炸药装药车装药的方法及装药系统与流程

1.本发明涉及矿山爆破技术领域，尤其是涉及一种炸药装药车装药的方法及装药系统。


背景技术：

2.矿山爆破作为高危行业，安全至关重要。目前，在地下矿山、隧道开拓等爆破工序中，通常采用机械装药的方式，过程中需要操作人员遥控装药车的机械臂对准炮孔，然后启动送管机构将输药管插入炮孔，由于输药管在输送过程中受到的阻力较大，因此在输药管插入炮孔的过程中需要仔细观察输送情况，如果发现输药管出现卡管或折管等情况，则需要及时停机。但是，由于受井下光线环境差，人员操作水平影响，在实际过程经常由于观察判断不及时或错误，造成输药管折损，因此需要经常更换输药管，从而造成成本损耗，而且严重影响装药效率。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种炸药装药车装药的方法及装药系统，能够减少输药管的折损，降低成本损耗，同时提高装药效率。
4.为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
5.第一方面，本发明实施例提供了一种炸药装药车装药的方法，该方法应用于装药系统的控制装置，包括：在炸药装药车的送管机构将输药管输送到炮孔底部的过程中，获取多个激光传感器检测到的距离信息；其中，激光传感器设置于送管机构的导向管的四周，激光传感器发射出的激光形成管桶型光束，激光传感器形成的环形半径大小以及激光发射角度可调；基于距离信息判断输药管是否出现卡管；如果输药管出现卡管，则控制送管机构停止送管操作，并在控制送管机构执行至少一次冲卡退管操作后，控制送管机构继续执行送管操作；当输药管达到炮孔底部后，控制炸药装药车的输送泵进行装药操作。
6.在一种实施方式中，在获取多个激光传感器检测到的距离信息之前，该方法还包括：控制炸药装药车的多轴机械臂使送管机构的导向管对准炮孔，并控制导向管与炮孔之间的距离为第一预设距离；获取激光传感器检测到的第二预设距离。
7.在一种实施方式中，基于距离信息判断输药管是否出现卡管，包括：将距离信息与第二预设距离进行比较；如果存在至少一个激光传感器检测到的距离信息小于第二预设距离，则确定输药管出现卡管。
8.在一种实施方式中，在控制送管机构继续执行送管操作之后，该方法还包括：判断输药管是否存在卡管；如果是，则控制送管机构重复执行冲卡退管操作；如果否，则控制送管机构执行送管操作。
9.在一种实施方式中，该方法还包括：实时获取送管机构已输送的输药管的长度。
10.在一种实施方式中，冲卡退管操作包括：基于已输送的输药管的长度和预设比例确定退管长度；其中，预设比例为退管长度占已输送的输药管的长度的百分比，与冲卡退管
操作的次数呈正比；控制送管机构根据退管长度进行退管。
11.在一种实施方式中，该方法还包括：如果在执行预设次数的冲卡退管操作之后，输药管存在卡管，则发送报警信息，并通过人工介入送管操作。
12.在一种实施方式中，当输药管达到炮孔底部后，控制炸药装药车的输送泵进行装药操作，包括：将已输送的输药管的长度和预先获取的炮孔的深度进行比较，判断输药管达到炮孔底部；如果输药管达到炮孔底部，则控制送管机构执行冲卡退管操作后停止送管；控制炸药装药车的输送泵和装药退管操作同时启动，以完成装药操作。
13.第二方面，本发明实施例提供了装药系统，包括：炸药装药车和控制装置，炸药装药车包括：多轴机械臂、送管机构、激光传感器、导向管、输药管和输送泵；其中，激光传感器设置于送管机构的导向管的四周，激光传感器发射出的激光形成管桶型光束，激光传感器形成的环形半径大小以及激光发射角度可调；控制装置采用上述第一方面提供的任一项的方法控制炸药装药车进行装药。
14.第三方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述第一方面提供的任一项的方法的步骤。
15.本发明实施例带来了以下有益效果：
16.本发明实施例提供的上述炸药装药车装药的方法及装药系统，该方法应用于装药系统的控制装置，首先，在炸药装药车的送管机构将输药管输送到炮孔底部的过程中，获取多个激光传感器(设置于送管机构的导向管的四周，激光传感器发射出的激光形成管桶型光束，激光传感器形成的环形半径大小以及激光发射角度可调)检测到的距离信息；然后，基于距离信息判断输药管是否出现卡管；如果输药管出现卡管，则控制送管机构停止送管操作，并在控制送管机构执行至少一次冲卡退管操作后，控制送管机构继续执行送管操作；最后，当输药管达到炮孔底部后，控制炸药装药车的输送泵进行装药操作。上述方法能够在输药管输送过程遇到较大阻力卡管出现弯折时，自动进行判别，并及时停止输送，控制送管机构自动退管后继续输送，最后在输药管达到炮孔底部后通过输药管将炸药填装到炮孔，从而能够减少输药管的折损，降低成本损耗，同时提高装药效率。
17.本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
18.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明实施例提供的一种装药系统的结构示意图；
21.图2为本发明实施例提供的一种炸药装药车装药的方法的流程图；
22.图3为本发明实施例提供的一种输药管卡管的示意图；
23.图4为本发明实施例提供的一种控制装置的结构示意图。
24.图标：
25.10-炸药装药车；101-多轴机械臂；102-送管机构；103-激光传感器；104-导向管；105-输药管。
具体实施方式
26.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.目前，在地下矿山、隧道开拓等爆破工序中，通常采用机械装药的方式，过程中需要操作人员遥控装药车的机械臂对准炮孔，然后启动送管机构将输药管插入炮孔，由于输药管在输送过程中收到的阻力较大，因此在输药管插入炮孔的过程中需要仔细观察输送情况，如果发现输药管出现卡管或折管等情况，则需要及时停机。但是，由于受井下光线环境差，人员操作水平影响，在实际过程经常由于观察判断不及时或错误，造成输药管折损，因此需要经常更换输药管，从而造成成本损耗，而且严重影响装药效率。另外，在利用输药管将起爆弹推送至炮孔底部的过程中，起爆弹存在被压坏、压爆的安全隐患。
28.基于此，本发明实施例提供的一种炸药装药车装药的方法及装药系统，能够减少输药管的折损，降低成本损耗，同时提高装药效率。
29.为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种装药系统进行详细介绍，参见图1所示的一种装药系统的结构示意图，示意出该系统主要包括：炸药装药车10和控制装置(未示出)，炸药装药车10包括：多轴机械臂101、送管机构102、激光传感器103、导向管104、输药管105和输送泵(未示出)；其中，激光传感器103设置于送管机构102的导向管104的四周，激光传感器发射出的激光形成管桶型光束，激光传感器形成的环形半径大小以及激光发射角度可调。
30.具体的，控制装置可以是诸如电脑、上位机等电子设备，可以设置于炸药装药车10上，也可以设置与现场的监控室内，与炸药装药车进行通信也实现数据传输与控制。
31.本发明实施例提供的上述装药系统，能够在输药管输送过程遇到较大阻力卡管出现弯折时，自动进行判别，并及时停止输送，控制送管机构自动退管后继续输送，最后在输药管达到炮孔底部后通过输药管将炸药填装到炮孔，从而能够减少输药管的折损，降低成本损耗，同时提高装药效率。
32.参见图2所示的一种炸药装药车装药的方法的流程图，该方法可以应用于装药系统的控制装置，主要包括以下步骤s201至步骤s204：
33.步骤s201：在炸药装药车的送管机构将输药管输送到炮孔底部的过程中，获取多个激光传感器检测到的距离信息。
34.其中，激光传感器设置于送管机构的导向管的四周，激光传感器发射出的激光形成管桶型光束，激光传感器形成的环形半径大小以及激光发射角度可调。在实际应用中，要完成装药工作，需要炸药装药车的送管机构把输药管及起爆弹先插入到炮孔底部，然后炸
药装药车泵出炸药通过输药管填装到炮孔，装药的同时边退管边装药，最后完成整个炮孔的炸药装填。本发明实施例中在送管机构的导向管周边一圈安装激光传感器，激光传感器可以是激光测距传感器，可以对导向管周边一圈的障碍物进行实时监测，控制装置可以实时获取激光传感器检测到送管机构与障碍物之间的距离信息。
35.步骤s202：基于距离信息判断输药管是否出现卡管。
36.如图1所示，在输药管没有遇到较大阻力卡管，送管机构正常输送输药管的情况下，激光传感器检测到的距离信息为送管机构与岩壁之间的距离，在送管机构位置固定的前提下，该距离应该也是固定的。如图3所示，输药管在插入炮孔底部过程中，如遇到炮孔变形、孔内壁坑洼不平等造成较大阻力，会出现卡管的情况，导致孔口的输药管有弯折趋势，此时激光传感器会立刻探测到输药管因折弯造成的遮挡，从而激光传感器检测到的距离信息也会发生变化；同时，由于导向管周边一圈都安装了激光传感器，输药管无论向哪个方向弯折，该方向的激光传感器都可以检测到输药管因折弯造成的遮挡。因此，本发明实施例中可以根据激光传感器检测到的距离信息的变化情况来判断输药管是否出现卡管。
37.步骤s203：如果输药管出现卡管，则控制送管机构停止送管操作，并在控制送管机构执行至少一次冲卡退管操作后，控制送管机构继续执行送管操作。
38.在一种实施方式中，当激光传感器探测到输药管弯折(卡管)现象，控制装置能够即时控制送管机构停止送管操作，然后控制送管机构进行冲卡退管操作，然后继续送管操作。如果一次冲卡退管操作后，输药管依旧卡管，则控制装置重复上述过程，进行第二次冲卡退管操作，然后继续送管操作，直至输药管不再卡管。具体的，控制装置可根据炮孔情况设置重复进退管次数，一般不超过5次。
39.步骤s204：当输药管达到炮孔底部后，控制炸药装药车的输送泵进行装药操作。
40.在一种实施方式中，当输药管达到炮孔底部后，控制装置可以控制输药管退管后停止送管，送管流程完成；然后，控制装置控制输送泵装药，同时启动退管，一边装药一边退管，从而完成整个炮孔的装药工作。
41.本发明实施例提供的上述炸药装药车装药的方法，能够在输药管输送过程遇到较大阻力卡管出现弯折时，自动进行判别，并及时停止输送，控制送管机构自动退管后继续输送，最后在输药管达到炮孔底部后通过输药管将炸药填装到炮孔，从而能够减少输药管的折损，降低成本损耗，同时提高装药效率。
42.在送管机构输送输药管之前，为了提高装药效率，本发明实施例中还需要将送管机构与炮孔进行对准，具体可以通过如下步骤实现：
43.首先，控制炸药装药车的多轴机械臂使送管机构的导向管对准炮孔，并控制导向管与炮孔之间的距离为第一预设距离。
44.在具体应用中，炸药装药车上可以设置图像识别装置，用来获取炮孔的图像信息和距离信息，并将获取到的图像信息和距离信息发送至控制装置，控制装置可以基于图像信息和距离信息生成多轴机械臂的控制信息，控制多轴机械臂使送管机构的导向管对准炮孔，并控制导向管末端距离炮孔一定距离(即第一预设距离，可以是10-50cm)，然后将起爆弹插到输药管管头，启动送管机构将输药管及起爆弹插入炮孔。
45.然后，获取激光传感器检测到的第二预设距离。
46.在送管机构的位置确定后，可以通过激光传感器检测送管机构与炮孔岩壁之间的
第二预设距离，用于后续判断输药管是否卡管。
47.在一些实施例中，上述步骤s202具体可以通过如下步骤实现：
48.步骤a1)，将距离信息与第二预设距离进行比较。
49.步骤a2)，如果存在至少一个激光传感器检测到的距离信息小于第二预设距离，则确定输药管出现卡管。
50.具体的，将每个激光传感器实时获取到的距离信息与最初获取到的第二预设距离进行比较，如果存在至少一个激光传感器检测到的距离信息小于第二预设距离，则表明输药管弯折对激光传感器造成了遮挡，输药管出现了卡管。
51.可以理解的是，送管机构在正常输送输药管的过程中，输药管也会存在小的弯折现象，但是由于弯曲度太小，并不会对激光传感器造成遮挡；而当输药管遇到较大的阻力时，输药管无法继续向炮孔底部进行输送，如果继续输送就会导致孔口的输药管弯曲度越来越大，当弯曲度超过设定的监测阈值(也就是输药管对激光传感器造成遮挡，激光传感器能够检测到输药管的距离)时，即可认为是要管出现卡管。监测阈值可通过安装环形激光传感器的半径大小、激光发射角度、导向管末端距离炮孔孔口距离进行调整。基于此，本发明实施例中，在激光传感器检测到的距离信息小于第二预设距离时，还可以根据距离信息、激光传感器的半径大小以及导向管末端距离炮孔孔口距离等推导出输药管的弯曲度，根据弯曲度判断输药管是否卡管。
52.此外，当环形激光传感器的半径过小，或者激光发射角度(激光方向与距离环形激光传感器中轴线之间的角度)过小时，输药管弯曲度很小时就可能会对激光传感器发射形成的管桶型光束造成遮挡，而此时可能并未发生卡管，从而造成误判；当环形激光传感器的半径过大，或者激光发射角度过大时，可能会出现输药管卡管时的弯曲度依旧没有对激光传感器发射形成的管桶型光束造成遮挡，从而无法检测到卡管现象。因此，本技术中的环形激光传感器的半径、激光发射角度是可以进行调节的，进而可以根据不同的环形激光传感器的半径和激光发射角度改变输药管卡管时弯曲度的监测阈值，具体的可以根据实际情况(诸如炮孔的直径大小等)进行调节。
53.在一些实施例中，在控制送管机构继续执行送管操作之后，还包括：判断输药管是否存在卡管；如果是，则控制送管机构重复执行冲卡退管操作；如果否，则控制送管机构执行送管操作。
54.具体的，控制送管机构进行冲卡退管操作，然后继续送管操作。如果一次冲卡退管操作后，输药管依旧卡管，则控制装置重复上述过程，进行第二次冲卡退管操作，之后再继续送管操作，如果此处仍然卡管，控制装置再重复上述流程过程。
55.在一些实施例中，控制装置可以实时获取送管机构已输送的输药管的长度，冲卡退管操作具体可以通过如下步骤实现：
56.步骤b1，基于已输送的输药管的长度和预设比例确定退管长度；其中，预设比例为退管长度占已输送的输药管的长度的百分比，与冲卡退管操作的次数呈正比。
57.步骤b2，控制送管机构根据退管长度进行退管。
58.在具体应用中，控制装置可以根据已经送出的输药管的长度按照预设比例k(k可取0.01-0.05，比如k取0.02，卡管时已送管长度10米，系统控制退管长度为10*k＝0.2米)退管；然后继续进行送管，如果此处继续卡管，则控制装置控制重复上述流程，第2次退管长度
比例按照2k，即退管0.4米；然后继续进行送管，如果此处仍然卡管，则控制装置继续重复上述流程，第3次退管长度比例按照3k，即退管0.6米，以此类推，控制系统可根据炮孔情况设置重复进退管次数，一般不超过5次。
59.在一些实施例中，上述步骤s204具体可以通过如下步骤实现：
60.步骤c1，将已输送的输药管的长度和预先获取的炮孔的深度进行比较，判断输药管达到炮孔底部。
61.具体的，当输药管和起爆弹到达炮孔孔底卡管时，控制装置可以通过将预先已知的炮孔深度和已输送的输药管的长度进行比较，准确判断输药管已到达炮孔底部。
62.步骤c2，如果输药管达到炮孔底部，则控制送管机构执行冲卡退管操作后停止送管。
63.其中，控制装置可以控制送管机构按照预设比例进行冲卡退管操作后停止送管操作，送管流程完成。
64.步骤c3，控制炸药装药车的输送泵和装药退管操作同时启动，以完成装药操作。
65.具体的，输药管到达孔底，送管流程完成后，控制装置可以控制输送泵装药和装药退管操作同时启动，协同工作，边退管边装药，最后完成整个炮孔的装药工作。
66.进一步，上述方法还包括：如果在执行预设次数的冲卡退管操作之后，输药管存在卡管，则发送报警信息，并通过人工介入送管操作。
67.可以理解的是，在绝大多数情况下，在重复几次退送管操作后，输药管会冲过阻力位继续送管，整个过程不需要人工干预，可有效防止输药管折损，提高装药效率。但是，如果输药管达到系统设定的重复进退管循环次数后，依旧没有冲过阻力位存在卡管时，此时系统会停机报警提醒，需要人工检查炮孔是否已经损坏，导致无法进行送管，或者人工可以再次启动系统进行自动送管尝试或者由人工控制送管。
68.本发明实施例提供的上述方法，可以在输药管输送过程遇到较大阻力卡管时，自动判别卡管，停止输送自动退管后继续输送，实现输药管冲过阻力位继续输送。
69.本发明实施例提供的装药系统，与上述实施例提供的炸药装药车装药的方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果，不再一一赘述。
70.本发明实施例还提供了一种控制装置，具体的，该控制装置包括处理器和存储装置；存储装置上存储有计算机程序，计算机程序在被处理器运行时执行如上实施方式的任一项所述的方法。
71.图4为本发明实施例提供的一种控制装置的结构示意图，该控制装置100包括：处理器40，存储器41，总线42和通信接口43，所述处理器40、通信接口43和存储器41通过总线42连接；处理器40用于执行存储器41中存储的可执行模块，例如计算机程序。
72.其中，存储器41可能包含高速随机存取存储器(ram，random access memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口43(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。
73.总线42可以是isa总线、pci总线或eisa总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图4中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
74.其中，存储器41用于存储程序，所述处理器40在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的装置所执行的方法可以应用于处理器40中，或者由处理器40实现。
75.处理器40可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器40中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器40可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(network processor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digital signal processing，简称dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器41，处理器40读取存储器41中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
76.本发明实施例所提供的可读存储介质的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见前述方法实施例，在此不再赘述。
77.所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
78.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。