用于控制沖擊式鉆鑿過程的布置的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及作業機械，并且更具體地，涉及控制作業機械上的沖擊式鉆鑿過程。
【背景技術】
[0002]當將孔鉆鑿到巖石中時，鉆鑿條件可按若干方式變化。巖石可包括不同定向的空隙和裂縫，和具有不同強度、硬度和沖蝕度的巖石層，這就是為何應根據鉆鑿條件來間隙性地調整鉆鑿參數的原因。
[0003]按照慣例，操作員基于其個人經驗來控制巖鉆的操作。操作員基于所推測的巖石特性來設置某些鉆鑿參數。在鉆鑿期間，操作員監視鉆鑿參數，例如，旋轉、壓力、轉速、進給壓力和鉆進速率。必要時，操作員改變沖擊裝置的進給力、轉速和/或沖擊動力，以適用于特定類型的巖石，因此試圖在維持良好孔質量的同時，實現快速但仍然平滑且優選消耗較少的鉆鑿過程。
[0004]傳統上，各種隨鉆測量(MWD)工具已用于旋轉式鉆鑿中，例如，用于油氣鉆鑿和表面爆孔鉆鑿中，以獲得關于鉆鑿條件的實時測量數據。然而，由于沖擊所導致的特定現象，就獲得關于鉆鑿狀態和/或地質條件的基于可靠數據的解譯來說，沖擊式鉆鑿的性質更具挑戰性。
[0005]然而，即使MWD工具提供關于正在鉆鑿的孔的可靠信息，操作員仍僅能夠調整少許鉆鑿參數且同時控制其對鉆鑿過程的影響。當巖石的質量或其鉆鑿特性迅速改變時，即使對于合格的操作員來說，也難以足夠快速地調適鉆鑿參數以適用于巖石條件。
【發明內容】
[0006]現已開發改進的方法和實施該方法的技術設備來控制作業機械上的沖擊式鉆鑿過程。本發明的各方面包括方法、作業機械和計算機程序產品，其以獨立權利要求中所述的內容為特征。本發明的各實施例公開在附屬權利要求中。
[0007]根據第一方面，根據本發明的方法是基于以下理念:從至少一個傳感器獲得關于正在沖擊式鉆鑿的至少一個孔的測量數據；基于以至少一個先前鉆鑿的孔的鉆鑿為基礎而獲得的測量數據來產生鉆鑿過程的參考圖案；檢測參考圖案中的感興趣區；并且響應于正在鉆鑿的至少一個孔的鉆鑿過程接近對應于參考圖案中的感興趣區的點而控制作業機械采取禁止措施。
[0008]根據實施例，禁止措施包括以下各項中的至少一項:
[0009]-在作業機械的用戶界面上提供警報；
[0010]-在作業機械處啟動輔助功能；
[0011]-在作業機械處啟動安全功能；或
[0012]-控制鉆鑿過程的至少一個參數。
[0013]根據實施例，控制鉆鑿過程的至少一個參數包括以下各項中的至少一項:
[0014]-響應于參考圖案指示正在鉆鑿的孔的鉆鑿過程接近包括水的點而自動切斷鉆鑿碎肩的吸取；
[0015]-響應于參考圖案指示正在鉆鑿的孔的鉆鑿過程接近劈理而減小鉆鑿進給動力；
[0016]-調整鉆鑿進給動力和/或沖擊以適用于所預期的類型的巖石材料；
[0017]-根據所預期的巖石條件來改變鉆鑿控制模式和/或鉆鑿控制參數。
[0018]根據實施例，鉆鑿控制模式是以下各項中的一項:恒定鉆鑿、基于進給力的控制、基于力矩的鉆鑿控制、基于巖石條件的適應性鉆鑿控制、基于比能的鉆鑿控制或根本無控制。
[0019]根據實施例，該方法進一步包括:將一組或更多組鉆鑿參數、鉆鑿控制模式和/或鉆鑿控制參數存儲在作業機械的存儲器中；將該組鉆鑿參數、該鉆鑿控制模式和/或該鉆鑿控制參數關聯到這些參數或控制模式適合使用的一個或更多個鉆鑿條件；和響應于參考圖案指示正在鉆鑿的孔的鉆鑿過程接近特定鉆鑿條件，從存儲器檢索適用于該鉆鑿條件的一組鉆鑿參數、鉆鑿控制模式和/或鉆鑿控制參數以用于鉆鑿過程中。
[0020]根據實施例，該方法進一步包括:控制作業機械在作業機械的用戶界面顯示器上顯示以正在鉆鑿的至少一個孔的測量數據為基礎而產生的圖形表示；并且控制作業機械在作業機械的用戶界面顯示器上同時顯示參考圖案。
[0021]根據實施例，該方法進一步包括:控制作業機械將參考圖案顯示為圖形表示，該圖形表示與正在鉆鑿的至少一個孔的測量數據的圖形表示相稱。
[0022]根據實施例，該方法進一步包括:控制作業機械將參考圖案顯示為鉆鑿深度的函數，該參考圖案所表示的參考數據是以下各項中的至少一項:鉆鑿速度、旋轉壓力、旋轉平滑度、鉆鑿平滑度、進給壓力、沖擊壓力、沖洗壓力、沖洗流、沖擊的比能、旋轉的比能、檢測到的巖石接觸、抗干擾狀態、沖洗流的狀態、鉆鑿控制狀態、檢測到的巖石材料、巖石強度、巖石可鉆性、劈理、檢測到的裂隙、裂隙密度或空隙。
[0023]根據實施例，參考圖案基于來自多個先前鉆鑿的孔的行、扇形或任何其它圖案的測量數據。
[0024]根據實施例，參考圖案是基于來自多個先前鉆鑿的孔的測量數據的計算估計。
[0025]根據實施例，參考圖案是基于來自多個先前鉆鑿的孔的測量數據的內推或外推估
i+o
[0026]根據第二方面，提供被布置成執行沖擊式鉆鑿過程的作業機械，該作業機械包括:至少一個傳感器，用于獲得關于正在沖擊式鉆鑿的至少一個孔的測量數據；控制系統，被布置成基于以至少一個先前鉆鑿的孔的鉆鑿為基礎而獲得的測量數據來產生鉆鑿過程的參考圖案，控制系統還被布置成檢測參考圖案中的感興趣區；并且響應于正在鉆鑿的至少一個孔的鉆鑿過程接近對應于參考圖案中的感興趣區的點而控制作業機械采取禁止措施。
[0027]根據第三方面，提供一種計算機程序產品，該計算機程序產品存儲在非暫時性存儲介質上，包括用于執行作業機械的控制過程的計算機程序代碼，該計算機程序代碼在由處理器執行時，使作業機械執行:從至少一個傳感器獲得關于正在沖擊式鉆鑿的至少一個孔的測量數據；基于以至少一個先前鉆鑿的孔的鉆鑿為基礎而獲得的測量數據來產生鉆鑿過程的參考圖案；檢測參考圖案中的感興趣區；和響應于正在鉆鑿的至少一個孔的鉆鑿過程接近對應于參考圖案中的感興趣區的點而控制作業機械采取禁止措施。
[0028]鑒于下文所述的實施例的詳述的公開內容，本發明的這些和其它方面以及與其相關的實施例將變得清楚。
【附圖說明】
[0029]在下文中，將參照附圖更詳細地描述本發明的各種實施例，其中:
[0030]圖1示出作為適用于實施本發明的實施例的作業機械的示例的鉆巖設備的示意圖；
[0031]圖2示出鉆鑿單元的示意圖；
[0032]圖3示出鉆鑿圖案的示例；
[0033]圖4示出根據本發明的實施例的作業機械的控制方法的流程圖；
[0034]圖5a、圖5b、圖5c示出根據本發明的一些實施例的用戶界面布局的示例，所述用戶界面布局包括正在鉆鑿的孔的測量數據的圖形表示和對應參考圖案的圖形表示；
[0035]圖6a、圖6b、圖6c、圖6d、圖6e示出根據本發明的一些實施例的用戶界面布局的示例，其中參考圖案是基于來自多個先前鉆鑿的孔的測量數據的內推或外推估計；
[0036]圖7示出用于執行作業機械的控制方法的系統的框圖；并且
[0037]圖8示出根據本發明的實施例的協同功能模塊的示例性框圖。
【具體實施方式】
[0038]當前公開的實施例尤其適用于能夠執行鉆鑿操作的各種作業機械。這些作業機械的特定不例是米礦業中所需的米礦和建筑設備，例如，各種移動鉆巖機械。米礦設備可以是固定采礦設備或可被稱為采礦車的移動采礦設備。還應注意，一般來說，采礦設備還可指用于地表或地下作業區域中的巖石開挖的各種機械。在此上下文中，術語“巖石”應被廣泛理解為還涵蓋礫石、巖石材料、地殼和其它相對硬的材料。
[0039]圖1示出鉆巖設備100，例如鉆巖機，其包括可移動運載工具102、一個或更多個鉆臂104和布置在鉆臂104中的鉆鑿單元106。鉆鑿單元106包括進給梁108，巖鉆110可通過進給馬達(圖1中未示出)在進給梁108上移動。此外，鉆鑿單元106包括工具112，通過工具112將巖鉆110的沖擊裝置(圖1中未示出)所給予的沖擊脈沖傳輸到待鉆鑿的巖石。鉆巖設備通常包括多個栗(圖1中未示出)，用于產生用于操作設備的各部分的液壓、用于栗送用于潤滑、冷卻和清潔鉆頭的鉆鑿液以及用于從鉆孔栗送巖石碎肩。
[0040]鉆鑿單元106進一步詳細地示出在圖2中。鉆鑿單元包括布置在進給梁108上的巖鉆110。巖鉆110可通過進給馬達114在進給梁108的縱向方向上移動。進給馬達114可以是例如被布置成通過動力傳輸元件例如鏈條或鋼索來影響巖鉆110的液壓操作的缸或馬達。巖鉆110和連接到巖鉆110的工具112通過使用期望量值的進給力來壓靠巖石116。進給梁108可移動地布置在屬于鉆巖設備100的鉆臂104的自由端處。
[0041]巖鉆110包括至少沖擊裝置118和旋轉馬達120。沖擊裝置118用于對連接到巖鉆110的工具112產生應力波例如沖擊脈沖，工具將應力波傳遞到巖石116。工具112的最外端設置有鉆頭122，其中的鉆頭由于應力波鉆進巖石116，從而導致巖石116破裂。此夕卜，工具112相對于其縱向軸線旋轉，這使得在巖石116中的新的點處鉆頭122中的鉆扣(button)能夠被重復撞擊。工具112通過旋轉馬達120來旋轉，旋轉馬達120可以是液壓操作裝置或電動裝置。工具112可包括連續地布置在彼此上的若干