Устройство для маркшейдерской съемки забоя при дражной разработке россыпи

Устройство для маркшейдерской съемки забоя при дражной разработке россыпи

Реферат

 

Использование: в маркшейдерско-геодезическом приборостроении. Сущность изобретения: устройство для маркшейдерской съемки забоев при дражной разработке россыпей содержит антенны 1 и 4 радиогеодезической системы, выполненные с возможностью установки на драге на измеренном расстоянии друг от друга, датчик углового положения черпаковой рамы, коммутаторы 7 и 9, приемник 8 излучения, фазовые измерители 10 и 11, вычислительный узел 12, блок 14 автоподстройки частоты и фазы, опорный генератор 15, синхронизатор 13. 4 ил.

Изобретение относится к маркшейдерско-геодезическому обеспечению добычных работ на россыпных континентальных и прибрежно-морских месторождениях полезных ископаемых.

Известно устройство для съемки дражного забоя, содержащее геодезические средства измерений, устанавливаемые на двух опорных береговых пунктах и двух контролируемых точках драги, а также узел определения глубины забоя по продольной оси драги.

Недостатками данного устройства являются низкие точность и производительность.

Целью изобретения является повышение точности и производительности.

Цель достигается тем, что в устройстве, содержащем пару активных и пару пассивных геодезических средств измерения, выполненных с возможностью установки на двух контрольных точках драги и двух опорных береговых пунктах, узел определения глубины забоя по продольной оси драги и вычислительный узел, дополнительно пара активных и пара пассивных геодезических средств измерения выполнены с возможностью установки соответственно на опорных береговых пунктах и на контрольных точках драги и в виде соответственно двух ведомых станций и двух ведущих антенн радиогеодезической системы с блоком обработки, выполненным в виде последовательно соединенных первого коммутатора, приемника излучения и второго коммутатора, а также первого и второго фазовых измерителей, первые входы которых подключены к соответствующим выходам второго коммутатора, а выходы к соответствующим входам вычислительного узла, синхронизатора, выходы которого подключены к вычислительному узлу, к первому и второму коммутаторам, и последовательно соединенных блока автоподстройки частоты и фазы и опорного генератора, выход которого подключен к вторым входам первого и второго фазовых измерителей и к входу блока автоподстройки частоты и фазы, другой вход которого подключен к второму коммутатору, при этом первый и второй входы первого коммутатора соединены соответственно с первой и второй ведущими антеннами, каждая из которых выполнена с круговой диаграммой направленности, а узел определения глубины выполнен в виде датчика углового положения черпаковой рамы, выход которого подключен к соответствующему входу вычислительного узла.

В устройстве определяется местоположение исполнительного механизма (нижнего черпакового барабана драги) в автоматическом режиме путем измерения с помощью радиогеодезической системы координат двух контрольных точек драги относительно двух опорных береговых пунктов и измерения углового положения черпаковой рамы. Определение координат исполнительного механизма по измеренным параметрам при непрерывной работе драги позволяет повысить точность и производительность устройства.

На фиг. 1 приведена схема размещения устройства; на фиг.2 структурная схема блока обработки; на фиг.3 структурная схема вычислительного узла; на фиг.4 блок-схема алгоритма его работы.

Устройство (фиг.1) содержит первую антенну 1 радиогеодезической системы, соединенную фидером 2 с блоком 3 обработки, вторую антенну 4 радиогеодезической системы, соединенную фидером 5 с блоком 3 обработки, датчик 6 углового положения, укрепленный на черпаковой раме и соединенный с входом блока 3 обработки, причем обе антенны 1 и 4 укреплены на драге неподвижно на расстоянии l, а блок 3 обработки (фиг.2) выполнен в виде последовательно соединенных первого коммутатора 7, приемника 8 излучений и второго коммутатора 9, а также первого 10 и второго 11 фазовых измерителей, первые входы которых подключены к соответствующим выходам второго коммутатора 9, а выходы к соответствующим входам вычислительного узла 12, синхронизатора 13, выходы которого подключены к первому 7 и второму 9 коммутаторам и вычислительному узлу 12, последовательно соединенных блока 14 автоподстройки частоты и фазы и опорного генератора 15, выход которого подключен к входам первого 10 и второго 11 фазовых измерителей и к блоку 14 автоподстройки частоты и фазы, другой вход которого соединен с вторым коммутатором 9, входы первого коммутатора 7 соединены фидерами 2 и 5 с антеннами 1 и 4 соответственно, вход вычислительного узла 12 соединен с датчиком 6 углового положения. Кроме того, вычислительный узел 12 (фиг.3) содержит микропроцессорный модуль 16, шина адреса которого соединена с адресными входами постоянного запоминающего элемента 17, оперативного запоминающего элемента 18 и входами дешифратора 19, выходы которого соединены с управляющими входами запоминающих элементов 17 и 18, информационные входы-выходы микропроцессорного модуля 16 соединены с выходами постоянного запоминающего элемента 17 и с информационными входами-выходами оперативного запоминающего элемента 18, управляющие входы микропроцессорного модуля 16 "Чтение", "Запись" соединены с входами управления постоянного 17 и оперативного 18 запоминающих элементов соответственно.

Устройство работает следующим образом.

В блоке 3 обработки радиогеодезической системы определяются последовательно координаты первой антенны 1 и координаты второй антенны 4. Антенны укреплены на драге неподвижно на расстоянии l. Черпаковая рама, соединенная с датчиком 6 углового положения, по мере разработки забоя опускается и угол ее наклона , фиксируемый датчиком 6, увеличивается. При возвратном движении черпаковой рамы драги угол ее наклона, фиксируемый датчиком 6, уменьшается. Измерительный цикл блока 3 обработки радиогеодезической системы состоит из интервала измерения координат первой антенны 1, интервала измерения координат второй антенны 4, установленной, например, на расстоянии l от первой антенны 1 на одном уровне с первой антенной 1 относительно уреза воды и интервала ввода показаний датчика 6 углового положения в блок 3 обработки. Тогда в блоке 3 обработки радиогеодезической системы определяются по измеренным координатам первой 1 и второй 4 антенн, а также углу наклона черпаковой рамы координаты нижнего черпакового барабана и глубина черпания драги, например, по формулам соответственно X X₁+ (X₁-X₂) (1) Y Y₁+ (Y₁-Y₂) (2) h a sin h _ВЧБ + r _НЧБ (3) где X,Y координаты нижнего черпакового барабана; X₁, Y₁ координаты антенны 1 радиогеодезической системы; Х₂, Y₂ координаты антенны 4 радиогеодезической системы; h глубина черпания драги относительно уреза воды; а длина черпаковой рамы между осями верхнего и нижнего черпаковых барабанов; l расстояние между антеннами 1 и 4 радиогеодезической системы; угол наклона черпаковой рамы; h_ВЧБ высота оси (центра) верхнего черпакового барабана над урезом воды; r_НЧБ радиус резания нижнего черпакового барабана.

Формулы (1) и (2) приведены для случая, когда антенна 1 расположена над центром верхнего черпакового барабана на одной прямой с антенной 4 и проекцией центра нижнего черпакового барабана.

Для данного типа драги и для выбранной расстановки антенн 1 и 4 радиогеодезической системы величины a, h_ВЧБ, r_НЧБ, l являются постоянными, могут быть определены после разворачивания предлагаемого устройства на драге и вводятся в блок обработки радиогеодезической системы с целью вычисления координат нижнего черпакового барабана и глубины черпания драги по измеренным величинам Х₁, Y₁; X₂, Y₂; .

При расстановке антенн 1 и 4 целесообразно антенну 4 удалять на драге от антенны 1 на максимально возможное расстояние (l l_макс.). что обеспечивает наименьшую относительную погрешность вычисления координат нижнего черпакового барабана при постоянной величине погрешности определения координат антенн 1 и 4 радиогеодезической системы.

При расстановке антенн 1 и 4 радиогеодезической системы на одном уровне относительно уреза воды уменьшается трудоемкость вычисления координат антенн 1 и 4 в радиогеодезической системе, поскольку отпадает необходимость дважды (для каждой антенны) приводить координаты антенн к одной горизонтальной плоскости.

С целью определения координат подвижного объекта устройство должно включать в состав не менее двух опорных береговых станций, обеспечивающих измерение не менее дух дальностей (разностей дальностей).

Блок 3 обработки работает следующим образом.

Опорный генератор 15 вырабатывает непрерывный гармонический сигнал, который поступает на первый 10 и второй 11 фазовые измерители и на устройство 14 автоподстройки частоты и фазы для приведения частоты опорного генератора 15 к частоте и фазе опорных генераторов береговых станций, а синхронизатор 13 выдает импульсы заданной длительности на первый коммутатор 7, второй коммутатор 9 и вычислительный узел 12 для синхронизации их работы с работой береговых станций. В начале цикла измерения по команде от синхронизатора 13 первый коммутатор 7 и второй коммутатор 9 подключают к вычислительному узлу 12 первый канал определения фазового сдвига принимаемого сигнала, включающий первую антенну 1, приемник 8 и первый измеритель 10, затем второй канал, включающий вторую антенну 4, приемник 8 и второй фазовый измеритель 11. Измерения производят относительно обеих береговых станций.

Вычислительный узел 12 при известной скорости распространения радиоволн и измеренных величинах фазовых сдвигов определяет расстояния (разности расстояний) от береговых станций до антенны 1 и антенны 4, вычисляет координаты этих антенн. По сигналу управления от синхронизатора 13 осуществляется ввод информации от датчика 6 углового положения в вычислительный узел 12.

По измеренным координатам антенн 1 и 4 и углу наклона в вычислительном узле 12 определяются координаты нижнего черпакового барабана, глубина черпания и выдаются для индикации или для управления работой драги в автоматическом режиме работы.

Вычислительный узел 12 может быть реализован по структурной схеме, приведенной на фиг.3. Дешифратор 19 обеспечивает выбор постоянного 17 или оперативного 18 запоминающих элементов, в которых хранятся программы, константы или текущая информация соответственно. Микропроцессорный модуль 16 выполняет обработку и обмен информацией в соответствии с блок-схемой на фиг.4 и связан с блоками 17, 18 и 19 шиной адреса (ША) и информационной шиной данных (ШД), может иметь управляющие выходы с сигналами "Чтение" и "Запись" для управления постоянным 17 и оперативным 18 запоминающими элементами соответственно. Например, "Вывод" для вывода информации по шине ШД на индикацию, вход "Запрос прерывания" для ввода информации в вычислительный узел 12 по сигналам синхронизатора 13.

Поскольку антенны 1 и 4 разнесены в пространстве, сигналы радиогеодезической системы проходят соответствующие расстояния в среде распространения и пути по фидерным линиям до места расположения блока 3 обработки. При этом сигналы имеют дополнительные задержки, причем ско-рость распространения сигналов в фидерах обычно меньше, чем в свободном пространстве. Поэтому для расчета координат антенн 1 и 4 необходимо учитывать задержки сигнала в фидерах 2 и 5, которые могут быть записаны в постоянном запоминающем элементе 17 в виде констант.

В случае разнесения береговых станций, установленных неподвижно, по высоте и учете координат Z можно определять не только координаты драги в плане, но и в трехмерном пространстве.

Датчик 6 углового положения может быть выполнен на основе дражных глубиномеров, определяющих глубину черпания по углу наклона черпаковой рамы.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАРКШЕЙДЕРСКОЙ СЪЕМКИ ЗАБОЯ ПРИ ДРАЖНОЙ РАЗРАБОТКЕ РОССЫПИ, содержащее пару пассивных и пару активных геодезических средств измерения, выполненных с возможностью установки на двух контрольных точках драги и двух опорных береговых пунктах, узел определения глубины забоя по продольной оси драги и вычислительный узел, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и производительности, пара пассивных и пара активных геодезических средств измерения выполнены с возможностью установки соответственно на опорных береговых точках и на контрольных точках драги и в виде соответственно двух ведомых станций и двух ведущих антенн радиогедезической системы с блоком обработки, выполненным в виде последовательно соединенных первого коммутатора, приемника излучения и второго коммутатора, а также первого и второго фазовых измерителей, первые входы которых подключены к соответствующим выходам второго коммутатора, а выходы к соответствующим входам вычислительного узла, синхронизатора, выходы которого подключены к вычислительному узлу и первому и второму коммутаторам, и последовательно соединенных блока автоподстройки частоты и фазы и опорного генератора, выход которого подключен к вторым входам первого и второго фазовых измерителей и к входу блока автоподстройки частоты и фазы, другой вход которого подключен к второму коммутатору, при этом первый и второй входы первого коммутатора соединены соответственно с первой и второй ведущими антеннами, каждая из которых выполнена с круговой диаграммой направленности, а узел определения глубины выполнен в виде датчика углового положения черпаковой рамы, выход которого подключен к соответствующему входу вычислительного узла.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4