上的棱镜面等高，补偿梁底部的两个棱镜面等高。

在凿岩臂架传感器校准方法中，按照主臂俯仰、主臂摆动、辅臂伸缩传感器同时校准，推进梁俯仰、推进梁摆动、补偿梁伸缩同时校准，推进梁旋转最后校准的顺序进行传感器校准；传感器校准时，将已校准传感器所在臂架按要求设置一个特定的姿态，然后将本次校准的传感器依次设置两个特定的姿态进行棱镜位置的测量、计算，最后将本次校准的传感器设置一个特定的姿态，通过棱镜计算的数值及传感器显示数值进行对比、验算，从而对该传感器进行校准。本技术方案描述的凿岩臂架及传感器校准方法能够在臂架出厂调试前、台车重新组装后、传感器更换后、臂架维修及工作一段时间后等原因，均需要对臂架传感器进行校准时，快速、简单、易于实施的进行校准，校准精度高、校准人员操作要求低，利于实际工程应用，保证臂架自动定位精度。