一种煤矿用陀螺仪式钻杆定位方法 |
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申请号 | CN201410758860.1 | 申请日 | 2014-12-12 | 公开(公告)号 | CN104612605A | 公开(公告)日 | 2015-05-13 |
申请人 | 山西惟实煤矿安全科技有限公司; | 发明人 | 谢芳; | ||||
摘要 | 本 发明 公开了一种 煤 矿用 陀螺仪 式 钻杆 定位 方法,包括以下步骤:A、对 传感器 进行 水 平面和中线方向标定;B、移动传感器,采集三轴 加速 度数据和三轴 角 速度 数据并进行输出;C、将传感器固定在钻杆上读取钻杆方位角和倾角。本发明能够改进 现有技术 的不足,提高对钻探角度实时数据的测量精确度。 | ||||||
权利要求 | 1.一种煤矿用陀螺仪式钻杆定位方法,其特征在于包括以下步骤: |
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说明书全文 | 一种煤矿用陀螺仪式钻杆定位方法技术领域[0001] 本发明涉及勘探测量技术领域,尤其是一种煤矿用陀螺仪式钻杆定位方法。 背景技术[0002] 目前国内井下钻孔参数测量普遍使用夹角规、坡度规、线绳及卷尺等常规机械测量工具,存在测量人为误差、程序繁琐、操作不方便等弊端。除了传统的测量方法外,还有地磁罗盘、ZJSD-1钻孔激光数字定位仪这些相对高级的测量仪器,但是地质罗盘受磁性材料和电磁场等因素干扰严重,再加上人为误差,测量精度非常低。ZJSD-1钻孔激光数字定位仪测量操作虽然比传统测量方法操作简单,测量精度也相对传统测量方法有所提高,但是总体来说操作步骤仍然比较繁琐,并且人为误差较大,操作步骤和测量精度还需进一步提高。 发明内容[0003] 本发明要解决的技术问题是提供一种煤矿用陀螺仪式钻杆定位方法,能够解决现有技术的不足,改进现有测量方法复杂的操作步骤,提高对钻探角度实时数据的测量精确度。 [0004] 为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案如下。 [0005] 一种煤矿用陀螺仪式钻杆定位方法,包括以下步骤: [0006] A、标定基准 [0008] B、输出方位角和倾角 [0009] 移动传感器,传感器内部进行数据解算并输出传感器倾角和方位角; [0010] C、将传感器固定在钻杆上读取钻杆方位角和倾角。 [0011] 作为优选,步骤A中,具体包括以下步骤: [0012] A1、在传感器上安装一激光面光源,该光源面与传感器轴线平行,面光源投影在巷道顶端形成一条直线,调整传感器使该直线与巷道顶端中线或两个中线参考点重合,将传感器的该位置作为钻杆方位角的测量的零点位置; [0013] A2、将传感器固定于水平台上,保持此时三轴加速度数据,将此时加速度数据作为测量时水平面标定的依据;将传感器放于可调节的支架上,调节支架,使传感器的三轴加速度数据和此前保存的水平时加速度数据相同,此时传感器的位置作为钻杆倾角测量的零点位置; [0014] A3、将上述两个步骤中测定出的位置作为钻杆水平面和中线方向的零点,进行零点标定并进行保存。 [0016] 本发明使钻孔方位参数实时获取的同时,较之现存的其他测量方法结果更准确,系统更可靠,测量操作更简便,并且抗磁场干扰,省时省力,能为地质分析提供可信度高的参考数据。 具体实施方式[0017] 一种煤矿用陀螺仪式钻杆定位方法,包括以下步骤: [0018] 基准的标定 [0019] 水平位置和巷道中线是测量的两个基准(倾角和方位角的零点位置),在测量过程中需要对传感器进行水平面和中线方向标定。 [0020] 1、巷道中线对齐 [0021] 传感器上安装一激光面光源,该光源面与仪器轴线平行,面光源投影在巷道顶端形成一条直线,调整传感器使该直线与巷道顶端中线(或者两个中线参考点)重合,此时传感器轴线与中线两者在水平面内投影理论上重合,将传感器的该位置作为钻杆方位角的测量的零点位置。 [0022] 2、传感器水平调整 [0023] 将传感器放在事先调整至水平的水平台,保持此时三轴加速度数据,将此时加速度数据作为测量时水平面标定的依据。 [0024] 在测量时,将传感器放于可调节的支架上,调节支架,使传感器的三轴加速度数据和此前保存的水平时加速度数据相同,可视为此刻传感器保持水平。将传感器该位置作为钻杆倾角测量的零点位置。 [0025] 3、零点状态标定 [0026] 经过以上两个步骤的调整后,即可对传感器基准零点进行标定,标定(保存零点状态)此时状态作为钻杆倾角和方位角测量的零点。 [0027] 方位角和倾角输出 [0028] 完成传感器基准标定后,随意移动传感器,传感器上的加速度传感器和陀螺仪测量数据将实时发生变化,将三轴加速度数据和三轴角速度数据作为原始输入数据,进行滤波、姿态解算、误差消除,最后实时输出传感器的倾角和方位角,并显示在传感器上。将该仪器固定在钻杆上,并保持轴线与钻杆轴线平行,传感器将实时输出钻杆的方位角和倾角,传感器一次标定完成后,在关机前可以对同一巷道下的多个钻孔位置进行多次测量。 [0029] 传感器的固定 [0030] 步骤B中只用三轴加速度数据和三轴磁力计数据作为输入,直接输出传感器倾角和方位角,由于没有用到磁力计数据,磁场对传感器无影响,并且由于钻杆为圆柱状,并且各种钻机的钻杆大小和型号各部相同,使得将传感器的固定在钻杆上并保持与钻杆轴线平行比较困难,在大多数钻机中,有两个与钻杆平行的导轨面,用于钻杆进给导向,可以将传感器用磁铁吸附在导轨平面上,并保持传感器轴线与导轨外侧沿平行,那么传感器测量出的数据正好与钻杆的倾角和方位角相等。该固定方法简单方便,并且不影响测量精度。 [0031] 本发明使用的陀螺仪为Invensense的三轴陀螺仪,激光光源为水平仪激光模组。 [0032] 现有技术中,测量方法有两种:角度尺测量和电子罗盘测量。 [0033] 角度尺测量多采用量角器、线绳等工具进行测量,该测量方法由于测量工具精度低,测量过程人工参与过多,导致精度很低,同一钻杆,需要多次测量求均值以减少误差,费事费力。传统测量一次大概需要15分钟左右。 |