用于钻机的状态检测方法和控制单元技术

公开了一种用于钻机的状态检测方案，包括：利用设置在钻机的上车

【技术实现步骤摘要】
用于钻机的状态检测方法和控制单元


[0001]本申请涉及一种用于钻机的状态检测
(
监控
)
方案，能够至少提供有关钻头的位姿信息
。

技术介绍

[0002]钻机是一种执行钻孔作业的施工机械
。
钻孔作业的环境一般比较恶劣，机手经常要承受高噪音
、
强震动
、
强日光等等
。
为了钻成一个孔洞，钻机通常要在一个固定的工作位置操作很长时间，并且机手通常要长时间地重复执行循环动作，诸如下钻
、
钻进
、
提钻
、
甩土等
。
为了确保钻孔精度，需要在每次动作中都精确地检测和控制钻头的位姿
。
此外，为了实现重复执行的循环动作自动化，需要自动检测确定桅杆的位姿，动力头的位姿，解锁压杆的位置
。
[0003]现有技术中，主要利用钻机的主卷扬马达相关的转速传感器的信息来确定钻头高度
。
以这种间接方式确定钻头高度的方法存在一些缺点
。
首先，需要频繁标定零位
。
其次，会有累计误差
。
[0004]另一方面，关于钻头中心轴相对于孔洞中心轴的位置，现有技术中的一种解决方法是使用上车回转相关的旋转编码器的信息来确定
。
由于基于旋转编码器信息只能测出上车回转位置，而钻头在与钻头中心轴垂直的平面中还有其它方向的运动
。
采用这种方法，必须先确定钻头中心轴与孔洞中心轴重合时的旋转编码器位置
(
即零位
)。
如果钻机在工作中有非操作的移动，则钻头中心轴相对于孔洞中心轴的位置就不可知了
。
如果采用上车回转马达相关的转速传感器的信息来确定钻头中心轴相对于孔洞中心轴的位置，那么除了上述问题，还会产生累计误差
。

技术实现思路

[0005]本申请的目的是提供一种用于钻机的状态检测方案，能够解决现有技术中存在的前述问题中的至少一些问题
。
[0006]为此，本申请在其一个方面提供了一种用于钻机的状态检测
(
或称监控
)
方法，其包括：
[0007]利用设置在钻机的上车上的图像采集装置采集至少包含钻机钻挖的孔洞
、
钻机的钻头的图像；
[0008]从所述图像中至少识别出孔洞和钻头，并且确定孔洞和钻头上的关键点的位置信息；
[0009]利用孔洞上的关键点的位置信息确定孔洞位置，利用钻头上的关键点的位置信息确定钻头的位姿；以及
[0010]在表达坐标系中表达孔洞的位置信息和钻头的位姿信息
。
[0011]在一种实施方式中，所述表达坐标系为：
[0012]对孔坐标系，其坐标原点设置在钻机上，优选位于上车的回转中心轴上，例如位于
上车与钻机的下车之间交界且与上车的回转中心轴垂直的平面内，对孔坐标系的一个轴与孔洞的孔洞中心轴垂直相交
。
[0013]在一种实施方式中，所述表达坐标系为：
[0014]整车坐标系，其坐标原点设置在钻机上，优选位于上车的回转中心轴上，例如位于上车与钻机的下车之间交界且与上车的回转中心轴垂直的平面内，整车坐标系的原点可以与对孔坐标系的坐标原点重合，整车坐标系的一个轴沿上车的回转中心轴
。
[0015]在一种实施方式中，在上车坐标系中利用孔洞上的关键点在上车坐标系中的上车坐标确定孔洞的位置信息，利用钻头上的关键点在上车坐标系中的上车坐标确定钻头的位姿信息；并且
[0016]通过上车坐标系与表达坐标系之间的转换关系，将上车坐标系中的孔洞的位置信息和钻头的位姿信息转换成表达坐标系中的孔洞的位置信息和钻头的位姿信息；
[0017]其中，所述上车坐标系的坐标原点设置在钻机上，优选位于上车的回转中心轴上，例如位于上车与钻机的下车之间交界且与上车的回转中心轴垂直的平面内，上车坐标系的原点可以与对孔坐标系的坐标原点和
/
或整车坐标系的原点重合，上车坐标系的一个轴沿上车的回转中心轴
。
[0018]在一种实施方式中，所述上车坐标系与对孔坐标系之间的转换关系基于下述信息确定：
[0019]基于孔洞或其内护筒上端的孔口中心点在上车坐标系中的上车坐标；和
/
或
[0020]基于上车回转马达的转速传感器的检测信息；和
/
或
[0021]基于上车的角度编码器的检测信息
。
[0022]在一种实施方式中，通过下述方式确定所述上车坐标系与对孔坐标系之间的转换关系：
[0023]确定动力头中被钻杆穿过的孔的中心线上的参考点在一个参考平面中的映射点，所述参考平面与钻头中心轴垂直，并且孔洞或其内护筒上端的孔口中心点位于所述参考平面内；
[0024]基于所述映射点与所述孔口中心点的位置差异确定所述上车坐标系与对孔坐标系之间的转换关系
。
[0025]在一种实施方式中，所述孔洞上的关键点为孔洞或其内护筒的上边缘上的至少三个点，所述孔洞位置信息为孔洞或其内护筒上端的孔口中心点位置
。
[0026]在一种实施方式中，所述钻头的位姿信息至少包括：钻头上一个
、
优选至少两个中心点的位置，以及钻头中心轴的指向
。
[0027]在一种实施方式中，图像采集装置采集的图像中还包含钻头关联部件，并且所述状态检测方法还包括：
[0028]从所述图像中识别出钻头关联部件，并且确定钻头关联部件上的关键点的位置信息；
[0029]利用钻头关联部件上的关键点的位置信息确定钻头关联部件的位姿信息；以及
[0030]在表达坐标系中表达钻头关联部件的位姿信息；
[0031]其中，所述钻头关联部件包括下述中的一个或多个：
[0032]动力头；
[0033]桅杆，尤其是桅杆的下部；
[0034]钻杆
。
[0035]在一种实施方式中，所述状态检测方法还包括基于钻机主卷扬马达的转速传感器的检测信息验证或修正钻头的位置信息
。
[0036]在一种实施方式中，所述状态检测方法还包括处理所述图像以获取环境稠密地图；
[0037]将所述环境稠密地图在所述表达坐标系中表达
。
[0038]在一种实施方式中，所述状态检测方法还包括基于所述图像确定图像采集装置的位姿；
[0039]将所述图像采集装置的位姿在所述表达坐标系中表达
。
[0040]在一种实施方式中，所述图像采集装置包括下述中的一个或多个：
[0041]单目摄像头；
[0042]双目摄像头；
[0043]RGB
‑
D
摄像头；
[0044]激光雷达；
[0045]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于钻机的状态检测方法，包括：利用设置在钻机的上车
(2)
上的图像采集装置
(10)
采集至少包含钻机钻挖的孔洞
(9)、
钻机的钻头
(8)
的图像；从所述图像中至少识别出孔洞
(9)
和钻头
(8)
，并且确定孔洞
(9)
和钻头
(8)
上的关键点的位置信息；利用孔洞
(9)
上的关键点的位置信息确定孔洞
(9)
位置，利用钻头
(8)
上的关键点的位置信息确定钻头
(8)
的位姿；以及在表达坐标系中表达孔洞
(9)
的位置信息和钻头
(8)
的位姿信息
。2.
如权利要求1所述的状态检测方法，其中，所述表达坐标系为：对孔坐标系，其坐标原点设置在钻机上，优选位于上车
(2)
的回转中心轴上，例如位于上车
(2)
与钻机的下车
(1)
之间交界且与上车
(2)
的回转中心轴垂直的平面内，对孔坐标系的一个轴与孔洞
(9)
的孔洞中心轴
(90)
垂直相交；或者整车坐标系，其坐标原点设置在钻机上，优选位于上车
(2)
的回转中心轴上，例如位于上车
(2)
与钻机的下车
(1)
之间交界且与上车
(2)
的回转中心轴垂直的平面内，整车坐标系的原点可以与对孔坐标系的坐标原点重合，整车坐标系的一个轴沿上车
(2)
的回转中心轴
。3.
如权利要求1或2所述的状态检测方法，其中，在上车坐标系中利用孔洞
(9)
上的关键点在上车坐标系中的上车坐标确定孔洞
(9)
的位置信息，利用钻头
(8)
上的关键点在上车坐标系中的上车坐标确定钻头
(8)
的位姿信息；并且通过上车坐标系与表达坐标系之间的转换关系，将上车坐标系中的孔洞
(9)
的位置信息和钻头
(8)
的位姿信息转换成表达坐标系中的孔洞
(9)
的位置信息和钻头
(8)
的位姿信息；其中，所述上车坐标系的坐标原点设置在钻机上，优选位于上车
(2)
的回转中心轴上，例如位于上车
(2)
与钻机的下车
(1)
之间交界且与上车
(2)
的回转中心轴垂直的平面内，上车坐标系的原点可以与对孔坐标系的坐标原点和
/
或整车坐标系的原点重合，上车坐标系的一个轴沿上车
(2)
的回转中心轴
。4.
如权利要求3所述的状态检测方法，其中，所述上车坐标系与对孔坐标系之间的转换关系基于下述信息确定：基于孔洞
(9)
或其内护筒上端的孔口中心点
(95)
在上车坐标系中的上车坐标；和
/
或基于上车回转马达的转速传感器的检测信息；和
/
或基于上车的角度编码器的检测信息
。5.
如权利要求3所述的状态检测方法，其中，通过下述方式确定所述上车坐标系与对孔坐标系之间的转换关系：确定动力头
(7)
中被钻杆
(5)
穿过的孔的中心线上的参考点
(78)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖隆佐，李晓亮，张峻峰，王新亮，
申请(专利权)人：博世力士乐北京液压有限公司，
类型：发明
国别省市：