(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動式キャリアと、
採掘坑内で採掘坑作業タスクを実行するための少なくとも１つの採掘坑作業デバイスと、
採掘坑車両の周囲をスキャンし、前記周囲の３Ｄスキャニングデータを生成するための少なくとも１つのスキャニングデバイスと
データを受信して前記データを少なくとも１つのプロセッサで処理するように構成された制御ユニットと
を備える採掘坑車両であって、
前記制御ユニットには、前記プロセッサで実行することが可能な少なくとも１つのポイントクラウド照合プログラムが提供されており、
初期の第１ポイントクラウドデータは前記制御ユニットに入力され、前記第１ポイントクラウドデータは採掘坑座標系でのポイントクラウドデータを含む前記採掘坑の保存された基準３Ｄモデルを備えており、
前記採掘坑車両の前記スキャニングデバイスによって生成された少なくとも１つの第２ポイントクラウドデータが前記制御ユニットに入力され、前記第２ポイントクラウドデータは前記採掘坑車両の現在位置での操作のためのスキャニングデータを備えており、
前記制御ユニットは、前記周囲の表面のポイントクラウドデータを抽出し、他の対象物のポイントクラウドデータを取り除くことによって、前記第２ポイントクラウドデータを処理するように構成されており、これによって、前記周囲の表面の単純化された第２ポイントクラウドデータが作成され
前記制御ユニットは、前記単純化された第２ポイントクラウドデータを基準の前記第１ポイントクラウドデータと照合するため、前記ポイントクラウド照合プログラムを実行するように構成されており、
前記制御ユニットは、前記単純化された第２ポイントクラウドデータと基準の前記第１ポイントクラウドデータとの間で決定された前記照合に基づいて、前記採掘坑座標系における前記採掘坑車両の位置と方向を決定するように構成されており、
前記制御ユニットには、前記採掘坑座標系における採掘坑作業現場の位置及び前記採掘坑作業現場で実行される採掘坑作業タスクを定義する少なくとも１つの採掘坑作業計画が提供されており、更に
前記制御ユニットは、前記採掘坑作業現場で前記採掘坑作業タスクを開始するため、前記採掘坑車両の前記決定された位置と前記採掘坑作業計画の位置とを関連付けるように構成されている、採掘坑車両。
【請求項２】
前記制御ユニットは、前記採掘坑車両が動作している前記採掘坑の領域又は区域を決定するように構成されており、前記決定された領域又は区域に基づいて、前記制御ユニットはスキャンされた前記第２ポイントクラウドデータを前記採掘坑の一部のポイントクラウドデータと比較するように構成されており、その際、前記採掘坑の限定されたポイントクラウドデータのみが前記比較における前記基準の第１ポイントクラウドデータとして使用される、請求項１に記載の採掘坑車両。
【請求項３】
前記採掘坑車両は、掘削ユニットが搭載された少なくとも１つの掘削ブームを備える削岩リグであり、
前記制御ユニットには、前記採掘坑作業計画としての役割を果たし、前記採掘坑内の所定の掘削位置で掘削されるラウンドに対して、幾つかの掘削孔の位置と方向を前記採掘坑座標系で定義する、少なくとも１つの掘削パターンが提供され、
前記制御ユニットは、前記掘削位置で前記掘削を開始するため、前記削岩リグの前記決定された位置と前記掘削パターンの前記位置とを関連付けるように構成されている、請求項１又は２に記載の採掘坑車両。
【請求項４】
前記採掘坑車両は、坑道ラインと前記坑道ラインの深さ方向の実際の切羽面とを備える掘削された岩盤空間内で操作可能であり、
前記採掘坑車両には、前記切羽面を検出するための、及び深さ方向で前記坑道ラインに対する前記切羽面の位置を決定するための手段が提供され、
前記制御ユニットは、前記実際の切羽面の前記決定された深さ位置に基づいて、前記採掘坑作業計画の前記位置を定義するように構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の採掘坑車両。
【請求項５】
前記採掘坑車両は、前記坑道ラインの前記深さ方向で前記切羽面の最大深度を決定するための測定手段を備え、
前記制御ユニットは、前記切羽面の前記位置を定義するため検出された前記最大深度を決定するように構成されている、請求項４に記載の採掘坑車両。
【請求項６】
前記スキャニングデバイスは、前記実際の切羽面に向かってスキャンするように配置されており、座標を伴うポイントクラウドデータは、これまでに掘削された少なくとも１つのラウンドの実際の表面から生成され、
前記制御ユニットは、前記生成されたポイントクラウドデータに基づいて、実際の表面の特性を決定するように構成されている、請求項４または５に記載の採掘坑車両。
【請求項７】
前記採掘坑車両は少なくとも１つのブームを備え、前記採掘坑作業デバイスは前記ブームの遠位部分に配置されており、更に
前記ブームは搭載されており、前記キャリアに対する前記切羽面の位置は、採掘坑作業デバイスを前記切羽面に接して配置すること、及び測定デバイスを含む搭載された前記ブームによって前記切羽面の位置を決定することによって決定される、請求項５又は６に記載の採掘坑車両。
【請求項８】
前記採掘坑作業デバイスの位置と方向は前記採掘坑車両の前記周囲をスキャンすることによって決定され、これによって、前記採掘坑作業デバイスのポイントクラウドデータは作成され、
前記少なくとも１つの制御ユニットには、前記採掘坑作業デバイスの基準ポイントクラウドデータが提供され、更に
少なくとも１つのポイントクラウド処理プログラムは、スキャンされた前記ポイントクラウドデータ内で前記採掘坑作業デバイスを探して検出し、前記採掘坑作業デバイスの位置と方向を決定するため、スキャンされた前記ポイントクラウドデータと前記基準ポイントクラウドデータとを比較するための少なくとも１つの制御ユニット内で実行される、請求項１から６のいずれか一項に記載の採掘坑車両。
【請求項９】
前記制御ユニットは、前記検出された位置に関して、スキャニングデバイスにより生成された前記ポイントクラウドデータを前記採掘坑の前記基準３Ｄモデルと比較するように構成されており、また、新しく作られた又は変化した壁が検出され記録されることを可能にする、前記スキャンされた位置での新しい又は変化した周囲のポイントクラウドデータを前記スキャニングデータ中で検出するように構成されており、
前記制御ユニットは、前記新しいポイントクラウドデータを前記採掘坑の前記基準３Ｄモデルの前記ポイントクラウドデータに組み込むように構成されており、これにより、前記制御ユニットは、前記スキャニングデータに基づいて前記採掘坑の前記基準３Ｄモデルを更新するように構成されている、請求項８に記載の採掘坑車両。
【請求項１０】
少なくとも１つのスキャニングデバイスを備える採掘坑車両の採掘坑内の位置と方向を決定するための制御ユニットであって、前記制御ユニットは、
前記採掘坑車両の周囲をスキャンし、前記周囲の３Ｄスキャニングデータを生成するための少なくとも１つのスキャニングデバイスを備える前記採掘坑車両と操作のための通信を行うための接続手段と、
前記採掘坑車両の現在位置での操作のためのスキャニングデータであって、前記少なくとも１つのスキャニングデバイスによって生成される操作のための第２ポイントクラウドデータを含むスキャニングデータを前記採掘坑車両から受信するための受信手段と、
受信した前記操作のためのスキャニングデータを処理するための処理手段とを含み、
前記制御ユニットには、プロセッサで実行されることが可能な少なくとも１つのポイントクラウド照合プログラムが提供され、
前記制御ユニットには、採掘坑座標系でのポイントクラウドデータを含む前記採掘坑の保存された基準３Ｄモデルを含む初期の第１ポイントクラウドデータが提供され、
前記制御ユニットは、前記周囲の表面のポイントクラウドデータを抽出し、他の対象物のポイントクラウドデータを取り除くことによって、前記第２ポイントクラウドデータを処理するように構成されており、これによって、前記周囲の表面の単純化された第２ポイントクラウドデータが作成され、
前記制御ユニットは、前記単純化された第２ポイントクラウドデータを基準の前記第１ポイントクラウドデータと照合するため、前記ポイントクラウド照合プログラムを実行するように構成されており、
前記制御ユニットは、前記単純化された第２ポイントクラウドデータと基準の前記第１ポイントクラウドデータとの間の前記決定された照合に基づいて、前記採掘坑座標系における前記採掘坑車両の位置と方向を決定するように構成されており、
前記制御ユニットには、前記採掘坑座標系における採掘坑作業現場の位置及び前記採掘坑作業現場で実行される採掘坑作業タスクを定義する少なくとも１つの採掘坑作業計画が提供され、更に
前記制御ユニットは、前記採掘坑作業現場で前記採掘坑作業タスクを開始するため、前記採掘坑車両の前記決定された位置と前記採掘坑作業計画の前記位置とを関連付けるように構成されている、制御ユニット。
【請求項１１】
採掘坑作業現場で採掘坑作業タスクを開始する方法であって、前記方法は、
採掘坑内で採掘坑車両を位置決めすることと、
前記採掘坑車両の少なくとも１つの搭載スキャニングデバイスによって、前記採掘坑車両の周囲の少なくとも１つの操作のためのスキャニングを実行することと、
ポイントクラウド照合プログラムを備える少なくとも１つの制御ユニットに、前記周囲の操作可能なスキャニングで生成された少なくとも１つの操作のためのポイントクラウドデータを入力することと、
３Ｄ採掘坑モデルのポイントクラウドデータを前記制御ユニットに入力して、これを前記採掘坑の基準ポイントクラウドデータとして使用することであって、前記３Ｄ採掘坑モデルのポイントクラウドデータは採掘坑座標系における前記基準ポイントクラウドデータの座標を含む、使用することと、
前記周囲の表面のポイントクラウドデータを抽出し、他の対象物のポイントクラウドデータを取り除くことによって、前記操作のためのポイントクラウドデータを処理することであって、これによって、前記周囲の表面の単純化された操作のためのポイントクラウドデータが作成される、処理することと、
前記単純化された操作のためのポイントクラウドデータと前記基準ポイントクラウドデータとの間の照合ポイントを探すため、前記制御ユニットのプロセッサ内で前記ポイントクラウド照合プログラムを実行することと、
前記採掘坑座標系における前記採掘坑車両の位置と方向を決定するために前記ポイントクラウド照合プログラムの結果を利用することと、
前記制御ユニットに、前記採掘坑座標系における採掘坑作業現場の位置及び前記採掘坑作業現場で実行される採掘坑作業タスクを定義する少なくとも１つの採掘坑作業計画も提供することと、
前記採掘坑作業現場で前記採掘坑作業タスクを開始するため、前記採掘坑車両の前記決定された位置と前記採掘坑作業計画の前記採掘坑作業現場の位置とを関連付けることと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、採掘坑車両の位置と配向を決定するためのデータを生成するため、採掘坑車両の周囲をスキャンするためのスキャニングデバイスを搭載した採掘坑車両に関する。
【０００２】
本発明は更に、採掘坑作業現場で採掘坑車両の採掘坑作業タスクの開始方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
本発明の分野は、独立請求項のプリアンブルでより具体的に定義される。
【０００４】
採掘坑車両は、所望の作業現場で採掘坑作業操作を実行するため、種々の採掘坑で使用されている。採掘坑車両の位置決めは、広範囲に及ぶ複雑な位置決めシステムの使用を必要とする。既知の位置決めシステム及び方法はまた、熟練したオペレータを必要とし、自動化が難しい。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の目的は、位置決めシステムを搭載した新しい改良された採掘坑車両を提供することにある。更なる目的は、採掘坑作業現場において採掘坑作業タスクを開始するための新しい改良された方法を提供することにある。
【０００６】
本発明による採掘坑車両は、独立の装置クレームの機能によって特徴付けられている。
【０００７】
本発明による制御ユニットは、別の独立の装置クレームの機能によって特徴付けられている。
【０００８】
本発明による方法は、独立の方法クレームの機能によって特徴付けられている。
【０００９】
開示されている解決策の考え方では、採掘坑車両には採掘坑で採掘坑作業タスクを実行するための一又は複数の採掘坑作業デバイスが搭載されている。採掘坑車両の位置及び方向を決定するため、採掘坑車両は採掘坑車両の周囲をスキャンするための一又は複数のスキャニングデバイスを備える。スキャニングデバイスは周囲の３Ｄスキャニングデータを生成する。スキャニングデータはポイントクラウドデータを含み、ポイントクラウドデータの検出されたポイントの座標が検出されうる。採掘坑車両は、少なくとも１つのプロセッサでデータを受信してデータを処理する、少なくとも１つの制御ユニットを備える。制御ユニットには、プロセッサ内で実行されうる一又は複数のポイントクラウド照合プログラムが搭載されている。初期の第１ポイントクラウドデータは、制御ユニットに入力される。第１ポイントクラウドデータは、採掘坑座標系でのポイントクラウドデータを含む採掘坑の保存された基準３Ｄモデルを含む。更に、採掘坑車両のスキャニングデバイスによって生成された少なくとも１つの第２ポイントクラウドデータも、制御ユニットに入力される。第２ポイントクラウドデータは、採掘坑車両の現在位置での操作のためのスキャニングデータを含む。制御ユニットは、周囲の表面のポイントクラウドデータを抽出し、他の対象物のポイントクラウドデータを取り除くことによって、受信したスキャニングデータを処理するように構成されており、これによって、周囲の表面の単純化されたポイントクラウドデータが作成される。一実施形態では、周囲の表面内にある他のすべての対象物のポイントクラウドデータは削除される。次に、単純化された第２ポイントクラウドデータを基準の第１ポイントクラウドデータと照合するため、制御ユニットはポイントクラウド照合プログラムを実行する。制御ユニットは、単純化された第２ポイントクラウドデータと基準の第１クラウドデータとの間で決定された照合に基づいて、採掘坑座標系での採掘坑車両の位置と方向を決定しうる。この解決策は、ポイントクラウドを比較する際に、ポイントクラウドが最もよく適合する方法を実装しうる。更に、採掘坑内であらかじめ設計された採掘坑作業操作を実行するため、制御ユニットには、採掘坑座標系で採掘坑作業現場の位置を定義する少なくとも１つの採掘坑作業計画及び採掘坑作業現場で実行される採掘坑作業タスクが提供される。採掘坑作業現場で採掘坑作業タスクを開始する前に、制御ユニットは、決定された採掘坑車両の位置と採掘坑作業計画の位置を関連付けるように構成される。
【００１０】
スキャニングとポイントクラウド照合を中継する、開示された解決策の利点は、広範囲にわたる探査並びに測定インフラと機器を必要とせずに位置決定が実行されうることにある。更なる利点は、この手続が熟練した作業者を必要とせず、容易に自動化可能なことにある。実現可能な更なる利点は、スキャニングと解析プロセスの反復が容易かつ迅速であるため、開示された解決策が生成された結果に対して強力な統計学的確実性を獲得しうることにある。
【００１１】
単純化されたポイントクラウドデータのおかげで、データの保存及び取扱いが容易になる。単純化されたポイントクラウドデータのデータパッケージのサイズは更に小さくなることがあり、データは不必要な情報を含まない。更に、単純化されたポイントクラウドデータの原理は、坑道の新しい領域又は変化した領域を探索するときに利用されることがある。制御ユニットはそこで、新たに単純化されたポイントクラウドデータを採掘坑の３Ｄモデルのポイントクラウドデータと比較することができる。ポイントクラウドデータの比較に基づいて、採掘坑制御ユニットは、単純化されたポイントクラウドデータを実際の採掘坑の３Ｄモデルに組み込むことによって、採掘坑の３Ｄモデルを更新することができる。単純化されたポイントクラウドデータのおかげで、無関係なデータが採掘坑の３Ｄモデルに組み込まれることはない。
【００１２】
一実施形態によれば、採掘坑車両の位置は、スキャニングとポイントクラウド処理と照合技術を利用することによって決定される。ポイントクラウドの処理を促進するため、制御システムは、比較処理において採掘坑のポイントクラウドデータの特定の部分のみを利用しうる。次に、システムは採掘坑車両が現在操作されている採掘坑の領域又は区域を決定するように構成されてもよく、また、位置データに基づいて、システムは生成されたポイントクラウドデータを採掘坑の一部のポイントクラウドデータと比較してもよい。このように、比較は採掘坑計画の３Ｄモデル全体に対して行われるわけではない。そうではなく、スキャンされたポイントクラウドデータが比較されるのは、モニタリング時に採掘坑車両が操作されている採掘坑の一部のみで、この比較は採掘坑の３Ｄモデル全体の限られた部分に対して行われる。この解決策の利点は、比較時に処理されるデータ量が限定され、これによって必要とされる計算容量が少なくなり、処理時間が短縮されうることにある。
【００１３】
一実施形態によれば、開示された位置決めシステムとナビゲーションシステムは、採掘坑作業計画に従って、採掘坑で操作され採掘坑作業タスクを実行する任意の種類の採掘坑車両に実装されうる。採掘坑車両は手動で制御されてもよく、或いは自動的に操作可能なデバイスであってもよい。手動制御される採掘坑車両はオペレータによって遠隔制御されてもよく、或いは代替的に、採掘坑車両は有人車であってもよい。したがって、開示された解決策は、制御システム及び自動化の程度にかかわらず、いかなる採掘坑車両にも適している。更に、採掘坑車両は操作上のみならず、構造的にも異なりうる。したがって、採掘坑車両は、例えば、削岩リグ、ボルト締めリグ、輸送車両、貨物車両、又は計測車両であってもよい。任意の種類の採掘坑車両に、採掘坑車両の位置及び方向並びに坑道と岩盤空間の所望の面を決定することができるスキャニングモジュールが提供されうる。スキャニングモジュールはまた、採掘坑車両の周囲のモニタリング及び検出時には探索ツールとしての役割を果たしうる。モニタリングモジュールは、スキャニングデバイス及びモジュールシステムの操作を制御するための、並びに生成され収集された測定結果を処理するための一又は複数の制御ユニットを含みうる。加えて、モニタリングモジュールは、搭載モジュールと採掘坑制御システムの採掘坑制御ユニットとの間のデータ通信接続を作り出すための、一又は複数のデータ通信ユニットを含みうる。データ通信ユニットはまた、採掘坑車両の搭載型制御ユニットと通信を行い、一又は複数の外部の端末デバイス又はサーバーにデータを送信しうる。スキャニングモジュールは、モジュールが任意の採掘坑車両に容易に搭載できる迅速な連結手段を含みうる。
【００１４】
一実施形態によれば、採掘坑車両は、発破孔及び／又は岩盤ボルト並びにその他の補強要素のための掘削孔を掘削するように設計された削岩リグである。削岩リグは、掘削ユニットを備えた少なくとも１本の掘削ブームを含む。削岩リグには、搭載型の制御ユニットが提供される。制御ユニットには、採掘坑作業計画としての役割を果たす少なくとも１つの掘削パターンが提供されている。掘削計画又は掘削パターンは、採掘坑内の所定の掘削位置で掘削されるラウンド（ｒｏｕｎｄ）に対して、採掘坑座標系で幾つかの掘削孔の位置と方向を定義する。更に、制御ユニットは、掘削位置で掘削を開始するため、削岩リグの決定された位置と掘削パターンの位置とを関連付けるように構成されている。したがって、スキャニング技術は、削岩の位置及と方向並びに掘削パターン又は掘削計画とを関連付けるために利用される。
【００１５】
一実施形態によれば、採掘坑車両は、坑道ラインと坑道ラインの深さ方向に実際の切羽面とを備える掘削された岩盤空間内で動作するように配置される。岩盤空間は坑道であってもよく、切羽面は坑道の端部に位置しうる。実際の切羽面は、前のラウンドが発破され、分離された岩盤物質が坑道の端部から取り除かれて形成される。切羽面の位置と形状は、切羽面が発破によって形成され、幾つかの採掘坑作業ステップによって影響されるという事実があるため、計画された位置及び形状を逸脱することがありうる。掘削処理の効率と品質を改善するため、切羽面の位置が決定される。したがって、採掘坑車両には、切羽面を検出するための手段、並びに深さ方向で坑道ラインに対する切羽面の位置を決定するための手段が提供される。制御ユニットは、実際の切羽面の決定された深さ位置に基づいて、採掘坑作業計画の位置を定義しうる。
【００１６】
一実施形態によれば、採掘坑車両は、坑道ラインと坑道ラインの深さ方向に実際の切羽面を備える掘削された岩盤空間内で操作可能である。岩盤空間は坑道であってもよく、或いは対応する空間であってもよい。坑道の掘削は深さ方向に進められる。切羽面は既存の坑道の端部に配置されうる。採掘坑車両は、坑道ラインの深さ方向で坑道切羽面の最大深度を決定するための測定手段を備える。制御ユニットは、検出された最大深度を決定し、最大深度に基づいて切羽面の位置を定義するように構成されている。坑道切羽面の最大深度はスキャニングデバイスによって決定されてもよく、或いは代替的に、従来のセンサーと測定デバイスとを備えたブームによって決定されてもよい。
【００１７】
一実施形態によれば、採掘坑車両は削岩リグで、制御ユニットには幾つかの所定の掘削パターンが提供される。掘削パターン又は掘削計画はそれぞれ、掘削された岩盤空間の坑道ラインの深さのみを目的としている。場合によっては、同一の特徴的な機能を有する２つ以上のラウンドに対して、同一の掘削パターンが実装されてもよい。削岩リグは、坑道切羽面の最大深度を決定するためのスキャニング手段又は他の測定手段を備えており、当該データに基づいて、制御ユニットは、計画された切羽面の位置に対して、実際の切羽面の位置を決定しうる。制御ユニットは次に、実行される掘削パターンに対して望ましい位置を計算する。すなわち、制御ユニットは、決定された最大深度に基づいて掘削パターンの位置を調整するように構成されている。この実施形態では、掘削された坑道切羽面の最大深度は、計画された坑道ラインの深さとの関係で検出され、この検出された切羽面の深さ位置は、削岩リグの位置と採掘坑とを関連付けるときに使用される。
【００１８】
一実施形態によれば、採掘坑車両は、上述の段落で開示された削岩リグを踏まえている。制御ユニットには、幾つかのあらかじめ設計された掘削パターンが提供される。更に、制御ユニットは、掘削された坑道の切羽面の実際の位置、或いは岩盤空間を決定するように構成されており、切羽面の位置データに基づいて掘削パターンを修正しうる。制御ユニットは、例えば、掘削パターンを伸張又は短縮しうる。この実施形態は、特に２つ以上の連続するラウンドで同一の掘削パターンが使用されるときに利用されうる。
【００１９】
一実施形態によれば、削岩リグの制御ユニットには、１つの坑道ラインに特定の深さが意図された、幾つかのあらかじめ設計された掘削パターンが提供される。制御ユニットは、スキャニング及び／又は測定結果に基づいて、坑道の実際の切羽面の位置を決定する。切羽面の位置は、坑道ラインの深さ方向に坑道の最大深度を検出することによって決定されうる。制御ユニットは、切羽面の位置に基づいて実行される掘削パターンを選択するように構成されている。
【００２０】
一実施形態によれば、採掘坑車両は削岩リグであり、坑道の各ラウンド又は対応する岩盤空間に対して幾つかの掘削孔を掘削するように配置される。坑道の掘削は、連続するラウンドの掘削及び発破によって進む。ラウンドの発破は、新しい坑道切羽面と空間を限定する輪郭面も生み出す。削岩リグは、前のラウンドで実現される掘削を決定するためのスキャニング手段、又は他の測定手段を備える。制御ユニットは、前のラウンドで決定された実際の掘削に基づいて、その後のラウンドの掘削パターンを修正しうる。したがって、その後のラウンドでの過剰な掘削や掘削不足などの質的な問題を回避することが可能である。
【００２１】
一実施形態によれば、採掘坑車両には、制御ユニットと共に切羽面の実際の位置を決定するように構成されたスキャナデバイスが搭載されている。面の位置は、採掘坑との関係で、掘削パターンなどの採掘坑作業計画との関係で、或いは採掘坑車両のキャリアとの関係で決定されうる。座標変換は、所望のデータを生成するため、制御ユニットで実行されうる。
【００２２】
一実施形態によれば、採掘坑車両のスキャニングデバイスは、実際の切羽面に向かってスキャンするように配置され、これによって、座標を有するポイントクラウドデータが、これまでに掘削された少なくとも１つのラウンドの実際の表面から生成される。制御ユニットは、生成されたポイントクラウドデータに基づいて、実際の表面の特性を決定するように構成されている。制御ユニットは、実際の表面で決定された実際の特性を、少なくとも１つのラウンドの所定の設計特性と比較しうる。制御ユニットは、生成されたポイントクラウドデータに基づいて、切羽面の位置、切羽面の坑道輪郭及び／又は採掘坑座標系における切羽面のトポグラフィ（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ）を決定しうる。代替的に、又は付加的に、制御ユニットは、生成されたポイントクラウドデータに基づいて、坑道ラインとの関係で切羽面の方向を決定しうる。更に、制御ユニットは、決定された切羽面の実際の特性を所定の切羽面の設計特性と比較するように構成されており、また、この比較によって検出された偏差に応答して掘削パターンを修正するように構成されうる。制御ユニットは、例えば、監視角、孔間隔又は掘削パターンで決定されたラウンドの長さを修正しうる。他の任意の修正行為は、検出された品質データと状態データに基づいて、実行されうる。
【００２３】
一実施形態によれば、採掘坑車両は、ブームの遠位部分に配置される採掘坑作業デバイスを備えた少なくとも１本のブームを含む。ブームが搭載されると、キャリアに対する切羽面の位置は、採掘坑作業デバイスを切羽面に接して配置すること、並びにセンサー又は測定デバイスを含む搭載されたブームによって切羽面の位置を決定すること、によって決定される。機械座標系における採掘坑作業デバイスの検出された位置座標は、制御ユニットで実行される座標変換プログラムによって、採掘坑座標系の採掘坑座標に変換されうる。
【００２４】
一実施形態によれば、採掘坑作業デバイスの位置と方向は、採掘坑車両の周囲をスキャンすることによって決定され、これにより採掘坑作業デバイスのポイントクラウドデータが生成される。制御ユニットには、採掘坑作業デバイスの基準ポイントクラウドデータが提供される。基準データは採掘坑作業デバイスの設計データであってもよく、或いは、基準データは採掘坑作業デバイスの最初のスキャニングによって生成されうる。ポイントクラウド処理プログラムは、スキャンされたポイントクラウドデータ内で採掘坑作業デバイスを検索して検出するため、スキャンされたポイントクラウドデータと基準ポイントクラウドデータを比較するための制御ユニット内で実行される。採掘坑作業デバイスがポイントクラウドデータから見つかった後、採掘坑作業デバイスの位置と方向は、ポイントクラウドの照合点の座標に基づいて決定されうる。
【００２５】
一実施形態によれば、制御ユニットは、採掘坑座標系における採掘坑車両の採掘坑作業デバイスによって影響される掘削孔の位置と方向を決定し、記録するように構成されている。採掘坑車両は削岩リグ又は岩盤補強リグであってもよく、どちらも掘削孔に影響を及ぼす手段を含む。制御ユニットは、掘削ユニットのフィードビームの位置と方向を決定することができ、掘削ユニットが掘削孔の位置にあるとき、決定されたデータを掘削孔の位置と方向のデータとして記録することができる。この解決策の利点は、掘削孔と岩盤ボルトの位置と方向が、追加のデバイス及び手段なしで記録され保存されうることにある。
【００２６】
一実施形態によれば、採掘坑作業デバイスは、探索ツールとしての役割を果たすように構成されており、これにより、採掘坑作業デバイスは対象物に対して位置決めされ、採掘坑作業デバイスの位置データはスキャニングとポイントクラウド照合によって、或いはセンサーが搭載されたブームの取り付けによって、決定される。
【００２７】
一実施形態によれば、採掘坑車両には、周囲の面上のポイントクラウドデータを生成するためのスキャニング手段が提供される。制御ユニットには、採掘坑の３Ｄモデルを含む採掘坑計画が提供される。採掘坑の３Ｄモデルは、採掘坑座標系におけるポイントクラウドデータを含む。制御ユニットは、採掘坑の３Ｄモデルを有するスキャニングデバイスによって、生成されたポイントクラウドデータを比較するように構成されている。制御ユニットは、スキャンされた位置で、スキャニングデータ中に新しい或いは変化した周囲のポイントクラウド対象物を検出するための適切なプログラム、アルゴリズム、プロセッサ及びデータ処理手段を含みうる。これにより、新たに作られた或いは変化した採掘坑の壁又はその他の表面が検出され記録される。採掘坑制御ユニットは、採掘坑の実際の３Ｄモデルのポイントクラウドデータに、新しいポイントクラウドデータを組み込みうる。これにより、採掘坑制御ユニットは、受信したスキャニングデータに基づいて、採掘坑の３Ｄモデルを更新しうる。この実施形態のおかげで、採掘坑内の変化は記録され、考慮されうる。採掘坑の実際の３Ｄモデルが更新されると、採掘坑に関する信頼性の高い情報がいくつもの目的に使用されうる。
【００２８】
一実施形態によれば、スキャニングデバイスが搭載された採掘坑車両は、移動式探索デバイスとしての役割を果たす。採掘坑車両は、採掘坑車両の通常の操作のみを実行しているときには、探索を連続的に実行することができる。採掘坑車両が削岩リグ又は補強リグである場合には、掘削を実行するため、或いは補強要素又は補強材料を注入するため、作業現場に停止する際に、採掘坑車両は周囲をスキャンしてもよい。採掘坑車両が移動していないときには、スキャニングは毎回最低１回実行されると、定義されてもよい。この手続のおかげで、採掘坑は反復的に、また、余分なリソースを必要とすることなく、通常の操作プロセスと並行して探索されうる。採掘坑の３Ｄモデルは更新され、正確なものになりうる。
【００２９】
一実施形態によれば、制御ユニットには、第２スキャニングデータと基準ポイントクラウドデータとの間に要求される照合一致率を定義する少なくとも１つの組み込みルールが提供される。制御ユニットは、組み込みルールが満たされるときにのみ、新しいポイントクラウドデータを採掘坑の基準モデルの基準ポイントクラウドデータに組み込むように構成されている。
【００３０】
一実施形態によれば、採掘坑車両には、フレーム、一又は複数のスキャニングデバイス並びに一又は複数のデータ送信デバイス又はユニットが提供される。スキャニングモジュールは、データ送信デバイスによって、一又は複数の制御ユニットと通信しうる。スキャニングモジュールはまた、生成されたモニタリングデータを処理するためのプロセッサと必要なコンピュータプログラムとアルゴリズムを備える一又は複数の制御ユニットを含みうる。モニタリングモジュールは、任意の採掘坑車両に装着可能であるように設計されうる。スキャニングモジュールの締結ユニットは迅速な連結手段を含みうる。
【００３１】
一実施形態によれば、スキャニングデバイスはレーザースキャナである。
【００３２】
一実施形態によれば、スキャニングデバイスは少なくとも１つのカメラを備える。スキャニングデバイスは、少なくとも２つのカメラを備えるステレオビジョンシステムに基づいてもよい。代替的に、スキャニングは焦点深度システムとして知られる技術に基づいてもよく、このシステムでは１台のカメラが使用され、その方法は基本的に、対象物の焦点を積み重ね、次に各ピクセルの輝度を近隣との関係で分析することによって機能する。制御ユニットには、一又は複数のカメラから受け取ったデータを処理するための画像処理システムが提供されうる。
【００３３】
一実施形態によれば、スキャニングデバイスは、スキャニングユニットに加えて、スキャンされた障害物の色情報を記録するための少なくとも１台のカメラを備える。レコーダーの色情報は、スキャンされたポイントクラウドデータに接続されうる。このように、付加情報が収集されうる。
【００３４】
一実施形態によれば、３Ｄスキャニングデータは、測定面又は対象物を掃引するレーザーの往復移動時間によって得られる。この種のリモートセンシング技術はＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ）として知られている。
【００３５】
一実施形態によれば、３Ｄスキャニングデータは、単一（変調）光源の往復移動時間、及び測定面又は対象物の様々な部分からの反射の戻り時間によって得られる。この種のリモートセンシング技術はＴｏＦ（Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ）として知られている。この実施形態では、ＴｏＦカメラが使用されうる。
【００３６】
一実施形態によれば、３Ｄスキャニングデータは、一又は複数のカメラ画像に示された測定面又は対象物に投影された光の既知のパターンの幾何学によって得られる。この種の３Ｄスキャニングはまた、構造光３Ｄスキャニング技術として知られている。
【００３７】
一実施形態によれば、３Ｄスキャニングデータは、異なる視点から撮影された同一ターゲットの複数の写真の解析によって得られる。この実施形態では、ステレオカメラシステムが利用されうる。制御ユニットには、２台以上のカメラから撮影された画像データを処理するための画像処理システムが提供されうる。
【００３８】
一実施形態によれば、採掘坑車両は、搭載制御ユニットと一又は複数の外部制御ユニットとの間のデータ通信を可能にする少なくとも１つのデータ通信システムを含む。データ通信は任意の無線データ送信技術に基づいてもよい。採掘坑には、電波信号を利用する無線ネットワークが提供されうる。データ送信は、例えば、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）に基づいてもよい。
【００３９】
一実施形態によれば、制御システムは、採掘坑及び採掘坑車両の外部にある一又は複数のコンピュータ或いは制御ユニットを含みうる。代替的に、制御システムは、スキャニングデータが解析されている制御ユニットから送信されたデータを受信するための電気端末デバイスへのアクセスを可能にする一又は複数のサーバーを含みうる。制御ユニットはまた、他のデータ通信を意味するとみなされ、処理されたデータへのアクセスを可能にする分配手段となりうる。
【００４０】
一実施形態によれば、少なくとも１つのプロセッサと少なくとも１つのポイントクラウド照合プログラムが搭載されている制御ユニットが採掘坑車両に配置されている。したがって、採掘坑車両には、周囲からデータを収集し、そのデータを車内で処理するために必要となるすべてのリソースが提供されている。この実施形態はまた、採掘システムへのデータ接続が失われた、或いは適切に動作していない状況においても動作可能である。採掘坑の基準モデルの最新バージョンは、適切な場合に車載の制御ユニットにダウンロードすることが可能で、車載の記憶媒体に保存されうる。ダウンロードされた採掘坑モデルは、元の採掘坑モデルから構成されてもよく、或いは記述的な様式又は特徴のみを含むようにフィルタ処理されてもよい。採掘坑車両が現在動作している採掘坑の一部の限られたポイントクラウドデータセットだけをダウンロードすることも可能である。
【００４１】
一実施形態によれば、採掘坑車両の位置と方向を決定するための制御ユニットは、少なくとも１つのスキャニングデバイスを備える採掘坑車両と操作のための通信を行うための接続手段と、採掘坑車両の現在位置での操作のためのスキャニングデータであって、少なくとも１つのスキャニングデバイスによって生成される操作のための第２ポイントクラウドデータを含むスキャニングデータを採掘坑車両から受信するための受信手段と、受信した操作のためのスキャニングデータを処理するための処理手段とを含み、更に、制御ユニットには、プロセッサで実行されることが可能な少なくとも１つのポイントクラウド照合プログラム、及び採掘坑座標系でのポイントクラウドデータを含む採掘坑の保存された基準３Ｄモデルを含む初期の第１ポイントクラウドデータが提供され、制御ユニットは、周囲の表面のポイントクラウドデータを抽出し、他のすべての対象物のポイントクラウドデータを取り除くことによって、第２ポイントクラウドデータを処理するように構成されており、これによって、周囲の表面の単純化された第２ポイントクラウドデータが作成され、制御ユニットは、単純化された第２ポイントクラウドデータを基準の第１ポイントクラウドデータと照合するためポイントクラウド照合プログラムを実行し、単純化された第２ポイントクラウドデータと基準クラウドデータとの間で決定された照合に基づいて、採掘坑座標系による採掘坑車両の位置と方向を決定するように構成されており、制御ユニットには、採掘坑座標系による採掘坑作業現場の位置及び採掘坑作業現場で実行される採掘作坑業タスクを定義する少なくとも１つの採掘坑作業計画が提供され、更に、制御ユニットは、採掘坑作業現場で採掘坑作業タスクを開始するため、採掘坑車両の決定された位置と採掘坑作業計画の位置とを関連付けるように構成されている。
【００４２】
採掘坑車両に関連して開示されている詳細な実施形態も方法に関連しており、逆もまた真である。
【００４３】
スキャニングデバイス、ポイントクラウド照合プログラム及び制御ユニットを含む同一の装置は、ナビゲーション、採掘坑作業デバイス及び掘削孔の位置検出、採掘坑探索、衝突防止、並びに採掘坑制御と全車両管理システムのための情報提供に利用されうる。
【００４４】
上述の開示された実施形態は、開示された必要な機能を備えた適切な解決策を形成するため、組み合わせ可能である。
【００４５】
幾つかの実施形態は、添付の図面により詳細に説明されている。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】スキャニング手段及びモニタリング手段を搭載した削岩リグの側面図である。
【図２】採掘坑車両周囲の面及び物理的な障害物をスキャンする原理を概略的に示す。
【図３】採掘坑車両のキャリア上に配置されたスキャニングモジュールの概略側面図である。
【図４】スキャニング結果を処理するときに利用されるポイントクラウド照合の基本原理の概略図である。
【図５】採掘坑の新しい面又は変化した面を示す概略的かつ大幅に単純化された図で、スキャンしたデータを基準データと照合した後に検出された偏移したポイントクラウドデータを組み込んでいる。
【図６】新たにスキャンして検出された点を組み込む、更新済みの基準ポイントクラウドデータの概略的かつ大幅に単純化された図である。
【図７】ポイントクラウドデータを処理することができる制御ユニットの関連要素、処理手段及び機能を示す概略図である。
【図８】面掘削方法の概略上面図で、削岩リグは、掘削パターンに従って坑道の端面に掘削孔を掘削するため、掘削現場に配置されている。
【図９】扇形掘削方法の概略上面図で、削岩リグは、掘削パターンに従ってパイロット坑道の内側輪郭面に掘削孔を掘削するため、掘削現場に配置されている。
【図１０】扇形掘削方法の概略側面図である。
【図１１】掘削パターンの概略図である。
【図１２】削岩リグの位置決め及び掘削される掘削パターンを示す概略上面図である。
【図１３】幾つかの坑道及び坑道内で動作して採掘坑制御システムと通信している種々の採掘坑車両の概略図である。
【００４７】
明確にするため、これらの図は、開示されている実施形態の幾つかを単純化した方法で示している。これらの図では、同様の参照番号は同様の要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
図１は、採掘坑車両の例として、削岩リグ１を示す。また、岩盤ボルト締めリグ、チャージング（ｃｈａｒｇｉｎｇ）リグ、計測車両、輸送車両及び貨物車両も採掘坑車両である。したがって、図１２に示すように、採掘坑車両には、削岩ユニット、ボルト締めユニット、チャージングユニット、貨物ユニット及び貨物輸送ユニットなどの採掘坑作業デバイスが提供されうる。開示された解決策は、すべての種類の採掘坑車両に適用されうる。
【００４９】
削岩リグ１は、移動式キャリア２及びキャリア２に接続された一又は複数のブーム３を含みうる。ブーム３の遠位端部分は掘削ユニット４であってもよい。掘削ユニット４は、フィードビーム５及びその上に支持される削岩マシン６を含みうる。削岩マシン６は、削岩マシン６の先端にツール７を接続するためのシャンクを含みうる。少なくとも１つのブーム３は、掘削ユニット以外の採掘坑作業デバイスを含みうる。したがって、採掘坑作業デバイスは、例えば、岩盤ボルト締めユニット又はチャージングユニットであってもよい。
【００５０】
図１では、削岩リグ１は地下の採掘坑空間８で操作されているが、この空間は例えば、坑道、貯蔵ホール又は回廊となりうる。採掘坑空間８は、切羽面９、壁面１０及び天井面１１を含みうる。削岩リグ１には、削岩リグ１の周囲を測定するための一又は複数のスキャニングデバイスＳが備えられている。スキャニングデバイスＳは３６０度スキャン可能であり、したがって、削岩リグ１の周囲の表面及び他の障害物を測定可能で、システムに対してスキャニングデータを生成する。スキャニングデバイスＳは、ポイントクラウドデータを生成することができるレーザースキャナ、カメラ、又は他の任意のデバイスを含みうる。スキャニングデバイスＳは、キャリア２の上に配置されうる。
【００５１】
スキャニングデバイスＳは、採掘坑車両の上の既知の場所に配置されうる。その結果、スキャニングデバイスの座標は採掘坑車両のマシン座標系１２で既知となる。スキャニングデバイスは周囲を観測し、一又は複数の対象物、採掘坑車両の部品又は要素を同様に検出することができる。
【００５２】
代替的に、スキャニングデバイスＳの位置は、事前に正確に決定される必要はなく、開示されたシステムがポイントクラウド照合技術を利用するときに較正される。次に、少なくとも１つの削岩リグの基準要素又は対象物がスキャニングデータ中に検出され、検出された対象物の生成されたポイントクラウドデータは、キャリア２上でのスキャニングデバイスＳの相対位置決定に利用される。
【００５３】
削岩リグ１はマシン座標系１２を有し、採掘坑は採掘坑座標系１３を有する。搭載された削岩リグ１は、本特許申請で開示される原理に基づく、スキャニングデータの受信、ポイントクラウド照合及び検索手段の実行、位置データの生成、及び必要な座標変換の実行のための一又は複数の制御ユニット１４ａであってもよい。制御ユニットにはまた、この事例の掘削パターンで、どの採掘坑作業計画、採掘坑作業操作が作業現場で実行されるかに従って、一又は複数の採掘坑作業計画が提供されうる。
【００５４】
スキャニングデバイスＳは、装着手段を備えたフレーム３０、並びにプロセッサ及び上述の位置決定手続を実行するのに必要となるプログラムを備えた制御ユニットＣＵを含むスキャニングモジュールＳＭの一部であってもよい。
【００５５】
必要な位置と方向のデータはスキャニングによって生成されうるため、ブーム３にはセンサーがなくてもよい。しかしながら、ブーム３及び採掘坑作業デバイスは、代替的に、位置と方向を決定するための従来のセンサー又は測定手段３１を含んでもよい。
【００５６】
採掘坑車両１の採掘坑座標系での位置と方向は、スキャニング及びポイントクラウド照合技術を利用することによって決定されうる。スキャニング手段はまた、切羽面９の位置、採掘坑空間８の輪郭、及び切羽面のトポグラフィと空間８の内面を決定するために使用されうる。
【００５７】
図１は、採掘坑車両１が、一又は複数の外部採掘坑制御ユニットＭＣＵと通信しうることを開示している。
【００５８】
図２は、採掘坑車両１を取り囲む採掘坑空間８の表面のスキャニングを示している。したがって、ポイントクラウドデータ１５は、壁面１０ａ、１０ｂ及び天井面１１から生成されうる。また、空間８の最大深度、すなわち切羽面がスキャンされうる。拡大図付きの単純化された図２で開示されているように、壁面１０ａ、１０ｂ及び天井面１１の表面は、発破によって岩盤物質が分離されているため、個々の形状を有する。表面のトポグラフィは、採掘坑の指紋の一種とみなされている。採掘坑空間８の実際の表面の３Ｄスキャニングデータが生成されうる。したがって、スキャンされたポイントクラウドデータに基づいて、採掘坑の３Ｄモデルが更新されうる。
【００５９】
図２はまた、スキャニングによって、モニターされた対象物ＭＯは検出され、そのポイントクラウドは生成されうることを開示している。モニターされた対象物ＭＯのポイントクラウドデータは、モニターされた対象物に対して特徴的なポイントを含む。ポイントが作り出す形状に基づいて、モニターされた対象物ＭＯは、スキャニング手続の検索ステップで認識されうる。次に、制御ユニット１４ａは、ポイントクラウド内でモニターされた対象物を定義する認識されたポイントの座標を決定し、マシン座標系１２におけるモニターされた対象物の位置と方向を決定しうる。制御ユニット１４ａは、採掘坑車両１の位置がわかると、モニターされた対象物ＭＯの位置と方向のデータを採掘坑座標系１３の座標に変換する。採掘坑内の採掘坑車両１の位置はスキャニング技術によって決定されうる。採掘坑車両１及びモニターされた対象物ＭＯの位置は、スキャンされた採掘坑空間８の実際の表面トポグラフィ及び切羽面の位置に関する情報と共に、決定されうる。
【００６０】
図２、及び図４では、スキャニングデバイスＳの光線が物理的なターゲットに到達して検出される場所が黒丸１７のポイントによって示されている。ポイントクラウドデータ１５は、スキャニングによって作り出された幾つかのポイント１７を含む。ポイント１７は黒丸で示される。ポイントクラウドデータは、スキャニングが観測する情報を示すとみなすことができる。すべてのポイント１７は、マシン座標系１２でｘ、ｙ、ｚの座標を有し、モニターされた対象物ＭＯの位置と方向は、スキャニングデバイスＳに対してマシン座標系１２で決定されうる。モニターされた対象物ＭＯは、制御ユニット１４ａすなわちＣＵに入力された基準データに基づいて、ポイントクラウドデータから検出されうる。
【００６１】
採掘坑空間８の底部の切羽面及び他の表面の位置、方向並びにトポグラフィは、採掘坑車両の位置がわかり、座標変換が利用されると、採掘坑座標系１３で決定されうる。
【００６２】
図３では、スキャニングモジュールＳＭは、採掘坑車両１のキャリア２上に配置されている。スキャニングモジュールＳＭは、スキャニングデバイスＳ、フレーム１８及び制御ユニットＣＵを含む。制御ユニットＣＵは、スキャニングデバイスＳ及び測定デバイスから受信した測定データを処理するように配置されてもよく、データ通信ユニットＤＣＵによって、処理されたデータとデータ要素だけを採掘坑制御ユニットＭＣＵ又は他の任意の外部制御ユニットに送信してもよい。更に、スキャニングデバイスＳ又はスキャニングモジュールは迅速な連結手段を含んでもよく、これによって採掘坑車両１に容易に装着されうる。
【００６３】
図４は、スキャニングとポイントクラウド照合によって、採掘坑車両１の位置と配向を決定する基本原理を開示している。採掘坑車両１の周囲がスキャンされ、第２ポイントクラウドデータ２１が生成される。初期の第１ポイントクラウドデータ２２は、事前に生成されて、採掘坑車両１に搭載の制御ユニット１４ａに保存されてもよい。制御ユニット１４ａ、１４ｃには、プロセッサ並びに、第２ポイントクラウドデータ２１を第１ポイントクラウドデータ２２と照合するためのポイントクラウド照合プログラム又はアルゴリズムが提供されうる。したがって、第１ポイントクラウドデータ２２は基準ポイントクラウドデータとしての役割を果たし、第２ポイントクラウドデータ２１は操作のためのポイントクラウドデータとしての役割を果たす。図４では、照合２３が非常に単純化された方法で示されている。この照合２３に基づいて、制御ユニット１４ａ又は１４ｂは、採掘坑車両１の位置と配向を採掘坑座標系１３で決定しうる。ポイントクラウドデータのすべてのポイント１７は、ｘ、ｙ及びｚ座標を有する。図４の単純化された例では、第２ポイントクラウドデータ２１は基準ポイントクラウドデータ２２に完全に一致する。
【００６４】
上述のポイントクラウド照合解析及びポイントクラウド最良適合手続の原理は、採掘坑車両のブーム又は採掘坑作業デバイスなど、モニターされた対象物の位置と方向を検索して検出するために利用されうる。パターン照合中に、システムはモニターされた対象物を検索し、対象物の位置と方向を計算する。
【００６５】
図５は、採掘坑の新しい表面又は変化した表面を検出することを開示している。スキャニングデバイスが搭載された採掘坑車両は、移動式探索デバイスとしての役割を果たす。したがって、採掘坑車両は、掘削或いはその他の定義された採掘坑操作を実行するため、作業現場で停止すると、周囲をスキャンすることができる。制御ユニットは、ポイントクラウド照合解析を実行し、操作のための第２スキャニングデータを制御ユニットに保存されている或いはそこから取り出された基準スキャニングデータ２２と比較するように構成されている。パターン照合中、システムは、操作のための第２スキャニングデータ２１が、基準ポイントクラウドデータ２２の中に存在しない一又は複数の周囲を取り囲む新しいポイントを含むかどうかを検出する。これらの新しいポイント１７ａは、図５に白丸として表示されている。一実施形態によれば、制御ユニットには、第２スキャニングデータと基準ポイントクラウドデータとの間に要求される照合一致率を定義する少なくとも１つの組み込みルールが提供される。組み込みルールは、例えば、５０％一致のためのニーズを定義しうる。セット組み込みルールが満たされると、新しいポイント１７ａは基準ポイントクラウドデータ２２に組み込まれる。したがって、採掘坑車両により、新しく作られた壁又は変化した表面の検出及び記録が可能になる。図６は、新たにスキャンして検出されたポイントを組み込む、更新された新しい基準ポイントクラウドデータ２２ａを開示している。
【００６６】
図７は、生成されたポイントクラウドデータを処理するための、実行可能な制御ユニット及び制御ユニットのプロセッサで実行できる必要なプログラムを示している。制御ユニットは、採掘坑車両の操作のための制御及び採掘坑車両の位置と採掘坑作業計画の決定に利用される位置データを生成する。
【００６７】
開示された制御ユニットは採掘坑車両に搭載可能であり、スキャニングデータを事前に処理し、その結果だけをデータ送信デバイスによって採掘坑制御ユニットに送信することができる。
【００６８】
図８は切羽面の掘削方法を示すもので、削岩リグは、掘削パターンに従って坑道の端面に掘削孔を掘削するため、掘削現場に配置されている。代替的に、ラウンドＲの掘削は、他の種類の掘削計画に従って制御されうる。坑道の深さは掘削が進むにつれて増す。したがって、坑道の深さはラウンドごとに増していく。深さ方向ＤＤは矢印によって示されている。
【００６９】
切羽面掘削リグ１が動作する掘削された岩盤空間８は、坑道ラインＴＬ及び坑道ラインＴＬの深さ方向ＤＤでの実際の切羽面９を含む。切羽面９は坑道８の端部に位置する。切羽面９は、前のラウンドＲが発破されると形成される。切羽面の位置と形状は、破線９ａで示される計画された位置と形状を逸脱することがある。切羽面掘削リグ１には、採掘坑内でのリグの位置を決定するためのスキャニングデバイスＳＤ又はモジュールが装備される。スキャニング技術はまた、深さ方向ＤＤで坑道ラインＴＬに対して切羽面９の位置を決定するためにも使用されうる。システムは、坑道ラインＴＬの深さ方向ＤＤで坑道切羽面９の最大深度を決定し、最大深度に基づいて切羽面の位置を正確に定義しうる。加えて、生成されたスキャニングデータは、切羽面９の坑道輪郭、坑道ラインＴＬに対する切羽面９の方向、及び切羽面９のトポグラフィを決定するために使用されうる。
【００７０】
図９及び図１０は扇形掘削方法の原理を示しており、削岩リグ１は、掘削パターンに従ってパイロット坑道８ｂの内側輪郭面に掘削孔を掘削するため、掘削現場に配置されている。扇形掘削では、掘削孔の位置と方向を定義する扇形掘削パターンが使用されうる。扇形掘削リグ１には、採掘坑内でのリグの位置を決定するためのスキャニングデバイスＳＤ又はモジュールが装備される。スキャニング技術はまた、深さ方向ＤＤで坑道ラインＴＬに対して切羽面９の位置を決定するためにも使用されうる。掘削された坑道８の表面Ｓ及び坑道輪郭はまた、スキャンされ検出されうる。
【００７１】
切羽面掘削及び扇形掘削では、あらかじめ設計された坑道ラインＴＬを掘削パターンの代わりに採掘坑作業計画として使用することも可能である。更に、坑道ラインに沿った坑道の内側輪郭はまた、あらかじめ設計されて制御ユニットに入力されてもよい。採掘坑作業計画はまた、所望の坑道部分に対して、最小輪郭及び最大輪郭を定義しうる。
【００７２】
図１１は、切羽面掘削のための掘削パターン３２のｘｚ投影を示す。掘削パターン３２は、複数の入れ子になった列３４ａ〜３４ｃ上に配置された複数の掘削孔３３を定義する。更に、掘削パターン３２は、最も奥の掘削孔列３４ｃと切削部３６との間の区域に配置されるフィールド孔３５ａから３５ｃまでを含みうる。掘削パターン３４では、掘削孔３３は円として示されうる。更に、各掘削孔３３の方向は、掘削パターン３２の方向ライン３７によって示されうる。掘削孔３３間の距離は孔間隔３８と称される。掘削パターン３２の特性とパラメータは、制御ユニットのプロセッサ内の掘削パターン設計プログラム又は対応する掘削作業計画を実行することによって、修正されうる。前のラウンドのモニタリングと検知の結果は、以降の掘削パターンを修正するときに考慮されうる。
【００７３】
図１２は、掘削されるラウンドＲに関連する掘削パターン３２の原理を示している。掘削される坑道８の切羽面９には、掘削パターン３２の座標系が設定されうるナビゲーション面Ｎが提供される。ナビゲーション面Ｎは切羽面９の正面に配置されうる。掘削パターン３２は、その座標系で決定された削岩リグ１の位置と方向を含み、その場合、削岩リグ１は掘削が開始される前に座標系に従ってナビゲートされる。ラウンドＲの底部は更に、ナビゲーション面Ｎからのパターンの長さに応じた距離に発破面３９を含みうる。
【００７４】
図１３は、幾つかの坑道８ａ〜８ｄと坑道で動作する種々の採掘坑車両１ａ〜１ｄを示す。最も下の坑道８ａには、坑道の端面に発破孔を掘削するための切羽面掘削リグ１ａがある。扇形掘削リグ１ｂは、第２坑道８ｂに扇状の掘削パターンを掘削している。第３坑道８ｃでは、貨物車両１ｃが分離された岩盤物質を運んでおり、第４坑道８ｄではチャージング車両１ｄが動作している。採掘坑内で動作するこれらすべての採掘坑車両には、上記で開示した採掘坑作業計画及びスキャニングモジュールが提供される。採掘坑車両は本願で開示されるように位置決めされ、人手によって操作される。採掘坑車両はまた、採掘坑制御ユニットＭＣＵに探索及びモニタリングデータを提供する。採掘坑制御ユニットＭＣＵは制御室に配置され、オペレータに現在のステータスに関する情報を提供し、状況レポートを表示するため、一又は複数の端末デバイス又はディスプレイユニットＤＵに接続されてもよい。
【００７５】
扇形掘削リグ１ｂが坑道内で使用されるときには、パイロット坑道内で動作し、パイロット坑道の壁又は天井に発破孔を掘削してもよい。掘削孔の発破後、パイロット坑道は拡張される。２つの連続した扇形掘削孔がラウンドＲの長さを定義する。切羽面掘削では、切羽面掘削リグ１ａが坑道８ａの端面すなわち切羽面に掘削孔を掘削する。開発掘削後、形成された採掘坑空間は、採掘坑車両のモニタリングモジュールによって探索されうる。モニタリングモジュールは、坑道８ａ〜８ｄの切羽面及びその他の表面をスキャンするためのスキャニングデバイスを含みうる。
【００７６】
図面及び関連する記述は、本発明のアイデアを示すことのみを目的とする。本発明の詳細は、特許請求の範囲内で変化しうる。
【図１】
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【図２】
0006273041.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0006273041.tif 000011
【図１１】
0006273041.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
0006273041.tif 000014