一種煤礦井下軌跡記錄儀的製作方法
2023-06-07 06:43:41 1
專利名稱：一種煤礦井下軌跡記錄儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種地球物理勘探，特別是一種煤礦井下軌跡記錄儀。
背景技術：
目前市面上的軌跡儀的缺點:
1、需要配備一個外掛的深度測量裝置，才可以測出軌跡儀的位移，計算出位置，軌跡儀配置一個深度測量裝置給軌跡測量帶來很多不方便，特別是煤礦井下，制約了很多場合的應用；
2、在推桿或鑽杆上做尺度標記，每到一個標記位在主機上做一次記錄，這種位移計量方式，測量精度和工作效率都會受影響；
3、深度測量裝置是用光電計數，對於軌跡儀往返行徑會重複計數造成誤差。
發明內容
本發明的目的在於克服上述缺陷，提供一種對微小的軌跡變化都能進行記錄、具有更高的合成三維空間軌跡精度、可以避免由於外掛深度測量裝置帶來的誤差的煤礦井下軌跡記錄儀；所述煤礦井下軌跡記錄儀可應用於煤礦井下鑽孔軌跡測量和定向鑽進的造斜精度檢測，還可應用於測量巷道、迎頭掘進、工作面等從而擴展了應用的範圍，使得軌跡數據輸出到PC計算機，為其它礦井物探解析軟體提供地理信息。本發明是這樣實現的:一種煤礦井下軌跡記錄儀，其特徵在於:包括:DSP+FPGA處理器，其中:DSP完成 傳感器的補償與校準，計算軌跡儀的位置和姿態角，FPGA計算某一測點在空間的位置，合成空間軌跡圖輸出到IXD顯示；IXD，連接於DSP+FPGA處理器，顯示軌跡儀整個行程的三維空間軌跡圖；電源，與DSP+FPGA處理器連接，提供本質安全的供電電源；USB接口，連接在傳感器與DSP+FPGA處理器之間，輸出軌跡儀的空間位置數據，提供給PC計算機；信號調理電路，連接於DSP+FPGA處理器，將傳感器採集到的數據轉換後傳送給DSP+FPGA處理器；傳感器，連接於信號調理電路，輸出軌跡儀三維空間的方位角、角速度、加速度和磁通量數據。所述傳感器由三軸姿態儀與三軸磁通量傳感器組合構成。所述傳感器由三軸陀螺儀、三軸加速度傳感器和三軸磁通量傳感器組合構成。所述電源由電池和電源保護電路，電池連接電源保護電路後再連接到DSP+FPGA處理器。本發明具有如下優點:
1.實時計算位置和姿態角，對微小的軌跡變化都能進行記錄，提高了合成三維空間軌跡精度；
2.避免了由於深度測量裝置帶來的誤差；
3.應用於煤礦井下鑽孔軌跡測量和定向鑽進的造斜精度檢測，還應用於測量巷道、迎頭掘進、工作面等從而擴展了應用的範圍；4.將軌跡數據輸出到PC計算機，為其它礦井物探解析軟體提供地理信息。
下面參照附圖結合實施例對本發明作進一步的說明。圖1是本發明的煤礦井下軌跡記錄儀的結構框圖。圖2是本發明的煤礦井下軌跡記錄儀的傳感器數據採集流程圖。
具體實施例方式請參閱圖1，是本發明所述的一種煤礦井下軌跡記錄儀，包括:DSP+FPGA處理器、IXD、電源、USB接口、信號調理電路和傳感器；所述DSP+FPGA處理器與IXD、電源、USB接口和信號調理電路連接，所述信號調理電路與傳感器連接；所述電源由電池和電源保護電路組成，提供本質安全電路(在正常工作或規定的故障狀態下產生的電火花和熱效應均不能點燃規定的爆炸性混合物的電路)。請參閱圖2，是本發明所述的一種煤礦井下軌跡記錄儀的傳感器數據採集流程圖，所述傳感器由三軸陀螺儀、三軸加速度傳感器和三軸磁通量傳感器組合構成，ACC:表示軌跡儀X、Y、Z三軸加速度；GYRX:表示軌跡儀X、Y、Z三軸角速度；MAG:表示軌跡儀X、Y、Z三軸磁通量。用三軸陀螺儀測量方位角，計算軌跡儀的經緯度；用三軸陀螺儀的角速度傳感器測量角速度，計算軌跡儀的翻滾角；用三軸加速度計測量加速度，計算軌跡儀的俯仰角；用三軸磁場計測量環境磁場，應用硬鐵和軟鐵校準算法對在方位角進行補償與校準，即可準確計算軌跡儀的空間位置，連續的空間位置可以合成軌跡儀整個行程的三維空間軌跡圖。所述傳感器也可以由三軸姿態儀與三軸磁通量傳感器組合構成。
上述煤礦井下軌跡儀適用於煤礦井下掘進測量、鑽孔軌跡測量；定向鑽進的造斜精度檢測等領域。
權利要求
1.一種煤礦井下軌跡記錄儀，其特徵在於包括 DSP+FPGA處理器，其中DSP完成傳感器的補償與校準，計算軌跡儀的位置和姿態角，FPGA計算某一測點在空間的位置，合成空間軌跡圖輸出到LCD顯示； IXD，連接於DSP+FPGA處理器，顯示軌跡儀整個行程的三維空間軌跡圖； 電源，與DSP+FPGA處理器連接，提供本質安全的供電電源； USB接口，連接在傳感器與DSP+FPGA處理器之間，輸出軌跡儀的空間位置數據，提供給PC計算機； 信號調理電路，連接於DSP+FPGA處理器，將傳感器採集到的數據轉換後傳送給DSP+FPGA處理器； 傳感器，連接於信號調理電路，輸出軌跡儀三維空間的方位角、角速度、加速度和磁通量數據。
2.根據權利要求I所述的煤礦井下軌跡記錄儀，其特徵在於所述傳感器由三軸姿態儀與三軸磁通量傳感器組合構成。
3.根據權利要求I所述的煤礦井下軌跡記錄儀，其特徵在於所述傳感器由三軸陀螺儀、三軸加速度傳感器和三軸磁通量傳感器組合構成。
4.根據權利要求I所述的煤礦井下軌跡記錄儀，其特徵在於所述電源由電池和電源保護電路，電池連接電源保護電路後再連接到DSP+FPGA處理器。
全文摘要
本發明涉及一種地球物理勘探，特別是一種煤礦井下軌跡記錄儀；所述煤礦井下軌跡記錄儀，包括包括DSP+FPGA處理器、LCD、電源、USB接口、信號調理電路和傳感器；本發明對微小的軌跡變化都能進行記錄，提高了合成三維空間軌跡精度，避免了由於深度測量裝置帶來的誤差；應用於煤礦井下鑽孔軌跡測量和定向鑽進的造斜精度檢測，還應用於測量巷道、迎頭掘進、工作面等從而擴展了應用的範圍，使得軌跡數據輸出到PC計算機，為其它礦井物探解析軟體提供地理信息。
文檔編號E21B47/00GK103256039SQ20131014662
公開日2013年8月21日 申請日期2013年4月25日 優先權日2013年4月25日
發明者李培根 申請人:福州華虹智能科技開發有限公司