DE69829107T2 - Detektorsystem - Google Patents

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DE69829107T2
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Michael Perry Gard
Jian Jin
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B44/00Automatic control systems specially adapted for drilling operations, i.e. self-operating systems which function to carry out or modify a drilling operation without intervention of a human operator, e.g. computer-controlled drilling systems; Systems specially adapted for monitoring a plurality of drilling variables or conditions
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/09Locating or determining the position of objects in boreholes or wells, e.g. the position of an extending arm; Identifying the free or blocked portions of pipes
    • E21B47/092Locating or determining the position of objects in boreholes or wells, e.g. the position of an extending arm; Identifying the free or blocked portions of pipes by detecting magnetic anomalies

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet des Einsatzes der Magnetfeldmessung, um beim Grabenbau oder Bohren unterirdische Objekte zu detektieren. EP 0 366 567 zeigt ein System zur Verwendung in Verbindung mit einem Werkzeug in einer nicht vertikalen Bohrung, um den Abstand zu einem Ziel oder einer Brunnenbohrung zu bestimmen sowie um die Ausrichtung des Werkzeugs zu bestimmen. Dabei sind Messungen an zwei und vorzugsweise drei unterschiedlichen Positionen erforderlich, um den Abstand und die Ausrichtung präzise zu identifizieren. Die Erfindung umfasst ein Ausführungsbeispiel, das ein System und ein Verfahren zum Detektieren eines unterirdischen Objekts unter Verwendung der Magnetfeldmessung umfasst.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung umfasst ein Detektionssystem zur Verwendung beim Bohren oder Grabenbau zum Detektieren eines Objekts in einem Bereich des Bohrens oder des Grabenbaus, wobei das System ein Detektionsmodul aufweist. Das Detektionsmodul umfasst eine Magnetsensoreinheit, die Magnetfeldkomponenten von einer passiven Magnetfeldverzerrung detektieren kann. Die passive Magnetfeldverzerrung wird durch das Objekt bewirkt. Die Magnetsensoreinheit eignet sich zur Übertragung der Magnetfeldkomponenten. Das Detektionsmodul umfasst ferner einen Prozessor, der die Magnetfeldkomponenten empfangen kann, die durch die Magnetsensoreinheit detektiert werden, und der die Magnetfeldkomponenten verarbeiten kann, um das Gesamtmagnetfeld der passiven Magnetfeldverzerrung zu bestimmen. Der Prozessor vergleicht das Gesamtmagnetfeld mit einem Einstellwert, um zu bestimmen, ob das Gesamtmagnetfeld von dem Einstellwert um mehr als eine bestimmte Toleranz abweicht, um zu bestimmen, ob sich die passive Magnetfeldverzerrung innerhalb einer bestimmten Entfernung von dem Detektionsmodul befindet, wodurch bestimmt wird, ob sich das Objekt innerhalb der bestimmten Entfernung von dem Detektionsmodul befindet.
  • Ferner umfasst die vorliegende Erfindung ein Detektionssystem zur Verwendung beim Bohren oder Grabenbau zum Detektieren eines Objekts in einem Bereich des Bohrens oder des Grabenbaus, wobei das System ein Detektionsmodul aufweist. Das Detektionsmodul umfasst eine Magnetsensoreinheit, die Magnetfeldkomponenten eines aktiven Magnetfelds detektieren kann, das von dem Objekt abgestrahlt wird, und wobei die Einheit die Magnetfeldkomponenten übermittelt. Ein Prozessor kann die von der Magnetsensoreinheit übertragenen Magnetfeldkomponenten empfangen. Der Prozessor kann die Magnetfeldkomponenten zu einer entsprechenden Referenzebene zurück projizieren, um Winkeleinflüsse aus den Magnetfeldkomponenten zu entfernen und um die Magnetfeldkomponenten zu verarbeiten, um eine Ausrichtung von dem Detektionsmodul zu dem Objekt zu bestimmen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung ein Detektionsmodul zum Detektieren eines Objekts in einem Bereich in der Nähe des Detektionsmoduls. Das Detektionsmodul umfasst eine Mehrzahl von Magnetfeldsensoren, die jeweils eine Magnetfeldkomponente aus einer Magnetfeldeigenschaft detektieren können, welche das Objekt anzeigt, und wobei die Magnetfeldkomponente in einem Sensorsignal übertragen werden kann. Das Detektionsmodul weist eine Mehrzahl von Filter-/Vorverstärkereinheiten auf, die jeweils eines der Sensorsignale von den Magnetfeldsensoren empfangen können, um Filterkomponenten aus dem empfangenen Sensorsignal zu filtern und um das empfangene Sensorsignal zu verstärken. Das Detektionsmodul weist ferner eine Mehrzahl von Filter-/Verstärkereinheiten auf, die jeweils eines der Sensorsignale von den Filter-/Vorverstärkereinheiten empfangen können, um Spektralkomponenten aus dem empfangenen Sensorsignal zu filtern, und um das empfangene Sensorsignal zu verstärken. Ein Prozessor ist in der Lage, die Sensorsignale von den Filter-/Verstärkereinheiten zu empfangen und um die Magnetfeldkomponenten in den Sensorsignalen zu verarbeiten, um die Ausrichtung des Detektionsmoduls zu dem Objekt zu bestimmen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Detektieren eines Objekts in einem Bereich in der Nähe von Bohr- oder Grabenbauarbeiten. Das Verfahren umfasst das Bestimmen eines Einstellwertes für ein Magnetfeld eines Bereichs. Eine Mehrzahl von Magnetfeldkomponenten für eine durch das Objekt in dem Bereich bewirkte Magnetfeldeigenschaft wird detektiert. Die Magnetfeldkomponenten werden verarbeitet, um ein Gesamtmagnetfeld für den Bereich zu bestimmen. Wenn das Gesamtmagnetfeld von dem Einstellwert um mehr als eine bestimmte Toleranz abweicht, wird bestimmt, ob sich das Objekt innerhalb des Bereichs befindet.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Detektieren eines Objekts in einem Bereich in der Nähe eines Detektionsmoduls. Das Verfahren umfasst das Detektieren einer Mehrzahl von Magnetfeldkomponenten für ein aktives Magnetfeld von dem Objekt in dem Bereich. Die Magnetfeldkomponenten werden verarbeitet, um die Ausrichtung des Detektionsmoduls im Verhältnis zu dem aktiven Magnetfeld zu bestimmen, wodurch die Ausrichtung des Detektionsmoduls zu dem Objekt bestimmt wird. Der Verarbeitungsschritt umfasst das Zurückprojizieren der Magnetfeldkomponenten zu einer passenden Referenzebene, um Winkeleinflüsse aus den Magnetfeldkomponenten zu entfernen.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst ferner ein System zum Detektieren eines Objekts. Das System umfasst eine Einheit, die sich zur Verwendung zumindest entweder in Bohr- oder Grabenbaushubanwendungen eignet. Das System weist ferner ein Detektionsmodul auf, das sich in der Einheit befindet und das Objekt detektieren kann. Das Detektionsmodul umfasst eine Magnetsensoreinheit, die Magnetfeldkomponenten aus einer dem Objekt zugeordneten Magnetfeldeigenschaft detektieren kann, und zur Übertragung der Magnetfeldkomponenten. Das Detektionsmodul umfasst ferner einen Prozessor, der die Magnetfeldkomponenten empfangen kann, die durch die Magnetsensoreinheit detektiert werden, und wobei die Magnetfeldkomponenten verarbeitet werden können, um die Ausrichtung des Detektionsmoduls im Verhältnis zu dem Objekt zu bestimmen. Die Bestimmung der Ausrichtung des Detektionsmoduls wird unabhängig von einer vorherigen Bestimmung verarbeitet und stellt keine inkrementale Korrektur dar.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Ansicht einer Grabenaushubeinheit mit einem Detektionsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine schematische Ansicht einer Boreinheit, die an einem Bohrwerkzeug mit einem Detektionsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung angebracht ist;
  • 3 eine schematische Ansicht einer Bohrkopfeinheit mit einem Detektionsmodul, das eine passive Magnetfeldverzerrung misst;
  • 4 eine schematische Ansicht einer Bohrkopfeinheit mit einem Detektionsmodul, das ein vorgegebenes Magnetfeld misst;
  • 5 ein Koordinatendiagramm eines Fadenleiters und einer Funkbake mit einem Detektionsmodul;
  • 6 ein Koordinatendiagramm für einen Fadenleiter und eine Funkbake mit einem Detektionsmodul mit kollinearen Y-Achsen und Rotation;
  • 7 ein Blockdiagram einer Version einer Schaltung zum Messen und Verarbeiten von Magnetfeldinformationen gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 8 ein Blockdiagramm einer Version der Magnetfeldsensoreinheit aus 7;
  • 9 ein Blockdiagramm einer Version der Magnetfeldsensoreinheit aus 7 mit passiver und aktiver Magnetfeldmessung;
  • 10 ein Blockdiagramm einer Version einer elektronischen Leiterplatte in einem Detektionsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 11 ein Flussdiagramm einer Version der Software, die in dem Prozessor aus 10 einsatzfähig ist;
  • 12 ein Blockdiagramm einer weiteren Version einer Schaltung zum Messen und Verarbeiten von Magnetfeldinformationen gemäß der vorliegenden Erfindung; und
  • 13 ein Blockdiagramm einer weiteren Version einer Schaltung zum Messen und Verarbeiten von Magnetfeldinformationen gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
  • Viele Probleme und Verluste sind dem versehentlichen Auftreffen auf unterirdische bzw. erdverlegte Leitungen zugeordnet, wie etwa Glasfaserkabel- und andere Telekommunikationsleitungen, Kabelfernsehdienste, Stromversorgungsleitungen, Wasserleitungen, Kanalleitungen und andere Versorgungsanschlüsse. Häufig sind Löffelbagger an den Ereignissen versehentlich getroffener unterirdischer Objekte beteiligt. An derartigen versehentlichen Beschädigungen sind normalerweise aber auch andere Grabenbagger und unterirdische Bohreinheiten beteiligt.
  • Benötigt wird somit ein System zur Bestimmung, wenn für einen Löffelbagger, ein unterirdisches Bohrwerkzeug oder eine andere Grabenbaggervorrichtung oder eine Vorrichtung ohne Graben die Gefahr besteht, versehentlich auf ein unterirdisches Objekt zu stoßen bzw. dieses zu treffen. Benötigt wird ein flexibles System, um die Wahrscheinlichkeit für das Treffen unterirdischer Objekte zu bestimmen, die bekannte oder nicht feststellbare Positionen aufweisen sowie unbekannter unterirdischer Objekte.
  • Das System gemäß der vorliegenden Erfindung bietet die Möglichkeit, unterirdische Objekte zu detektieren, die sich innerhalb eines Bereichs für ein mögliches versehentliches Auftreffen durch ein Bohrwerkzeug oder ein Grabenaushubwerkzeug befinden. Die vorliegende Erfindung sieht die Möglichkeit vor, unbekannte und bekannte unterirdische Objekte zu detektieren und die Position des Bohrwerkzeugs in Bezug auf die Objekte vorzusehen, einschließlich der relativen Entfernung und der Ausrichtung. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung für eine Regelung zum Navigieren eines Bohrwerkzeugs eingesetzt werden. Ferner kann das System gemäß der vorliegenden Erfindung angepasst und für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, einschließlich des Einsatzes in einem Löffelbaggerzahn oder einem Grabenbaggerausleger sowie des Einsatzes in einem unterirdischen Bohrwerkzeug.
  • Oberflächenbohrungs- und Grabenbausysteme wie etwa ein Löffelbagger umfassen für gewöhnlich einen Rahmen mit einem Antriebssystem und einem Lenkungssystem. Das Antriebssystem weist allgemein einen Motor auf, der Leistung für einen Bodenantrieb und einen Grabenaushubantrieb bereitstellt. Das Grabenbausystem kann verschiedene Grabenbauwerkzeuge zum Graben und Grabenziehen aufweisen, einschließlich einer Hinterfüllungsschaufel, eines Grabenbaggers mit Ausleger, eines Erdbohrers, eines Pflugs, einer Säge oder eines Löffelbaggers.
  • In folgendem allgemeinen Bezug auf die Abbildungen und im Besonderen auf 1, zeigt diese eine Grabenaushubeinheit, die allgemein mit der Bezugsziffer 100 bezeichnet ist. Die Grabenaushubeinheit 100 weist ein Rahmengehäuse 102 und einen Motor 104 auf, der einem Bodenantrieb 106 und einem Grabenbaggerantrieb 108A und 108B zugeordnet ist, die jeweils Vor- und Rückwärtsgänge vorsehen. Eine Lenkungseinheit 110A und 110B stellt die Manövrierfähigkeit für die Grabenaushubeinheit 100 bereit.
  • Die Grabenaushubeinheit 100 weist ein Grabenaushubwerkzeug auf, wie etwa eine Löffelbaggereinheit 112 zum Graben und zum Entfernen von Material von einem Grabenaushubort. Die Löffelbaggereinheit 112 weist eine Schaufel 114 mit Zähnen 116 auf, die in die Erde eindringen und graben können. Eine hydraulische Hebeeinheit 118 weist einen Ausleger 120 auf, der die Schaufel 114 während dem Grabevorgang bewegt und durch eine Anordnung von Reglern 122 geregelt wird. Ein Bedienfeld 124 mit Anzeigen und zusätzlichen Reglern ermöglicht einer Bedienungsperson die Überwachung des Grabens und des Status des Motors 104 und anderer Systeme in der Grabenaushubeinheit 100.
  • Ein Detektionsmodul 126 ist in einem der Zähne 116 der Schaufel 114 der Löffelbaggereinheit 112 angeordnet. Wie dies nachstehend im Text näher beschrieben ist, verwendet das Detektionsmodul 126 verschiedene Sensoreinheiten, um die Eigenschaften des Magnetfelds der Erde zu detektieren, wobei die Eigenschaften unterirdische Objekte anzeigen können, wie etwa Versorgungsleitungen und Versorgungsrohre. Das Detektionsmodul 126 kann zum Detektieren passiver Verzerrungen verwendet werden, die durch einen unterirdischen ferromagnetischen Körper bewirkt werden, zusätzlich zu aktiven Impressionen, die durch ein Signal bewirkt werden, das einer Versorgungsleitung oder einem anderen unterirdischen Objekt aufgedrückt wird. Der hierin verwendete Begriff "Eigenschaft" in Bezug auf eine Magnetfeldeinrichtung betrifft eine passive Verzerrung des Erdmagnetfelds oder ein aktives Aufdrücken eines Magnetfelds.
  • Das Detektionsmodul 126 sammelt Daten von dessen Sensoreinheiten und überträgt die Daten zu einem Empfänger, wie etwa dem Bedienfeld 124 oder einer Warnvorrichtung, und zwar unter Verwendung einer physikalischen Datenverbindung, einer Funkfrequenz oder eines anderen kabellosen Senders. Das Detektionsmodul 126 kann die Daten verarbeiten, bevor es die Daten an das Bedienfeld 124 sendet. Vorzugsweise werden Objektaufpralldaten von dem Detektionsmodul gesammelt und verarbeitet und visuell oder akustisch einer Bedienungsperson an dem Bedienfeld 124 angezeigt. Wenn zum Beispiel ein Treffen auf ein Objekt durch die Grabenaushubeinheit 100 möglich ist, so kann an dem Bedienfeld 124 ein Alarm bzw. ein Warnton ertönen oder die Grabenaushubeinheit 100 kann sich automatisch abschalten. Eine umfassendere Beschreibung der Komponenten und des Betriebs des Detektionsmoduls folgt weiter unten im Text.
  • Hiermit wird festgestellt, dass die Grabenaushubeinheit 100 auch andere Grabenaushubwerkzeuge aufweisen kann. Die Grabenaushubeinheit 100 kann ein anderes Grabenaushubwerkzeug aufweisen, wie etwa einen Grabenbagger 128 mit zugeordnetem Ausleger 130, wobei der Bagger zum Ausheben eines Grabens verwendet werden. Ein Detektionsmodul 132 kann in dem Ausleger 130 positioniert sein. Ein anderes Grabenaushubwerkzeug wie etwa eine Hinterfüllungsschaufel 134 kann zur Hinterfüllung eines Grabens verwendet werden oder um Erde anderweitig zu bewegen.
  • Zwar verwendet die spezielle in der Abbildung aus 1 dargestellte Grabenaushubeinheit 100 einen Löffelbagger und einen Grabenbaggermechanismus, jedoch umfasst der hierin verwendete Begriff "Grabenaushubeinheit" alle Arten von Grabenaushubsystemen, unabhängig von der Beschaffenheit der Konfiguration, der Gehäuse, der Grabenaushubwerkzeuge oder Antriebsmechanismen. In ähnlicher Weise umfasst der hierin verwendete Begriff "Grabenaushubwerkzeug" eine Vielzahl fest installierter und austauschbarer Grabenaushubwerkzeuge, einschließlich einer Säge, eines Erdbohrers, eines Grabenbaggers, einer Hinterfüllungsschaufel, eines Pflugs, eines Löffelbaggers und anderen. Darüber hinaus kann ein Detektionsmodul in Verbindung mit allen Grabenaushubwerkzeugen verwendet und an einer geeigneten Position platziert werden.
  • Unterirdische Bohrsysteme ohne zu graben umfassen für gewöhnlich ein Bohrwerkzeug, das in die Erde bohren oder in diese eindringen kann. Das Bohrwerkzeug wird von einem oberirdischen Gestell in Betrieb genommen und durch eine Vielzahl von Mechanismen angetrieben, einschließlich Drehbohrsystemen, Hubeinheiten und pneumatischen und nicht pneumatischen Stoßvorrichtungen. Das Bohrwerkzeug wird abhängig von dem Antriebsmechanismus an dem Ende des Bohrstrangs oder des Luftschlauchs getragen. Es wurden Navigationsmechanismen zur Regelung der Richtung und der Geschwindigkeit des Bohrwerkzeugs während dem Bohrvorgang entwickelt, und es werden verschiedene Nachführ- und Positionierungsvorrichtungen eingesetzt, um die Position, die Richtung und die Rollbewegung des Bohrwerkzeugs in dem Bohrloch zu bestimmen.
  • Die Nachführ-, Positionierungs- und Navigationsmechanismen verwenden zusammenarbeitende Sende- und Empfangsvorrichtungen. Für gewöhnlich handelt es sich bei der sendenden Vorrichtung um eine Antennenschaltung und ein System in einem Detektionsmodul einer Funkbake oder Sonde eines Bohrwerkzeugs. Der Sender kann Informationen an eine Empfängervorrichtung übermitteln, und zwar unter Verwendung einer festen Frequenz, einer variablen Frequenz oder einer anderen verkabelten oder Funkmethode. Die Empfangsvorrichtung kann die von dem Sender übermittelten Informationen verarbeiten. Darüber hinaus kann die Empfangsvorrichtung die Informationen vor oder nach der Verarbeitung noch einmal an einen anderen Empfänger übermitteln.
  • In Folgendem Bezug auf die Abbildung aus 2 ist darin eine Bohreinheit dargestellt, die allgemein mit der Bezugsziffer 200 bezeichnet ist und eine erfindungsgemäße Konstruktion aufweist. Die Bohreinheit 200 umfasst allgemein ein Bohrwerkzeug 202, das in die Erde eindringen oder in diese bohren kann. Das Bohrwerkzeug 202 wird durch ein Regelungssystem 204 geregelt, das das Bohrwerkzeug 202 lenkt und steuert. In der in der Abbildung aus 2 veranschaulichten Bohreinheit 200 verwendet das Regelungssystem 204 ein Bohrantriebssystem 206, das an einem Gestell oder Hänger 208 an dem Startstandort 210 getragen wird. Das Bohrwerkzeug 202 ist über einen Bohrstrang 212 mit dem Bohrantriebssystem 206 verbunden.
  • Das Regelungssystem 204 weist ein Lenkungssystem auf, das in das Bohrantriebssystem 206 integriert ist, das den Bohrstrang 212 und das Bohrwerkzeug 202 absatzweise dreht. In dem veranschaulichten System weist das Bohrwerkzeug 202 eine abgeschrägte Fläche 214 an dessen Kopf 216 auf, an dem eine Bohrspitze angebracht ist. Wenn das Bohrwerkzeug 202 somit durch die Erde gedrückt wird, so verläuft es bei ununterbrochener Rotation gerade (spiralförmig). Andererseits dreht sich das Bohrwerkzeug 202 im Uhrzeigersinn in Richtung der abgeschrägten Fläche 214, wenn es durch die Erde gedrückt wird, wenn es sich nicht dreht. Dieses System ermöglicht es der Bedienungsperson, die Richtung des Bohrwerkzeugs 202 zu führen. Es stehen aber zahlreiche andere Lenkungssysteme zur Verfügung, und wobei dieses spezielle System ausschließlich Veranschaulichungszwecken dient.
  • Ein Detektionsmodul 218 in einer Funkbake 220 ist in dem Kopf 216 des Bohrwerkzeugs 202 installiert. Ein Sender in der Funkbake 220 strahlt ein Signal ab, und zwar über eine Funkfrequenz, Telemetrie, eine physikalische Datenverbindung oder ein anderes verkabeltes oder kabelloses System. Vorzugsweise führt das Signal Navigationsinformationen, wie etwa die Steigung, die Rollrichtung und die Kompassrichtung sowie Informationen, die einen Aufprall verhindern sollen, wie etwa das Magnetfeld insgesamt und die Entfernung sowie den Rotationswinkel im Verhältnis zu einem Objekt, und wobei diese Informationen der Bedienungsperson visuell angezeigt werden.
  • Das Regelungssystem 204 weist für gewöhnlich ein Bedienfeld 222 auf, durch das der Bohrbetrieb geregelt wird. Die Beschaffenheit des Bedienfelds 222 kann weitreichend variieren, und zwar abhängig von der Art des eingesetzten Antriebssystems und des Lenkungssystems. In dem Hub- bzw. Hebesystem 206 aus 2 ermöglicht das Bedienfeld 222 der Bedienungsperson das Hinzufügen oder Entfernen von Bohrgestängestücken zu oder von dem Bohrstrang 212, um den Bohrstrang 212 zu drehen, um das Bohrwerkzeug 202 vorzuschieben und zu lenken und um allgemein den Bohrbetrieb zu verwalten.
  • Das Bedienfeld 222 isst einem Empfänger 224 zugeordnet, durch den Übertragungen von dem Sender in der Funkbake 220 empfangen werden. Darüber hinaus ist dem Bedienfeld 222 eine Ausgabevorrichtung 226 zugeordnet.
  • Der Empfänger 224 und die Ausgabevorrichtung 226 können in das Bedienfeld 222 integriert werden, so dass sie von der gleichen Bedienungsperson verwendet werden. Alternativ können der Empfänger 224 oder die Ausgabevorrichtung 226 oder beide separate Handheld-Vorrichtungen darstellen, die von einer zweiten Bedienungspeson verwendet werden, die auf der Erde allgemein über das Bohrwerkzeug 202 läuft. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel empfängt die zweite Bedienungsperson Richtungsinformationen mit einer Kombination aus Empfänger 224 und Ausgabevorrichtung 226, welche die Richtungsinformationen der zweiten Bedienungsperson anzeigt. Die zweite Bedienungsperson kommuniziert danach mit der ersten Bedienungsperson an dem Bedienfeld 222 über eine Funk-, Datenübertragungsvorrichtung oder eine ähnliche Sender-/Empfängervorrichtung. In jedem Fall verwendet die erste Bedienungsperson die Richtungsinformationen, um erforderliche Anpassungen des Verlaufs des Bohrwerkzeugs vorzunehmen.
  • Zum Beispiel kann eine Nachführeinrichtung 228 verwendet werden, um die Position, die Richtung und die Tiefe der Funkbake 220 zu bestimmen oder um Informationen von dem Detektionsmodul 218 zu empfangen, wie etwa Navigationsinformationen oder Informationen zur Verhinderung eines Aufpralls. Darüber hinaus kann die Nachführeinrichtung 228 andere Signale identifizieren, die von unterirdischen Objekten abgestrahlt werden, wie etwa von Versorgungsleitungen. Eine Nachführeinrichtung 228 stellt für gewöhnlich eine digitale Signalverarbeitung für von dem Detektionsmodul 218 empfangene Informationen bereit, zeigt die verarbeiteten Informationen einer Bedienungsperson an und übermittelt die Informationen, verarbeitet oder nicht verarbeitet, zu dem dem Bedienfeld 222 zugeordneten Empfänger 224.
  • Die in der Abbildung aus 2 dargestellte spezielle Bohreinheit 200 verwendet zwar einen Bohrantriebsmechanismus, wobei der hierin verwendete Begriff "Bohreinheit" jedoch alle Arten von Bohrsystemen umfasst, unabhängig von der Art des Antriebsmechanismus. In ähnlicher Weise umfasst der hierin verwendete Begriff "Bohrwerkzeug" eine Vielzahl von fest installierten oder austauschbaren Bohrköpfen, einschließlich gestufter Köpfe, Keilköpfe, abgeschrägter Köpfe und stumpfer Köpfe. Die Bohreinheit kann jedes Verfahren einer Mehrzahl von Verfahren zur Unterstützung des Bohrvorgangs verwenden, wie etwa das Wasser unterstützte Bohren, das Druckluft unterstützte Bohren und andere. In ähnlicher Weise sind andere Systeme zum Lenken eines Bohrwerkzeugs bekannt, wie etwa gebogene Drucklufthammermechanismen. Der hierin verwendete Begriff "Lenkungssystem" schließt alle Arten von Lenkungsmechanismen ein.
  • DETEKTIONSMODULMESSUNGEN
  • Die Abbildung aus 3 veranschaulicht eine Version der vorliegenden Erfindung, bei der das Detektionsmodul 218 ein unterirdisches-ferromagnetisches Objekt 302 und die Ausrichtung von dem Detektionsmodul zu dem Objekt detektieren kann. Das Detektionsmodul 218 bestimmt eine Magnetfeldeigenschaft für die passive lokalisierte Verzerrung des Erdmagnetfelds, das durch das unterirdische ferromagnetische Objekt 302 erzeugt wird. Wie dies nachstehend im Text näher beschrieben ist, verwendet das Detektionsmodul 218 eine oder mehrere Sensoreinheitskomponenten zum Messen der drei Magnetfeldkomponenten Hx, Hy und Hz während dem Bohrvorgang.
  • Danach wird das Gesamtmagnetfeld H(T) bestimmt und mit einem Referenzeinstellwert für das Erdmagnetfeld verglichen. Wenn sich die beiden Werte um mehr als eine zulässige Toleranz unterscheiden, befindet sich ein Objekt 302 innerhalb einer bestimmten Entfernung von dem Detektionsmodul 218 und ein Auftreffen auf das Objekt ist möglich. Bei einem Verfahren wird das Gesamtmagnetfeld H(T) bestimmt durch das Berechnen der Quadratursumme der Werte der drei Magnetfeldkomponenten:
    Figure 00150001
  • Es ist jedoch ersichtlich, dass auch eine andere Analyse verwendet werden kann, welche die gleichen Informationen liefert.
  • Die Abbildung aus 4 veranschaulicht eine weitere Version der vorliegenden Erfindung, wobei das Detektionsmodul 218 eine Magnetfeldeigenschaft für ein Signal detektiert, das einem unterirdischen Objekt 402 aufgedrückt wird. Bei einem derartigen Objekt kann es sich um eine Versorgungsleitung handeln, wie etwa eine Telekommunikationsleitung, eine Gasleitung, eine Rohrleitung oder jedes andere unterirdische Objekt.
  • Für gewöhnlich ist ein Signalgenerator 904 an dem Objekt 402 angebracht und drückt diesem ein Wechselstromsignal (AC-Signal) auf. Das aufgedrückte Signal bewirkt, dass ein aktives Magnetfeld mit einer bestimmten Frequenz von dem Objekt abgestrahlt wird. Darüber hinaus kann der Signalgenerator 404 sequentiell ein einzelnes Signal auf mehrere Versorgungsleitungen aufdrücken oder Codierungstechniken verwenden, wie etwa unter Verwendung mehrerer Betriebsfrequenzen, um gleichzeitig Signale auf mehrere Leitungen aufzudrücken, wie etwa in einem gemeinsamen Graben. Ein Signalgenerator 404 kann für gewöhnlich Signale aufdrücken, die von unter 1 Kilohertz (kHz) bis zu 300 kHz reichen, mit nominellen Ausgaben bei ungefähr 1 kHz, 8 kHz, 29 kHz, 33 kHz, 34 kHz, 80 kHz und 300 kHz. Hiermit wird jedoch festgestellt, dass auch niedrigere und höhere Frequenzen verwendet werden können.
  • Darüber hinaus können andere unterirdische Objekte wie etwa Stromleitungen, Telekommunikationsleitungen oder andere Signale erzeugen, die Wechselströme auf verschiedenen Frequenzen erzeugen. Diese Signale können aktive Magnetfelder erzeugen, die durch das Detektionsmodul 218 detektiert werden können. Zum Beispiel übertragen viele Telekommunikationsanbieter Signale mit ungefähr 500 Hz über Telekommunikationsleitungen. Dieses Signal von 500 Hz kann durch das Detektionsmodul 218 detektiert werden.
  • Das Detektionsmodul 218 bestimmt das aktive Magnetfeld, das durch einen Signalstrom erzeugt wird, der auf das Objekt 402 aufgedrückt wird. Wie dies nachstehend im Text näher beschrieben ist, verwendet das Detektionsmodul 218 eine oder mehrere Sensoreinheitskomponenten zum Detektieren und Messen der drei Magnefeldkomponenten Hx, Hy und Hz. Danach kann die Positionsausrichtung des Detektionsmoduls 218 im Verhältni zu dem Objekt 402 bestimmt werden, einschließlich der Entfernung (d) zu dem Objekt und der Richtung der Winkelrotation (θ) des Objekts.
  • In Bezug auf die Abbildungen der 4 bis 6 ist ein Beispiel einer Analyse zur Bestimmung der Ausrichtung des Detektionsmoduls 218 im Verhältnis zu dem Objekt 402 dargestellt. Hiermit wird jedoch festgestellt, dass auch eine andere Analyse eingesetzt werden kann, welche die gleichen Informationen liefert.
  • Wie dies in der Abbildung aus 5 dargestellt ist, wird in dem vorliegenden Beispiel davon ausgegangen, dass es sich bei dem Objekt 402 um einen Fadenleiter handelt, wie etwa eine Versorgungsleitung, eine Telekommunikationsleitung oder ein anderes Objekt, dem ein Signal aufgedrückt wird, wodurch ein aktives Magnetfeld erzeugt wird, und wobei der Leiter mit der Z-Achse eines kartesischen Koordinatensystems 502 kollinear ist. Eine Funkbake 220 (4) mit einem Detektionsmodul 218, das drei orthogonale Magnetfeldsensorkomponenten aufweist, definiert ein weiteres kartesisches Koordinatensystem 504. Zu Analysezwecken sind die Y-Achsen der beiden Koordinatensysteme 502 und 504 parallel. Wie dies nachstehend veranschaulicht ist, kann die Annahme paralleler Y-Achsen näherungsweise sehr genau bestimmt werden durch eine bekannte Steigungsposition und die bekannte Rollposition der Funkbake 220 im Verhältnis zu der Rückprojizierung der Koordinatensysteme 502 und 504.
  • Die Rückprojizierung der Koordinatenachsen wird dazu verwendet, Sensordaten in einer passenden horizontalen Referenzebene zu platzieren, um die Effekte bzw. Auswirkungen von Winkeleinflüssen durch die gemessenen Magnetfeldkomponentendaten zu entfernen. Wenn das Detektionsmodul in einer Ebene angeordnet ist, die senkrecht zu dem Schwerkraftvektor der Erde ist, müssen die Koordinatenachsen nicht rückprojiziert werden, da die Daten von der Magnetsensoreinheit präzise Magnetfeldkomponentendaten für eine horizontale Ebene darstellen. Wenn das Detektionsmodul hingegeben in einem bestimmten Steigungswinkel oder Rollwinkel angeordnet ist, so werden die Daten von der Magnetsensoreinheit durch den Roll- und/oder Steigungswinkel beeinflusst und stellen unter Umständen nicht den wahren Wert der Magnetfeldkomponenten in einer horizontalen Referenzebene dar.
  • Zur Kompensation etwaiger der Steigung oder der Rollstellung zugeordneter Einflüsse projiziert das erfindungsgemäße System die Magnetfeldkomponentendaten an eine entsprechende Referenzebene zurück. Um diese Rückprojizierung zu erreichen, misst das Detektionsmodul die Magnetfeldkomponenten sowie jeden etwaigen Steigungswinkel oder Rollwinkel unter Verwendung einer Magnetsensoreinheit, einer Steigungssensoreinheit bzw. eines Rollsensors. Das System verwendet die Steigungswinkeldaten und die Rollwinkeldaten, um Steigungs- und Rolleffekte in den Magnetfeldkomponentenmessungen zu kompensieren und um die Magnetfeldkomponentendaten in einer passenden horizontalen Referenzebene zu platzieren.
  • Bei einem Verfahren der Rückprojizierung kann die Korrektur eines Steigungswinkels von ungleich Null und eines Rollwinkels von ungleich Null zum Beispiel iterativ vorgenommen werden. Nachdem die Magnetfeldkomponenten, der Rollwinkel γ und der Steigungswinkel Φ mit den Sensoreinheiten gemessen worden sind, können die folgenden Bestimmungen für intermediäre Magnetfeldkomponenten Hx', Hy' und Hz' für die gemessenen Magnetfeldkomponenten Hx'', Hy'' und Hz'' und für den gemessenen Steigungswinkel Φ ausgeführt werden, wobei der Rollwinkel γ bekannt und einheitlich ist. Hx' = Hx'' Gleichung (2) Hy' = Hy'' cos Φ – Hz'' sin Φ, und Gleichung(3) Hz' = Hy'' sin Φ + Hz'' cos Φ. Gleichung (4)
  • Unter Verwendung der vorstehenden Bestimmungen und bei bekanntem passenden Steigungswinkel Φ kann danach die nächste Iteration erfolgen, um die finalen Magnetfeldkomponenten Hx', Hy' und Hz' für die Koordinatenrückprojizierung für den gemessenen Rollwinkel γ zu bestimmen, wobei der Steigungswinkel Φ bekannt und widerspruchsfrei ist. Hx = Hx' cos γ – Hz' sin γ, Gleichung (5) Hy = Hy', und Gleichung (6) Hz = Hx' sin γ + Hz' cos γ. Gleichung (7)
  • Hiermit wird festgestellt, dass Iterationen in jeder Reihenfolge ausgeführt werden können. Somit können die Bestimmungen wie vorstehend ausgeführt vorgenommen werden oder indem zuerst der Wert für die Koordinatenachsen auf der Basis eines passenden Steigungswinkels bestimmt wird, und wobei danach die Werte für die Koordinatenachsen auf der Basis eines passenden Rollwinkels bestimmt werden. Darüber hinaus kann es in einigen Fällen erforderlich sein, nur eine Iteration zu berechnen, und zwar entweder für den gemessenen Rollwinkel oder für den gemessenen Steigungswinkel, jedoch nicht für beide, wie etwa wenn die Vorrichtung dafür vorgesehen ist, Feldmessungen bei einem Rollwinkel von Null vorzunehmen. Ein System und Verfahren zum zurückprojizieren der Koordinatenachsen eines Detektionsmoduls und eines zugeordneten elektronischen Kompasses sind in der gleichzeitig anhängigen U.S. Patentanmeldung 08/544,940 mit dem Titel "Electronic Compass" beschrieben.
  • Die relative Ausrichtung der Funkbake 220 im Verhältnis zu dem Leiter kann durch Koordinatenrotation zwischen den beiden Systemen erreicht werden. Das durch einen endlosen Strom führenden Leiter erzeugte Magnetfeld weist keine Feldkomponente entlang der Achse des Leiters Zc auf, so dass folgendes gilt: H(T) = Hx a x + Hy a y. Gleichung (8)
  • Das durch Einheitsstrom erzeugte Feld ist wie folgt gegeben:
    Figure 00200001
  • Eine in den Leiterkoordinaten gesetzte generalisierte Magnetfeldsensorkomponente erzeugt das folgende Ergebnis: S(T) = kS = Sx a x + Sy a y + Sz a z = kxHx a x + kyHy a y + kzHz a z Gleichung (10)wobei ki eine Proportionalitätskonstante ist, die einen Skalierungsfaktor für die Quellenamplitude des Magnetfelds aufweist, welche die Empfindlichkeiten der einzelnen Sensorkomponenten normalisiert. Si stellt für die Sensorsignalwerte.
  • Wenn die Kalibrierung der Produktionshardware in dem Detektionsmodul 218 der Funkbake 220 die Antworten bzw. das Ansprechverhalten der Sensorkomponenten normalisiert, gilt: kx = ky = kz = k Gleichung (11)dies impliziert Sx = kxHx = kHx, Sy = kyHy = kHy, und Sz = kzHz = kHz. Gleichung (12)
  • Wenn eine Reihe von Sensorablesewerten Si nahe eines Fadenleiters vorgenommen wird, so kann die Position des Leiters in der x-y-Ebene bestimmt werden, die der jeweiligen Messreihe entspricht. Durch eine Kombination der Gleichung (8) und der Gleichung (9) werden die folgenden Verhältnisse identifiziert.
    Figure 00210001
    Sz = kHz = 0. Gleichung (15)
  • Durch die Feststellung, dass die Nenner der Gleichungen (13) und (14) gleich sind, lässt sich das folgende Verhältnis ableiten:
    Figure 00210002
  • Somit gilt:
    Figure 00210003
  • Durch Einsetzen von Gleichung (17) in Gleichung (14) ergibt sich folgendes Ergebnis:
    Figure 00210004
  • Diese Ablesungen der Magnefeldkomponentendaten entsprechen den Einheitsvektoren in dem Leiterkoordinatensystem 502.
  • Die Y-Achsen der beiden Koordinatensysteme 502 und 504 sind parallel, wenn die Magnetfeldkomponentendaten der Funkbake 220 zu einer passenden horizontalen Referenzebene mit dem Leiter zurückprojiziert werden. Wenn die Y-Achsen der beiden Koordinatensysteme 502 und 504 parallel sind, so stimmen die Ablesungen der Magnetfeldkomponente der Y-Achsen in beiden Koordinatensystemen überein.
  • Die beiden Koordinatensysteme 502 und 504 stehen durch die Koordinatensystemrotation im Verhältnis zueinander, wenn die Y-Achsen der beiden Koordinatensysteme parallel sind. Nach der Rotation vereinfachen die Koordinatensysteme 502 und 504 die zweidimensionalen Koordinatensysteme 602 und 604 entsprechend für den Leiter und die Funkbake, wie dies in der Abbildung aus 6 dargestellt ist. Als nächstes werden die Messungen aus dem Funkbaken-Koordinatensystem 604 unter Verwendung des folgenden Verhältnisses in das Leiterkoordinatensystem 602 umgewandelt: (xC, yC, zC) = T(xB, yB, zB) Gleichung (20)wobei die tiefgestellten Buchstaben C und B dazu verwendet werden, entsprechend die Leiter- und Funkbaken-Detektionsmodul-Koordinatenysteme 602 bzw. 604 zu bezeichnen.
  • Ein Rotationswinkel θ wird von der Achse XB zu der Achse XC gemessen. Es wird angenommen, dass θ bei einer Rotation gegen den Uhrzeigersinn positiv ist. Die entsprechende Transformation kann durch die folgenden Verhältnisse gegeben sein: xC = XB cos θ + zB sin θ und Gleichung (21) zC = xB sin θ + zB cos θ. Gleichung (22)
  • Für den Fall des endlosen Strom führenden Leiters ist die Z-Achsen-Komponente gleich Null in dem Leiterkoordinatensystem 602. Allgemein ist die Z-Achsen-Komponente des Detektionsmodul-Koordinatensystems 604 ungleich Null, da der Rotationswinkel θ ungleich Null ist. Der Rotationswinkel θ kann jedoch aufgelöst werden, indem der Zustand von zF = 0 erzwungen wird. Somit gilt: 0 = –xB sin θ + zB cos θ und Gleichung (23)
    Figure 00230001
  • Sobald der Rotationswinkel θ bekannt ist, werden die Transformationsverhältnisse aus den Gleichungen (21) und (23) verwendet, um die Ablesewerte der Magnetfeldkomponenten aus dem Funkbaken-Koordinatensystem 604 in das Leiterkoordinatensystem 602 umzuwandeln. Die letztendliche Transformationsanordnung ist wie folgt gegeben: SXC = SXB cos θ + SZB sin θ, Gleichung (25) SYC = SYB und Gleichung (26) SZC = SXB sin θ + SZB cos θ. Gleichung (27)
  • Die Lösung für Gleichung (27) ist gleich Null, wenn der Rotationswinkel θ richtig bestimmt worden ist. Danach werden die Ergebnisse der Gleichungen (25) und (26) auf die Gleichungen (18) und (19) angewandt. Sobald die X- und Y-Koordinaten in dem Leiterkoordinatensystem 602 bekannt sind, und in der Annahme, dass die Proportionalitätskonstante (k) bekannt ist, wird der Abstand (d), der die Funkbake 220 mit dem Detektionsmodul 218 und den Leiter trennt, durch das folgende Verhältnis erhalten:
    Figure 00240001
  • Der Abstand bzw. die Entfernung d und der Rotationswinkel θ werden danach für die Bestimmung verwendet, ob sich die Funkbake 220 mit dem Detektionsmodul 218 einem Leiter näher, parallel zu diesem verläuft oder sich von diesem entfernt. Wenn θ = 0 ist, verläuft die Funkbake 220 parallel zu dem Leiter. Bei θ > 0 nähert sich die Funkbake 220 dem Leiter. Bei θ < 0 entfernt sich die Funkbake 220 von dem Leiter. Hiermit wird festgestellt, dass die vorherigen Analysen und die folgenden Beschreibungen gleichermaßen für ein Detektionsmdoul in jeder Grabenaushub- oder Anwendung ohne Graben anwendbar sind.
  • Hiermit wird festgestellt, dass der Rotationswinkel θ kein inkrementaler Korrekturwinkel ist, der auf einer vorherigen oder ursprünglichen Messung und Berechnung basiert.
  • Stattdessen wird der Rotationswinkel unabhängig von vorherigen Messungen und vorherigen Bestimmungen bestimmt, und eine neue Bestimmung wird für jede Sensormessung vorgenommen. Dies macht das Auftreten eines Fehlers unmöglich, der bei der Bestimmung vorheriger Messungen der Rotationswinkel auftreten und durch folgende Bestimmungen mitgeführt werden kann, wobei der Fehler bei jeder Iteration des Korrekturwinkels auftritt oder sich vergrößert. Somit existiert kein kumulativer Fehler. In ähnlicher Weise handelt es sich bei der Entfernungs- bzw. Abstandsbestimmung um keine inkrementale Korrektur. Die vorliegende Erfindung stellt somit einen erheblichen Fortschritt gegenüber älteren Systemen dar.
  • Darüber hinaus basiert das vorliegende System nicht auf dem Detektieren von Magnetfeldern, für die angenommen wird, dass es sich um Monopolfelder handelt. Das vorliegende System verarbeitet Daten zur Bestimmung einer Ausrichtung in Bezug auf ein Objekt, das jede Art von Magnetfeld abstrahlt, einschließlich Monopolfeldern, Dipolfeldern und sonstigen Feldern.
  • Hiermit wird festgestellt, dass die Proportionalitätskonstante ki in einem Kalibrierungsprozess bestimmt werden kann. Ein Beispiel für eine derartige Kalibrierung kann dadurch ausgeführt werden, dass das Detektionsmodul auf dem Boden in einer vorbestimmten und bekannten Entfernung zu einem Objekt mit einer Magnetfeldeigenschaft platziert wird. Eine Messung des Magnetfelds kann vorgenommen werden, und die Gleichung (28) kann zur Bestimmung der Proportionalitätskonstante für diese Vorrichtung verwendet werden. Andere Verfahren können ebenfalls zur Bestimmung der Proportionalitätskonstante verwendet werden.
  • In einigen Fällen nimmt der Signalstrom für ein aktives Magnetfeld auf einer aufgedrückten Leitung bzw. Linie mit einer Zunahme der Entfernung zwischen dem Detektionsmodul und dem Objekt ab. Dieser Rückgang kann als linear oder exponential angenommen werden. Ein Korrektur- bzw. Berichtigungsfaktor kann unter Verwendung eines zweiten Ablesewertes in einer zweiten designierten Entfernung bestimmt werden sowie durch das Vergleichen der beiden Ablesewerte für eine spezifizierte aufgedrückte Leitung bestimmt werden. Andere Verfahren können ebenfalls für die Bestimmung des Berichtigungsfaktors verwendet werden.
  • CLOSED-LOOP-REGELUNG
  • Die Systeme aus den Abbildungen der 2 und 4 können zur Implementierung einer Closed-Loop-Regelung des Bohrwerkzeugs 202 verwendet werden. Zum Beispiel kann das Objekt 402 eine Strom führende Leitung darstellen, die entlang eines vorgesehenen Bohrpfads über den Boden bzw. die Erde ausgebreitet ist. Ein elektrisches, Strom führendes Signal kann durch die Signalerzeugungseinrichtung 404 auf das Objekt 402 aufgedrückt werden. Das Detektionsmodul 218 detektiert die Ausrichtung des Bohrwerkzeugs 202 in Bezug auf das Objekt 402 während dem Bohrvorgang. Die Ausrichtungsinformationen werden zu dem Empfänger 224 und danach zu der Konsole 222 übertragen. Die Konsole 222 verwendet daraufhin die Ausrichtungsinformationen für die automatische Manipulation des Bohrwerkzeugs 202, um während dem Bohrvorgang eine gewünschte Ausrichtung in Bezug auf das Oberflächenobjekt 402 aufrecht zu erhalten.
  • SYSTEMKOMPONENTEN
  • Die Abbildung aus 7 veranschaulicht eine Version des Detektionsmoduls 700 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Detektionsmodul 700 umfasst eine Magnetsensoreinheit 702, einen Multiplexer 704, einen Analog-Digital-Umsetzer 706 (ADU) und einen Prozessor 708. Darüber hinaus umfasst das Detektionsmodul 700 eine Ausgangsschnittstelle 710 und eine Eingangsschnittstelle 712. Ferner kann das Detektionsmodul 700 eine optionale Sensoreinheit 714 aufweisen.
  • Die Magnetsensoreinheit 702 detektiert die Magnetfeldkomponenten Hx, Hy und Hz für die entsprechenden X-, Y- und Z-Achsen für ein Magnetfeld und erzeugt eines oder mehrere Sensorsignale als Reaktion darauf, welche Daten für die Magnetfeldkomponenten aufweisen. Die Magnetsensoreinheit 702 detektiert Magnetfeldkomponenten, die Magnetfeldeigenschaften entweder einer passiven Magnetfeldverzerrung, eines aufgedrückten aktiven Magnetfelds oder beide anzeigen. Die Magnetsensoreinheit 702 sieht jede erforderliche Verstärkung des Signals oder Konditionierung des Signals vor.
  • In bestimmten Fällen weist die Magnetsensoreinheit 702 eine optionale Setz-Rücksetzkomponenten (nicht abgebildet) auf, wie etwa eine oder mehrere Spulen, die mit einem Strom mit hoher Intensität gepulst werden können. Die Setz-Rücksetzkomponente wird zum Einstellen der Polarität der Magnetsensoreinheit 702 verwendet sowie zur Platzierung der Ausrichtung der Magnetsensoreinheit in einem bekannten magnetischen Zustand. Darüber hinaus kann die Setz-Rücksetzkomponente gepulst werden, um Versatzfehler in den Ab- bzw. Auslesewerten der Magnetsensoreinheit 702 zu entfernen. Für gewöhnlich sendet der Prozessor 708 ein Steuersignal über eine optionale Verbindung, um die Setz-Rücksetzkomponente zu setzen bzw. einzustellen oder zurückzusetzen.
  • Der Multiplexer 704 multiplexiert bei Bedarf die Signale von der Magnetsensoreinheit 702 und der optionalen Sensoreinheit 714 und überträgt die Signale zu dem Analog-Digital-Umsetzer 706. Der Multiplexer 704 weist eine Mehrzahl von Eingangskanälen von der Magnetsensoreinheit 702 und der optionalen Sensoreinheit 714 auf sowie einen Ausgangskanal von dem Analog-Digital-Umsetzer 706. Der Prozessor 708 steuert bzw. regelt, welcher Eingangskanal mit dem Ausgangskanal verbunden ist, indem ein Steuersignal zu dem Multiplexer übermittelt wird, das den erforderlichen Eingangskanal für die Verbindung bezeichnet.
  • Der Analog-Digital-Umsetzer 706 akzeptiert analoge Signale von dem Multiplexer 704, wandelt diese Signale in digitale Signale um und überträgt die digitalen Signale zu dem Prozessor 708. In einigen Fällen kann der Prozessor 708 den Beginn und das Ende des Umwandlungsprozesses in dem Analog-Digital-Umsetzer 706 steuern.
  • Der Prozessor 708 empfängt die Sensorsignale, die Magnetfeldkomponentendaten darstellen. Der Prozessor 708 verarbeitet die Magnetfeldkomponentendaten zur Bestimmung der Magnetfeldverbunddaten und übermittelt die Verbunddaten als Verarbeitungsdaten in einem Ausgangssignal über die Ausgangsschnittstelle 710 an einen Empfänger. Der Prozessor 708 kann zum Beispiel die vorstehende Analyse zur Bestimmung des Gesamtmagnetfelds verwenden, um eine Position eines Objekts mit einer passiven Magnetfeldverzerrung zu bestimmen, oder er kann die Positionsausrichtung bestimmen, einschließlich des Abstands zu und/oder des Rotationswinkels mit einem Objekt mit einem aufgedrückten aktiven Magnetfeld. Alternativ kann der Prozessor 708 die Magnetfeldkomponentendaten für Hx, Hy und Hz an einen Empfänger übertragen, ohne sie zu verarbeiten. Der hierin verwendete Begriff "Verbunddaten" oder "zusammengesetzte Daten" bezieht sich auf Informationen und Daten von den Sensoreinheiten 702 und 714 nachdem diese von dem Prozessor 708 verarbeitet worden sind, einschließlich einer oder mehrerer der folgenden Informationen: dem Gesamtmagnetfeld, der Entfernung bzw. dem Abstand, dem Rotationswinkel und/oder allen anderen Ausrichtungs- oder Navigationsdaten wie etwa Azimut-Kompassdaten. Der Begriff "Komponentendaten" bezieht sich auf Informationen und Daten von den Sensoreinheiten 702 und 714, die nicht von dem Prozessor 708 verarbeitet worden sind. Der Begriff "Verarbeitungsdaten" bezieht sich auf Verbunddaten und/oder Komponentendaten und/oder Navigations- oder andere Aufprallvermeidungsdaten von den Sensoren, die von dem Prozessor 708 verarbeitet und/oder übertragen worden sind.
  • Darüber hinaus kann der Prozessor 708 die Verbunddaten durch die Ausführung von Mustervergleichsalgorithmen zur Wiederherstellung von Kurvenformen ohne den Einsatz von Berechnungen bestimmen. Dabei handelt es sich um ein Verfahren zur Verschiebung einer Vorlage von Datenpunkten von Signalzeitabtastwerten über bekannte Kurvenformen, um eine Übereinstimmung zu bestimmen.
  • Der Prozessor 708 steuert bei Bedarf die Magnetsensoreinheit 702, bei Bedarf den Multiplexer 704 sowie den Analog-Digital-Umsetzer 706 und bei Bedarf die Ausgangsschnittstelle 710. Der Prozessor 708 akzeptiert ferner Daten von jedem Sensor in der optischen Sensoreinheit 714 und verarbeitet und überträgt die Daten bei Bedarf als Verarbeitungsdaten. Darüber hinaus akzeptiert der Prozessor 708 Daten von der Eingangsschnittstelle 712 wie etwa Programmierungs- oder Steuerdaten, die zur Übertragung von Informationen aus der Ausgangsschnittstelle 710 oder zum Kalibrieren oder Steuern anderer Komponenten in dem Detektionsmodul 700 verwendet werden.
  • Die Ausgangsschnittstelle 710 überträgt Daten aus dem Detektionsmodul 700. Bei der Ausgangsschnittstelle 710 kann es sich um eine Datenübermittlungsschnittstelle mit einer physikalischen Datenleitung, einem Magnetfeldsender oder einem kabellosen Telemetriesender handeln. Zum Beispiel kann die Ausgangsschnittstelle 710 Daten unter Verwendung von Amplitudenmodulation des Signals, Frequenzmodulation, Impulsbreitenmodulation und sonstigen Methoden übertragen.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei der Ausgangsschnittstelle 710 um einen Tank, der Daten unter Verwendung einer getasteten Einzelfrequenz von ungefähr 29 kHz überträgt. Die Ausgangsschnittstelle 710 wird für gewöhnlich durch den Prozessor 708 gesteuert.
  • Die Eingangsschnittstelle 712 akzeptiert Daten von einer Vorrichtung außerhalb des Detektionsmoduls 700 und überträgt die Daten zu dem Prozessor 708. Zum Beispiel kann es sich bei der Eingangsschnittstelle 712 um eine serielle Schnittstelle handeln, die zur Übertragung von Konfigurationsinformationen oder Kalibrierungsinformationen von einem Computer eignet. Ferner kann die Eingangsschnittstelle 712 Navigationssteuerinformationen zur Steuerung der Ausrichtung, der Richtung und der Geschwindigkeit des Bohrwerkzeugs 202 akzeptieren (2).
  • Die optionale Sensoreinheit 714 umfasst andere Sensoren oder Sensoreinheiten, die Navigationsinformationen, Umgebungs- bzw. Umweltinformationen oder andere Verarbeitungsinformationen an den Prozessor 708 bereitstellen. Die optionale Sensoreinheit 714 kann zum Beispiel einen Temperatursensor, einen Rollsensor, einen Steigungssensor oder einen Kompasssensor umfassen. Die optionale Sensoreinheit 714 kann entweder mit dem Multiplexer 704, dem Prozessor 708 oder mit dem Multiplexer und dem Prozessor verbunden werden, abhängig von den Komponenten in der optionalen Sensoreinheit.
  • Das Detektionsmodul 700 aus 7 arbeitet wie folgt, wenn das Detektionsmodul in einem Bohrwerkzeug eine passive Magnetfeldverzerrung detektiert. Vor dem Bohrvorgang wird ein Referenzeinstellwert für das Erdmagnetfeld in einem Bereich bestimmt, für den bekannt ist, dass er von unterirdischen Objekten nicht beeinflusst ist, wobei die Magnetsensoreinheit 702 gelesen und ein Referenzwert für das Gesamtmagnetfeld berechnet wird. Dieser Referenzwert ist eine Konstante, die als Einstellwert zur Verwendung bei einem Vergleich mit dem Gesamtmagnetfeld gespeichert wird, das während dem Bohrvorgang berechnet wird.
  • Der Einstellwert wird während der Kalibrierung des Detektionsmoduls 700 in dem Prozessor 708 gespeichert. Darüber hinaus stellt der Prozessor 708 die Polarität der Magnetsensoreinheit 702 ein, wobei die Ausrichtung der Magnetsensoreinheit in einem bekannten Magnetzustand platziert wird.
  • Während dem Bohrvorgang detektiert die Magnetsensoreinheit 702 die Magnetfeldkomponenten Hx, Hy und Hz für ein passives Magnetfeld. Der Prozessor 708 übermittelt ein Steuersignal zu dem Multiplexer 704, so dass der Multiplexer jeden ein Sensorsignal, das die Magnetfeldkomponentendaten von der Magnetsensoreinheit 702 aufweist, führenden Eingangskanal einzeln mit dem Ausgang des Multiplexers 704 verbindet. Jedes der Signale wird zu dem Analog-Digital-Umsetzer 706 übertragen, wo es in ein digitales Signal umgewandelt und zu dem Prozessor 708 weitergeleitet wird.
  • Der Prozessor 708 akzeptiert kontinuierlich Sensorsignale von der Magnetsensoreinheit 702, berechnet das Gesamtmagnetfeld H(T) zur Bestimmung der Ausrichtung und vergleicht kontinuierlich das berechnete Gesamtmagnetfeld mit dem vorbestimmten Einstellwert. Wenn das Gesamtmagnetfeld von dem Einstellwert um mehr als eine designierte Toleranz abweicht, so zweit der Toleranzabweichungszustand einen möglichen anstehenden Aufprall eines unterirdischen Objekts 302 (3) an. Eine bipolare Toleranz kann verwendet werden. Somit ist ein Aufprall durch ein unterirdisches Objekt 302 durch eine Funkbake mit dem Detektionsmodul 702 möglich, wobei der Absolutwert der Abweichungsgröße zwischen dem berechneten Gesamtmagnetfeld und dem Einstellwert größer ist als die designierte Toleranz. Ein Aufprall ist bei abnehmender Abweichungsgröße eher möglich.
  • In dem vorliegenden Beispiel überträgt der Prozessor 708 ein Ausgangssignal mit dem Wert des Gesamtmagnetfelds als die Verfahrensdaten zu der Ausgangsschnittstelle 710, unabhängig davon, ob ein Aufprall möglich ist oder nicht. Die Ausgangsschnittstelle 710 überträgt das Ausgangssignal über Magnetfeldübertragung zu einem Empfänger 224 (2) unter Verwendung einer einzelnen abgetasteten Frequenz von ungefähr 29 kHz. Der Empfänger 224 kann die Gesamtmagnetfeldinformationen der Bedienungsperson anzeigen, oder der Empfänger kann einfach eine Warnmeldung auf dem Bedienfeld 222 (2) über eine Leuchte oder einen Alarm der Bedienungsperson anzeigen, wenn ein Aufprall eines Objekts 302 möglich ist. Hiermit wird festgestellt, dass der Vergleich des Gesamtmagnetfelds mit dem Einstellwert durch den Empfänger oder durch einen anderen Prozessorbaustein in anderen Beispielen ausgeführt werden kann.
  • In einem anderen Beispiel arbeitet das Detektionsmodul 700 aus 7 wie folgt, wenn das Detektionsmodul ein aufgedrücktes aktives Magnetfeld detektiert. Vor dem Bohrvorgang legt der Prozessor 708 die Polarität der Magnetsensoreinheit 702 fest, wodurch die Ausrichtung der Magnetsensoreinheit in einem bekannten Magnetzustand platziert werden kann. Darüber hinaus kann es verhindert werden, dass einem Versorgungsleitungsobjekt 402 zum Beispiel ein Signal von 1 kHz unter Verwendung eines Signalgenerators 404 (siehe 4) aufgedrückt wird.
  • Während dem Bohrbetrieb detektiert die Magnetsensoreinheit 702 die Magnetfeldkomponenten Hx, Hy und Hz für ein aktives Magnetfeld, das durch ein Objekt 402 mit einem aufgedrückten Signal verursacht worden ist. Die Magnetsensoreinheit 702 erzeugt ein Sensorsignal mit Magnetfeldkomponentendaten für jede detektierte Magnetfeldkomponente.
  • Der Prozessor 708 sendet ein Steuersignal an den Multiplexer 704, so dass der Multiplexer jeden Eingangskanal, der die Sensorsignale von der Magnetsensoreinheit 702 zu dem Multiplexer führt, einzeln mit dem Ausgang des Multiplexers 704 verbindet. Jedes der Signale wird zu dem Analog-Digital-Umsetzer 706 übertragen, wo es in ein digitales Signal umgewandelt und zu dem Prozessor 708 übertragen wird.
  • In dem vorliegenden Beispiel akzeptiert der Prozessor 708 kontinuierlich Sensorsignale von der Magnetsensoreinheit 702, reprojiziert die Daten für die Magnetfeldkomponenten auf eine konstante horizontale Referenzebene und berechnet die Ausrichtung des Detektionsmoduls 700 im Verhältnis zu dem aktiven Magnetfeld, indem der Abstand und der Rotationswinkel zu dem Objekt 402 bestimmt werden. Der Prozessor 708 überträgt ein Ausgangssignal mit den Werten für den Abstand und den Rotationswinkel als Verarbeitungsdaten zu der Ausgangsschnittstelle 710. Die Ausgangsschnittstelle 710 überträgt das Ausgangssignal über eine telemetrische Übermittlung zu einem Empfänger 224 (2). Der Empfänger 224 kann den Abstand bzw. die Entfernung und den Rotationswinkel einer Bedienungsperson auf dem Bedienfeld 222 (2) anzeigen, oder der Empfänger kann eine Warnmeldung über eine Leuchtanzeige oder eine Alarmanzeige der Bedienungsperson anzeigen, wenn ein Aufprall des Objekts 402 möglich ist.
  • Hiermit wird festgestellt, dass der Prozessor 708 die Magnetfeldkomponentendaten auch als die Verarbeitungsdaten in einem Ausgangssignal über die Ausgangsschnittstelle 710 ohne Berechnung des Abstands und des Rotationswinkels übertragen kann. In einem weiteren Beispiel kann das Detektionsmodul 700 ferner bestimmen, ob ein Frequenzverhalten auf einer bestimmten Frequenz oder innerhalb eines Frequenzbands detektiert worden ist. In einem solchen Fall kann das Detektionsmodul 700 als Reaktion auf die Detektion von einer oder mehreren Frequenzen mit einem hohen Magnetfeldwert dem Empfänger 224 (2) anzeigen, den Bohrvorgang zu unterbrechen. Alternativ kann der Prozessor 708 die Informationen mit den detektierten Frequenzen als Verarbeitungsdaten in einem Ausgangssignal über die Ausgangsschnittstelle 710 zu dem Empfänger 224 übertragen. Der Empfänger 224 kann danach entweder die Informationen anzeigen oder den Bohrvorgang unterbrechen, wenn ein Aufprall möglich ist.
  • Die Abbildung aus 8 veranschaulicht eine Version einer Magnetsensoreinheit 702 zur Verwendung in dem Detektionsmodul 700. Die Magnetsensoreinheit 702 umfasst einen oder mehrere Magnetfeldsensoren 802, 804 und 806. Jeder Magnetfeldsensor 802, 804 und 806 ist entsprechend mit einer Filter-/Vorverstärkereinheit 808, 810 und 812, einer Filter-Verstärkereinheit 814, 816 und 818 und mit einem Detektor 820, 822 und 824 verbunden.
  • Die Magnetfeldsensoren 802, 804 und 806 sind die X-, Y- und Z-Sensoren, die das Magnetfeld für die Komponenten Hx, Hy und Hz detektieren. Die Magnetfeldsensoren 802, 804 und 806 erzeugen jeweils ein Spannungssensorsignal als Reaktion auf das Detektieren von Magnetfeldkomponenten, die mit der empfindlichen Achse des Magnetfeldsensors kollinear sind. Einer der Magnetfeldsensoren 802, 804 und 806, vorzugsweise der Z-Achsen-Magnetfeldsensor, ist an einer Leiterplatte angebracht, wobei dessen empfindliche Achse kollinear ist zu der Längsachse des Detektionsmoduls 700, und die anderen Magnetfeldsensoren sind so angebracht, dass ihre empfindlichen Achsen orthogonal dazu und zueinander sind.
  • Die Magnetfeldsensoren 802, 804 und 806 können als ein einzelner, dreiachsiger Magnetfeldsensor, ein Doppelachsen-Magnetfeldsensor und ein einachsiger Magnetfeldsensor oder als drei einachsige Magnetfeldsensoren verpackt sein. Vorzugsweise umfassen die Magnetfeldsensoren 802, 804 und 806 einen einachsigen Magneto-Widerstandssensor und einen doppelachsigen Magneto-Widerstandssensor, die beide von Honeywell hergestellt werden. Der doppelachsige Magneto-Widerstandssensor sieht den Vorteil von zwei orthogonalen Sensoren auf der gleichen Halbleiterscheibe vor. Dies ermöglicht eine einfacherer Herstellung und Kalibrierung.
  • Die Filter-/Vorverstärkereinheiten 808, 810 und 812 umfassen jeweils einen Filter 826, 828 und 830 und einen Vorverstärker 832, 834 und 836. Die Filter 826, 828 und 830 werden zur Rauschunterdrückung sowie zum Abweisen sonstiger unerwünschter Komponenten aus den Sensorsignalen eingesetzt. Hochpassfilter werden eingesetzt, um Gleichstrom (DC) und Niederfrequenz-Wechselstromrauschen zurückzuweisen bzw. zu unterdrücken. Die Vorverstärker 832, 834 und 836 verstärken die von den Filtern empfangenen Signale für eine höhere Verstärkung. Eine Verstärkung von 60 Dezibel-Volt (dBV) ist optimal.
  • Die Filter-Verstärkereinheiten 814, 816 und 818 weisen jeweils drei Filter-Verstärker 838, 840 und 842, 844, 846 und 848 sowie 850, 852 und 854 auf. Jeder der Filter-Verstärker 838-854 akzentuiert oder entfernt bestimmte Spektralkomponenten aus den Signalen und verstärkt die Signale für eine höhere Verstärkung. Eine optimale Passbandverstärkung für jeden Filter-Verstärker 838 bis 854 entspricht 20 dBV.
  • Wenn das Detektionsmodul 700 zu verarbeitende passive Magnetfeldverzerrungen detektiert, handelt es sich bei den Filtern in den Filter-Verstärkern 838 bis 854 um Tiefpassfilter, die Signalkomponenten oberhalb einer designierten Frequenz herausfiltern. Bei dem Tiefpassfilter kann es sich um einen analogen Filter oder um einen digitalen Filter handeln. Bei den digitalen Filtern kann es sich um Filter mit begrenztem Ansprechverhalten (FIR) handeln, welche ein gewichtetes Mittel von Abtastwerten verwenden, oder um Filter mit unbegrenztem Ansprechverhalten auf einen Impuls (IIF), die eine kontinuierliche Mittelwertbildung verwenden. Darüber hinaus kann zum digitalen Filtern der Daten ein einfaches Mittelwertbildungsverfahren eingesetzt werden. Der einfache Mittelwert reduziert Rauschen bzw. Störungen durch die Quadratwurzel der Anzahl der vorgenommenen Proben. Der einfache Mittelwert ist die bevorzugte digitale Tiefpassfiltermethode.
  • Wenn das Detektionsmodul 700 zu verarbeitende aktive Magnetfelder detektiert, handelt es sich bei den Filtern in den Filter-Verstärkern 838 bis 854 um Bandpassfilter, welche Signalkomponenten herausfiltern, die sich nicht innerhalb des bezeichneten Frequenzbands des Filters befinden. Wenn Sender als Signalgenerator verwendet werden, um zum Beispiel Signale mit 1 kHz oder 8 kHz einem Leiter aufzudrücken, so entsprechen die entsprechenden Mittenfrequenzen der Bandpassfilter 1 kHz bzw. 8 kHz.
  • Die Detektoren 820, 822 und 824 extrahieren bestimmte Eigenschaften eines Sensorsignals, wie etwa abgetastete Daten in diskreten Intervallen, und leiten diese Eigenschaften über den Multiplexer 704 an den Analog-Digital-Umsetzer 706 weiter. Bei den Detektoren 820, 822 und 824 kann es sich um Spitzendetektoren handeln, welche Spitzenwerte der Wechselstrom-Kurvenformsignalkomponenten darstellen. Darüber hinaus kann es sich bei den Detektoren 820, 822 und 824 um Abtastdatensysteme handelt, wie etwa einfache Mittelwertbildungs-Abtastsysteme oder kontinuierliche Mittelwertbildungs-Abtastsysteme, die den Mittelwert der Stärke der Sensorsignalkomponenten darstellen. Das Abtastdatensystem wird bevorzugt, während ein Spitzendetektor jedoch leichter implementiert werden kann.
  • Die Funktionsweise der Magnetsensoreinheit 702 aus 8 ist wie folgt gegeben. Der X-Achsen-Magnetfeldsensor 802 detektiert die HX-Komponente des Magnetfelds. Der Y-Achsen-Magnetfeldsensor 804 detektiert die HY-Komponente des Magnetfelds. Der Z-Achsen-Magnetfeldsensor 806 detektiert die HZ-Komponente des Magnetfelds. Jeder der Magnetfeldsensoren 802, 804 und 806 überträgt Sensorsignale mit den Magnetfeldkomponentendaten zu den Filtern 826, 828 und 830.
  • Rauschen wird durch die Filter 826, 828 und 830 aus den Sensorsignalen gefiltert, und die Vorverstärker 832, 834 und 836 erhöhen die Verstärkung jedes Sensorsignals um 60 dBV.
  • Die Filter-Verstärker 838 bis 854 erhöhen die Verstärkung jedes Sensorsignals um jeweils weitere 20 dBV auf insgesamt 60 dBV, filtern weiteres unerwünschtes Rauschen heraus und ermöglichen es, dass eine designierte Bandbreite der Sensorsignale zu den Detektoren 820, 822 und 824 verläuft. Die Detektoren 820, 822 und 824 tasten die Signale ab und sehen einen einfachen Abtastdatenmittelwert jedes Sensorsignals über den Multiplexer 704 und den Analog-Digital-Umsetzer 706 zur Verarbeitung an den Prozessor 708 vor, wie dies vorstehend im Text erläutert worden ist. Hiermit wird festgestellt, dass die in dem vorliegenden Beispiel jedem Sensorsignal zugeführte Verstärkung insgesamt 120 dBV entspricht.
  • Die Abbildung aus 9 veranschaulicht eine weitere Konfiguration für eine Magnetsensoreinheit 702A. Die Magnetsensoreinheit 702A weist die gleichen Magnetfeldsensoren 802, 804 und 806 und Filter-/Vorverstärkereinheiten 808, 810 und 812 wie die Komponenten aus 8 auf. Jeder Filter-/Vorverstärker 808, 810 und 812 ist jedoch sowohl mit einer Tiefpass-Filter-Verstärker(Amp)-Einheit 814A, 816A und 818A als auch einer Bandpass-Filter-Verstärker(Amp)-Einheit 814B, 816B und 818B verbunden. Dabei handelt es sich um die gleichen Tiefpassfilter und Bandpassfilter, wie diese bereits vorstehend im Text beschrieben worden sind. Darüber hinaus ist jeder Magnetfeldsensor 802, 804 und 806 mit einem Setz-Rücksetzelement 902, 904 und 906 verbunden.
  • Die Setz-Rücksetzelemente 902, 904 und 906 werden für das Umschalten der Felder der Polaritäten der Magnetfeldsensoren 802, 804 und 806 verwendet. Die Feldumschaltung wird zur Ausrichtung der Magnetfeldsensoren 802, 804 und 806 auf eine designierte Polarität verwendet sowie zur Regelung von Versatzfehlern. Die Feldumschaltung wird durch den Prozessor 708 geregelt. Wenn die Setz-Rücksetzelemente 902, 904 und 906 somit zum setzen oder zurücksetzen verwendet werden, bewirkt der Prozessor 708, dass ein kurzer Strom mit hoher Intensität von einer Stromversorgung (nicht abgebildet) zu den Setz-Rücksetzelementen 902, 904 und 906 gepulst wird.
  • Da die Magnetsensoreinheit 702A ferner sowohl die Tiefpass-Filter-Amp-Einheiten 814A bis 818A als auch die Bandpass-Filter-Amp-Einheiten 814B bis 818B aufweist, können ferner sowohl Wechselstrom- als auch Gleichstrom-Magnetfeldinformationen von einer einzelnen Magnetfeldabtastung der Magnetfeldsensoren 802, 804 und 806 zur Verarbeitung zu dem Prozessor 708 geleitet werden. Dies ermöglicht dem Detektionsmodul 700A die gleichzeitige Verarbeitung der Gesamtmagnetfeldinformationen, des Abstands und der Richtung, wodurch gleichzeitig passive und aktive Magnetfelder detektiert werden.
  • Ferner werden die Bandpass-Filter-Amps 814B, 816B und 818B durch den Prozessor 708 gesteuert. Dies ermöglicht dem Prozessor 708 die Auswahl und Steuerung eines variablen Bandpassbereichs für verschiedene Frequenzen zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Zum Beispiel kann der Prozessor 708 zwischen einem Mittenfrequenzband von 1 kHz und einem Mittenfrequenzband von 8 kHz auswählen.
  • Ferner verwendet das Detektionsmodul 700A aus 9 den Analog-Digital-Umsetzer 706A, um die Detektionsfunktion der Schaltung bereitzustellen. Anstelle der Verwendung eines Spitzendetektors oder einer externen Datenabtasteinrichtung handelt es sich bei dem Analog-Digital-Umsetzer 706A somit um einen Mehrkanal-Analog-Digital-Umsetzer, der die analoge Kurvenform der Sensorsignale abtastet. Der Analog-Digital-Umsetzer 706A verwendet das digitale Filtern und sieht Phasen- und Größeninformationen an den Prozessor 708 vor. Dies verbessert die Signalverarbeitung durch den Prozessor 708 am unteren Ende des Sensorsignalgrößenbereichs und erweitert somit den operativen Bereich, innerhalb dem ein Objekt durch das Detektionsmodul 700A detektiert werden kann.
  • Darüber hinaus werden Magnetfeldinformationen in Bezug auf die Navigation des Detektionsmoduls 700A unter Verwendung der Magnetfeldsensoren 802, 804 und 806 gesammelt. Die Gleichstromkomponenten des Magnetfelds können in dem Prozessor 708 verwendet und verarbeitet werden, um Navigationsinformationen für eine elektronische Kompassfunktion unter Verwendung der reprojizierten Magnetfeldkomponentendaten zu bestimmen, wie dies bereits vorstehend im Text erläutert worden ist. Die Konfiguration aus 9 sieht somit eine doppelte Funktion des Bereitstellens von Objektaufprallvermeidungsinformationen sowie von Navigationsinformationen vor.
  • Die Abbildung aus 10 veranschaulicht eine Version der Sensorplatine mit elektronischen Komponenten, die in einem Detektionsmodul 1000 eingesetzt werden. Das Detektionsmodul 1000 umfasst eine Magnetsensoreinheit 1002, einen Multiplexer mit einem integrierten Analog-Digital-Umsetzer (MUX/Umsetzer) 1004, einen Prozessor 1006 mit Speicher 1008 zum Speichern flüchtiger und nichtflüchtiger Programmierung und Daten, eine Ausgangsschnittstelle 1010, eine Eingangsschnittstelle 1012 und eine optionale Sensoreinheit 1014. Darüber hinaus umfasst das Detektionsmodul 1000 eine Stromversorgung 1016, einen digitalen Regler 1018, einen positiven analogen Regler 1020, einen negativen analogen Regler 1022 und einen geschalteten Inverter 1024.
  • Die Magnetsensoreinheit 1002, der MUX/Umsetzer 1004, der Prozessor 1006, die Ausgangsschnittstelle 1010, die Eingangsschnittstelle 1012 und die optionale Sensoreinheit 1014 entsprechen mit Ausnahme der in der Folge vorgesehenen Ausführungen den vorstehend im Text beschriebenen Komponenten. Bei der Magnetsensoreinheit 1002 kann es sich zwar um jede hierin beschriebene Magnetsensoreinheit handeln, wobei jedoch vorzugsweise die Magnetsensoreinheit 702A aus 9 in dem vorliegenden Detektionsmodul 1000 verwendet wird. Ferner ist der Analog-Digital-Umsetzer 706A aus 9 in dem vorliegenden Detektionsmodul 1000 in Kombination mit dem Multiplexer 704 aus 9 auf einem einzigen Chip vorgesehen.
  • Der Prozessor 1006 weist neben den Funktionen des Prozessors 708 aus 9 verschiedene zusätzliche Funktionen auf. Der Prozessor 1006 empfängt Steigungsdaten und verarbeitet die Steigungsdaten, um den Steigungswinkel des Bohrwerkzeugs 202 zu bestimmen. Der Prozessor 1006 empfängt ferner Temperaturdaten, um die Temperatur des Detektionsmoduls 1000 sowie dessen zugeordneten Komponenten zu bestimmen, so dass die Temperatur für einen Temperaturausgleich verwendet werden kann. Der Prozessor 1006 empfängt Rolldaten und bestimmt den Rollwinkel. Darüber hinaus liest der Prozessor den Leistungswert in der Stromversorgung 1016 und in den Verarbeitungsdaten des Ausgangssignals einen prozentualen Leistungswertanteil vor. Wie dies nachstehend im Text näher beschrieben ist, kann der Prozessor 1006 Systemkomponenten in einen "Schlafzustand" versetzen, so dass die Komponenten nicht ausgeführt werden und so wenig Strom wie möglich aufnehmen bzw. verbrauchen.
  • Die Stromversorgung 1016 erzeugt Gleichstromleistung an die digitalen und analogen Komponenten des Detektionsmoduls 1000. Die Stromversorgung 1016 kann eine 6-Volt-Lithiumbatterie darstellen, welche die Leistung erzeugt.
  • Der digitale Regler 1018 sieht eine feste Spannung an die digitalen Komponenten des Detektionsmoduls 1000 vor, vorzugsweise mit einem Wert von 5 Volt. Der digitale Regler 1018 befindet sich stets in einem "eingeschalteten" Zustand.
  • Der positive analoge Regler 1020 sieht eine feste positive Spannung an die analogen Komponenten des Detektionsmoduls 1000 vor, vorzugsweise mit einem Wert von positiven 5 Volt. Der positive analoge Regler 1020 befindet sich nicht immer in dem "eingeschalteten" Zustand. Der Prozessor 1006 kann den positiven analogen Regler 1020 in einen "Schlafzustand" versetzen, um Strom zu sparen, wenn sich das Detektionsmodul 1000 nicht im Einsatz befindet.
  • Der negative analoge Regler 1022 sieht eine feste negative Spannung an die analogen Komponenten des Detektionsmoduls 1000 vor, vorzugsweise mit einem Wert von negativen 5 Volt. Der negative analoge Regler 1022 befindet sich nicht immer in dem "eingeschalteten" Zustand. Der Prozessor 1006 kann den negativen analogen Regler 1022 in einem "Schlafzustand" versetzen, um Strom zu sparen, wenn sich das Detektionsmodul 1000 nicht im Einsatz befindet.
  • Der geschaltete Inverter 1024 invertiert die Leistung von der Stromversorgung 1016 von einer positiven Spannung in eine negative Spannung. Diese negative Spannung wird danach dem negativen analogen Regler 1022 zugeführt.
  • Die Ausgangsschnittstelle 1010 überträgt Daten von dem Detektionsmodul, vorzugsweise unter Verwendung einer Magnetfeldübertragung mit einer einzigen abgetasteten Frequenz von etwa 29 kHz. Die Ausgangsschnittstelle 1010 umfasst einen Tank 1026, einen Tankregler 1028 und eine Frequenzsteuereinheit 1030.
  • Der Tank 1026 überträgt Daten von dem Detektionsmodul 1000 zu einem Empfänger 224 (siehe 2). Für gewöhnlich handelt es sich bei dem Tank 1026 um eine abgestimmte Reihen-Ferritstabantenne. Bei dem Tank 1026 kann es sich aber auch um eine abgestimmte parallele Induktorantenne handeln.
  • Der Tankregler 1028 sieht für den Tank 1026 eine regelbare Stromversorgung vor. Der Tankregler 1028 befindet sich nicht immer in dem "eingeschalteten" Zustand. Der Prozessor 1006 kann den Tankregler 1028 in einen "Schlafzustand" versetzen, um Strom zu sparen, wenn sich das Detektionsmodul 1000 nicht im Einsatz befindet.
  • Die Frequenzsteuereinheit 1030 erzeugt und moduliert eine Frequenz, die dem Tank 1026 zugeführt wird. Die Frequenzsteuereinheit 1030 sieht eine Frequenzsteuerung und Phasenumkehr für jede Seite des Tanks 1026 vor, so dass die Leistung wechselweise dem Tank von gegenüberliegenden Seiten des Tanks bereitgestellt wird. Die Frequenzsteuereinheit 1030 umfasst einen Oszillator/Frequenzzähler 1032, eine Gattersteuereinheit 1034, ein erstes komplementäres Paar von Feldeffekttransistoren (FETs) 1036 und ein zweites komplementäres Paar von FETs 1038.
  • Der Oszillator/Frequenzzähler 1032 sieht ein oszillierendes Signal vor, das durch einen Frequenzteiler/Zähler gesteuert wird, um ein Frequenzsignal zu erzeugen, vorzugsweise mit etwa 29 kHz. Die Gattersteuereinheit 1034 ist ein Puffer, der die Gatter der FETs 1036 und 1038 auf der Basis einer Phasenumkehr des Frequenzsignals steuert sowie eines Steuersignals von dem Prozessor 1006 zum ein- und ausschalten der Gattersteuereinheit. Bei den FETs 1036 und 1038 handelt es sich um P-Kanal- und N-Kanal-Komplementär-FET-Paare, die in einer H-Brückenkonfiguration angeordnet sind und den Stromeingang in den Tank 1026 von dem Tankregler 1028 regeln. Die FETs 1036 und 1038 lassen Leistung in den Tank, wenn sie durch die Gattersteuereinheit 1034 torgesteuert werden.
  • Die optionale Sensoreinheit 1014 sieht zusätzliche Umgebungs- und Navigationsdaten an den Prozessor 1006 vor. Die optionale Sensoreinheit 1014 umfasst einen Rollsensor 1040, einen Temperatursensor 1042 und eine Steigungssensoreinheit 1044, die einen Steigungssensor 1046 aufweist.
  • Der Rollsensor 1040 erfasst Rolldatenabtastwerte, so dass der Prozessor 1006 die Rotation oder den Rollwinkel des Bohrwerkzeugs 202 bestimmen kann (siehe 2). Ein Rollsensor 1040 kann eingesetzt werden, um eine Korrektur etwaiger Effekte des Rollwinkels bereitzustellen, welche eine Bestimmung des Steigungswinkels beeinflussen können. Darüber hinaus werden die Daten von dem Rollsensor 1040 für eine Koordinatenachsen-Reprojizierung eingesetzt, und sie ermöglichen es dem Prozessor 1006 zu bestimmen, wann das Detektionsmodul 1000 an der gleichen Position verbleibt und nicht eingesetzt wird, so dass der Prozessor die Regler 1020, 1022 und 1030 in den "Schlafzustand" bzw. den "Ruhezustand" versetzen kann. Der Rollsensor 1040 kann zum Beispiel einen Quecksilbersensor darstellen.
  • Der Temperatursensor 1042 erfasst bzw. sammelt Temperaturdatenabtastwerte, so dass der Prozessor 1006 die Temperatur um das Detektionsmodul 1000 bestimmen kann. Die Temperaturdatenabtastwerte werden dem Prozessor 1006 bereitgestellt, zur Verwendung für den Temperaturausgleich für Sensorkomponenten, die als eine Funktion der Temperatur Schwankungen aufweisen können. Zum Beispiel können die Auslesewerte des Steigungssensors 1046 in Bezug auf die Temperatur ausgeglichen werden, wenn sie in Verbindung mit einem Anstieg oder einem Rückgang der Temperatur schwanken.
  • Die Steigungssensoreinheit 1044 sammelt Datenabtastwerte, welche die Steigung des Detektionsmoduls 1000 anzeigen, so dass der Steigungswinkel des Detektionsmoduls 1000 bestimmt werden kann. Der Steigungswinkel kann für eine Koordinatenachsen-Reprojizierung und Navigation verwendet werden. Die Steigungssensoreinheit 1044 umfasst einen Steigungssensor 1046 und ein digitales Potentiometer (pot) 1048.
  • Der Steigungssensor 1046 detektiert Steigungsdatenabtastwerte eines Steigungswinkels und überträgt die Ergebnisse der Steigungsdatenabtastwerte zu dem Prozessor 1006. Die Datenabtastwerte werden allgemein zuerst als ein analoges Signal zu dem MUX/Umsetzer 1004 übertragen, das in ein digitales Format umgewandelt wird, bevor es zu dem Prozessor 1006 übertragen wird. In bestimmten Fällen ist der Steigungssensor 1046 jedoch in der Lage, die Steigungsdatenabtastwerte in einem Signal direkt in einem digitalen Format zu dem Prozessor 1006 zu übertragen. Bei dem Steigungssensor 1046 kann es sich um eine Vorrichtung wie etwa einen Beschleunigungsmesser mit einer einzigen empfindlichen Achse oder mit mehreren Achsen handeln.
  • Das digitale Potentiometer 1048 ist Bestandteil eines Systems zum Bereitstellen eines Temperaturausgleichs und eines Versatzausgleichs für den Steigungssensor 1046. Das digitale Potentiometer 1048 ist ein Widerstand mit hoher Auflösung, der durch ein digitales Netzwerk gesteuert wird, wie etwa den Prozessor 1006. Der Prozessor 1006 wählt einen Anzapfpunkt in dem digitalen Potentiometer 1048 für die Festlegung des Wertes des Widerstands in dem digitalen Potentiometer aus.
  • Die Abbildung aus 11 veranschaulicht Software, die in dem Prozessor 1006 des Detektionsmoduls 1000 aus 10 funktionsfähig ist. Die Magnetsensoreinheit 1002 und die Sensoren in der optionalen Sensoreinheit 1014 werden kalibriert, und der Referenzeinstellwert für das Gesamtmagnetfeld wird bestimmt (Schritt 1102). Die Sensoren in der optionalen Sensoreinheit 1014 und die Gleichstromkomponenten der Magnetsensoreinheit 1002 werden ausgelesen und verarbeitet, und die Steigungs-, Roll-, prozentuale Batteriestands-, Temperatur- und Kompassinformationen werden von dem Detektionsmodul 1000 als Verarbeitungsdaten in einem Ausgangssignal über die Ausgangsschnittstelle 1010 zu einem Empfänger 224 (2) übertragen.
  • Da viele Informationsstücke von dem Detektionsmodul 1000 übertragen werden, darunter Steigungs-, Roll-, prozentuale Batteriestands-, Temperatur-, Kompassinformationen sowie Magnetfeldinformationen, ist jedem Informationsstück ein Zeitschlitz zugeordnet, innerhalb dem es zu dem für die jeweilige Übertragung vorgesehenen Zeitraum übertragen werden kann. Wenn die Zeitsteuerung somit noch nichtabgelaufen ist (Schritt 1106), so dass die Übertragung der Magnetfeldinformationen erfolgen kann, so springt das System zu dem schritt 1104 zurück. Wenn die Zeitsteuerung abgelaufen ist (Schritt 1106), so wird die Ausrichtung der Magnetsensoreinheit 1002 festgelegt (Schritt 1108).
  • Als nächstes werden die Magnetfeldkomponenten gelesen (Schritt 1110). Abhängig davon, ob die passiven Magnetfeldinformationen, die aktiven Magnetfeldinformationen oder beide bestimmt werden sollen, berechnet der Prozessor 1006 die Verarbeitungsdaten für das Gesamtmagnetfeld, den Abstand zu einem Objekt innerhalb einem aktiven Magnetfeld und/oder den Rotationswinkel zu einem Objekt mit einem aktiven Magnetfeld (Schritt 1112). Danach werden die Verarbeitungsdaten, einschließlich dem Gesamtmagnetfeld, dem Abstand, dem Rotationswinkel und/oder den Magnetfeldkomponenten, von der Ausgangsschnittstelle 1010 als Verarbeitungsdaten in einem Ausgangssignal zu einem Empfänger 224 übertragen (Schritt 1114). Das Verfahren kehrt danach zu dem Schritt 1104 zurück.
  • Hiermit wird festgestellt, dass die Komponenten des Detektionsmoduls auch in anderen Konfigurationen platziert werden können. Die Systeme aus den Abbildungen der 12 und 13 sehen zwei derartige Beispiele vor.
  • In der Abbildung aus 12 umfasst ein Detektionsmodul 1200 eine Magnetsensoreinheit 1202 mit einem oder mehreren Magnetfeldsensoren 802, 804 und 806. Jeder Magnetfeldsensor 802, 804 und 806 ist mit einer Filter-/Vorverstärkereinheit 808, 810 und 812 und danach mit einer Filter-Verstärkereinheit 814, 816 und 818 verbunden. Im Gegensatz zur Abbildung aus 8 sind jedoch keine Detektorkomponenten vorgesehen. Stattdessen werden einzelne Magnetfeldkomponenten in den Sensorsignalen durch den Multiplexer 704 und den Analog-Digital-Umsetzer 706 zu dem Prozessor 708 übertragen. Von dem Prozessor 708 werden die einzelnen Magnetfeldkomponenten als Verarbeitungsdaten in einem Ausgangssignal von der Ausgangsschnittstelle 710 zu einem Empfänger 224 (2) an der Oberfläche übertragen, wo die Magnetfeldinformationen nach Bedarf berechnet werden.
  • Die Abbildung aus 13 veranschaulicht eine minimale Hardwarekonfiguration. In der Abbildung aus 13 umfasst ein Detektionsmodul 1300 eine Magnetsensoreinheit 1302A und 1302B mit einem oder mehreren Magnetfeldsensoren 802, 804 und 806. Jeder Magnetfeldsensor 802, 804 und 806 ist mit einem Multiplexer 704 verbunden, der ein Sensorsignal empfängt, das Magnetfeldkomponentendaten von jedem Magnetfeldsensor empfängt. Ein Filter-Vorverstärker 1304 filtert die Signale und verstärkt den Verstärkungsfaktor der Signale. Eine Filter-/Vorverstärker-Einheit 1306 stellt eine zusätzliche Filterung und Verstärkung bereit, bevor die Signale zur Umwandlung in ein digitales Format zu dem Analog-Digital-Umsetzer 706 übertragen werden. Danach verarbeitet der Prozessor 708 die Signale, um die erforderlichen Magnetfeldinformationen zu bestimmen, und wobei er die Magnetfeldinformationen in einem Ausgangssignal aus der Ausgangsschnittstelle 710 überträgt.
  • Der Fachmann erkennt, dass Abänderungen der vorstehend offenbarten besonderen Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung möglich sind. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend ausgeführten Ausführungsbeispiele beschränkt, und vielmehr sind Modifikationen, neue Anordnungen sowie Ersetzungen von Bestandteilen und Elementen möglich, ohne dabei vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims (43)

  1. Detektionssystem zur Verwendung beim Bohren oder Grabenbau zum Detektieren eines Objekts (302/402) in einem Bereich des Bohrens oder des Grabenbaus, wobei das System ein Detektionsmodul (126/218/700/700A/1000/1200/1300) aufweist, wobei das System folgendes umfasst: eine Magnetsensoreinheit (702/702A/1002/1202/1302A/1302B), die so angeordnet ist, dass sie Magnetfeldkomponenten (Hx, Hy, Hz) detektiert; von einem aktiven Magnetfeld, das von dem Objekt (302/402) abgestrahlt wird und um die Magnetfeldkomponenten zu übertragen; und einen Prozessor (708/1006), der so angeordnet ist, dass er die Magnetfeldkomponenten (Hx, Hy, Hz) empfängt, die von der Magnetsensoreinheit übertragen werden, um die Magnetfeldkomponenten zu einer konstanten Referenzebene zurück zu projizieren, um Winkeleinflüsse von den Magnetfeldkomponenten zu entfernen, und um die Magnetfeldkomponenten zu verarbeiten, um auf nicht inkrementale Art und Weises sowohl die Ausrichtung (θ) als auch einen Abstand (d) von dem Detektionsmodul zu dem Objekt zu bestimmen.
  2. Detektionssystem nach Anspruch 1, wobei das Detektionsmodul (700/700A/1000/1200/1300) ferner folgendes umfasst: einen Analog-Digital-Umsetzer (706/706A), der so angeordnet ist, dass er die Magnetfeldkomponenten (Hx, Hy, Hz) in einem analogen Format empfängt, die Magnetfeldkomponenten in ein digitales Format umwandelt und die Magnetfeldkomponenten in dem digitalen Format zu dem Prozessor überträgt; und einen Multiplexer (704/1004), der so angeordnet ist, dass er die Magnetfeldkomponenten von der Magnetsensoreinheit empfängt und die Magnetfeldkomponenten zu dem Analog-Digital-Umsetzer überträgt.
  3. Detektionssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Detektionsmodul (700/700A/1000/1200/1300) ferner eine Ausgangsschnittstelle (710) umfasst, die so angeordnet ist, dass sie die Ausrichtung in den Verarbeitungsdaten von dem Detektionsmodul überträgt.
  4. Detektionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Ausgangsschnittstelle (710) folgendes umfasst: einen Tank (1026), der so angeordnet ist, dass er Verarbeitungsdaten von dem Detektionsmodul (1000) unter Verwendung einer Frequenz überträgt; einen Tankregler (1028), der so angeordnet ist, dass er die Leistung zu dem Tank regelt; und einen Frequenztreiber (1030), der so angeordnet ist, dass er die an den Tank vorgesehene Frequenz erzeugt und moduliert.
  5. Detektionssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Frequenztreiber (1030) folgendes umfasst: einen Oszillator/Frequenzzähler (1032), der so angeordnet ist, dass er ein oszillierendes Frequenzsignal erzeugt; ein Paar von Feldeffekttransistoren (1036), die so angeordnet sind, dass sie Leistung von dem Tankregler empfangen und torgesteuert die Leistung an den Tank vorsehen; und einen Gattertreiber (1034), der so angeordnet ist, dass er die Feldeffekttransistoren auf der Basis einer Phase des Frequenzsignals von dem Oszillator/Frequenzzähler und eines Steuersignals von dem Prozessor (1006) torsteuert.
  6. Detektionssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Detektionsmodul (700/700A/1000/1200/1300) ferner eine Eingangsschnittstelle (712/1012) umfasst, die so angeordnet ist, dass sie Daten von einer Vorrichtung akzeptiert, die außerhalb des Detektionsmoduls angeordnet ist, und so dass sie die Daten zu dem Prozessor (708/1006) überträgt.
  7. Detektionssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Detektionsmodul (1200) ferner eine weitere Sensoreinheit (714/1014) umfasst, die so angeordnet ist, dass sie zumindest entweder Navigationsinformationen oder Umgebungsinformationen detektiert und die Informationen zu dem Prozesso (708) überträgt.
  8. Detektionssystem nach Anspruch 7, wobei die weitere Sensoreinheit (1014) einen Rollsensor (1040) umfasst, der so angeordnet ist, dass er Rolldaten detektiert und die Rolldaten zu dem Prozessor überträgt.
  9. Detektionssystem nach Anspruch 7 oder 8, wobei die weitere Sensoreinheit (1014) eine Steigungssensoreinheit (1046) umfasst, die so angeordnet ist, dass sie Steigungsdaten detektiert und die Steigungsdaten zu dem Prozessor überträgt.
  10. Detektionssystem nach Anspruch 7, wobei die weitere Sensoreinheit (1014) einen Temperatursensor (1042) umfasst, der so angeordnet ist, dass er Temperaturdaten sammelt und die Temperaturdaten zu dem Prozessor überträgt.
  11. Detektionssystem nach Anspruch 1, wobei die Magnetsensoreinheit (700) folgendes umfasst: eine Mehrzahl von Magnetfeldsensoren (802, 804, 806), die jeweils so angeordnet sind, dass sie eine der Magnetfeldkomponenten aus dem Magnetfeld detektieren und die eine Magnetfeldkomponente in einem Sensorsignal übertragen; eine Mehrzahl von Filter-/Vorverstärkereinheiten (808, 810, 812), die jeweils so angeordnet sind, dass sie eines der Sensorsignale von den Magnetfeldsensoren empfangen, Signalkomponenten aus dem empfangenen Sensorsignal herausfiltern und das empfangene Sensorsignal verstärken; und eine Mehrzahl von Filter-/Verstärkereinheiten (814A, 814B, 816A, 816B, 818A, 818B/840, 846, 852), die so angeordnet sind, dass sie eines der Sensorsignale von den Filter-/Vorverstärkereinheiten empfangen, Spektralkomponenten aus dem empfangenen Sensorsignal herausfiltern und das empfangene Sensorsignal verstärken, bevor das empfangene Sensorsignal zu dem Prozessor (708) übertragen wird.
  12. Detektionssystem nach Anspruch 11, wobei eine Einheit der Mehrzahl von Filter-/Verstärkereinheiten einen Bandpassfilter/Verstärker (814B, 816B, 818B) umfasst, der so angeordnet ist, dass er Signalkomponenten herausfiltert, die sich nicht innerhalb eines bestimmten Frequenzbands des Bandpassfilters/Verstärkers befinden.
  13. Detektionssystem nach Anspruch 11, wobei die Magnetsensoreinheit ferner eine Mehrzahl von Detektoren (802, 804, 806) umfasst, die jeweils so angeordnet sind, dass sie ein Sensorsignal von einer Einheit der Filter-/Vorverstärkereinheiten (808, 810, 812) empfangen, abgetastete Daten aus den empfangenen Sensorsignalen extrahieren und abgetastete Daten als das empfangene Sensorsignal zu dem Prozessor (708) übertragen.
  14. Detektionssystem nach Anspruch 13, wobei einer der Detektoren (820, 822, 824) einen Spitzendetektor umfasst.
  15. Detektionssystem nach Anspruch 13, wobei einer der Detektoren (820, 822, 824) einen Schrittregler umfasst.
  16. Detektionssystem nach Anspruch 6, wobei das System einen Tiefpassfilter/Verstärker (838-854) umfasst, der so angeordnet ist, dass er Signalkomponenten oberhalb einer bestimmten Frequenz herausfiltert.
  17. Detektionssystem nach Anspruch 1, wobei: die Magnetsensoreinheit (702) ferner so angeordnet ist, dass sie Magnetfeldkomponenten einer passiven Magnetfeldverzerrung detektiert und die passiven Magnetfeldkomponenten überträgt; und der Prozessor (708) ferner so angeordnet ist, dass er die passiven Magnetfeldkomponenten von der Magnetsensoreinheit empfängt, die passiven Magnetfeldkomponenten verarbeitet, um das Gesamtmagnetfeld der passiven Magnetfeldverzerrung zu bestimmen, und das Gesamtmagnetfeld mit einem Sollwert vergleicht, um zu bestimmen, ob das Gesamtmagnetfeld von dem Sollwert um mehr als eine bestimmte Toleranz abweicht, um zu bestimmen, ob sich die passive Magnetfeldverzerrung innerhalb einer bestimmten Entfernung zu dem Detektionsmodul befindet.
  18. Detektionssystem nach Anspruch 17, wobei: die Sensoren der Mehrzahl von Magnetfeldsensoren (802, 804, 806) jeweils ferner so angeordnet sind, dass sie eine der passiven Magnetfeldkomponenten aus dem Magnetfeld detektieren und die eine passive Magnetfeldkomponente in einem passiven Sensorsignal übertragen; die Mehrzahl von Filter-/Vorverstärkereinheiten (808-812) jeweils ferner so angeordnet sind, dass sie eines der passiven Sensorsignale von den Magnetfeldsensoren empfangen, Signalkomponenten aus dem empfangenen passiven Sensorsignal herausfiltern und das empfangene passive Sensorsignal verstärken; und die Mehrzahl von Filter-/Verstärkereinheiten (836-854) jeweils so angeordnet sind, dass sie eines der passiven Sensorsignale von den Filter-/Vorverstärkereinheiten empfangen, Spektralkomponenten aus dem empfangenen passiven Sensorsignal herausfiltern und das empfangene passive Sensorsignal verstärken, bevor das empfangene passive Sensorsignal zu dem Prozessor übertragen wird.
  19. Detektionssystem nach Anspruch 18, wobei eine Einheit der Mehrzahl von Filter-/Verstärkereinheiten (814-818) einen Tiefpassfilter/Verstärker (838-854) umfasst, der so angeordnet ist, dass er Signalkomponenten oberhalb einer bestimmten Frequenz herausfiltert.
  20. Detektionssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ausrichtung einen Abstand umfasst.
  21. Detektionssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ausrichtung einen Rotationswinkel umfasst.
  22. Detektionssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Grabenbaueinheit (100) in der Lage ist, das Detektionsmodul (126) aufzunehmen.
  23. Detektionssystem nach Anspruch 22, wobei die Grabenbaueinheit (100) eine Löffelbaggereinheit (112) umfasst.
  24. Detektionssystem nach Anspruch 22, wobei die Grabenbaueinheit (100) eine Grabenbauvorrichtung (128, 130) umfasst.
  25. Detektionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei das System ferner eine Bohreinheit (200) umfasst, die das Detektionsmodul (218) aufnehmen kann.
  26. Detektionssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das System ferner einen Signalgenerator (404) umfasst, der so angeordnet ist, dass er dem Objekt (402) ein Signal aufdrückt, so dass es das aktive Magnetfeld abstrahlt.
  27. Detektionssystem nach Anspruch 1, wobei dieses folgendes umfasst: eine Einheit (100/200), die sich zur Verwendung zumindest entweder für Bohr- oder Grabenbauanwendungen eignet; und ein Detektionsmodul (126/218), das in der Einheit angeordnet und in der Lage ist, das Objekt (302/402) zu detektieren, wobei das Detektionsmodul die genannte Magnetsensoreinheit (702/702A) und den genannten Prozessor (708) umfasst; wobei die Bestimmung der Ausrichtung des Detektionsmoduls unabhängig von einer vorherigen Bestimmung verarbeitet wird und keine inkrementale Korrektur darstellt.
  28. System nach Anspruch 27, wobei die Einheit eine Grabenbaueinheit (100) umfasst.
  29. System nach Anspruch 27, wobei die Einheit eine Bohreinheit (200) umfasst.
  30. System nach Anspruch 27, die Magnetfeldkomponente ein aktives Magnetfeld umfasst, und wobei der Prozessor (708) so programmiert ist, dass er das Gesamtmagnetfeld einer passiven Magnetfeldverzerrung bestimmt und das Gesamtmagnetfeld mit einem Sollwert vergleicht, um zu bestimmen, ob das Gesamtmagnetfeld von dem Sollwert um mehr als eine bestimmte Toleranz abweicht, um zu bestimmen, ob sich die passive Magnetfeldverzerrung innerhalb einer bestimmten Entfernung von dem Detektionsmodul (126/218) befindet, wodurch die Ausrichtung bestimmt wird, indem bestimmt wird, ob sich das Objekt (302/402) innerhalb der bestimmten Entfernung von dem Detektionsmodul befindet.
  31. System nach Anspruch 27, wobei die Magnetfeldkomponente ein aktives Magnetfeld umfasst, und wobei der Prozessor (708) ferner so angeordnet ist, dass die Magnetfeldkomponenten zu einer konstanten Referenzebene zurück projiziert werden, um Winkeleinflüsse aus den Magnetfeldkomponenten zu entfernen.
  32. System nach Anspruch 31, wobei der Prozessor (708) so angeordnet ist, dass ein Rotationswinkel als die Ausrichtung bestimmt wird.
  33. System nach Anspruch 31, wobei der Prozessor so angeordnet ist, dass ein Abstand als die Ausrichtung bestimmt wird.
  34. System nach Anspruch 27, wobei der Prozessor ferner so angeordnet ist, dass er Magnetfeldkomponenten verarbeitet, um Kompassnavigationsinformationen zu bestimmen.
  35. Verfahren zum Detektieren eines Objekts (302/402) während einem Grabenbau- oder Bohrvorgang in einem Bereich in der Nähe eines Detektionsmoduls (126/218/700/700A/1000/1200/1300), wobei das Verfahren folgendes umfasst: das Detektieren einer Mehrzahl von Magnetfeldkomponenten (Hx, Hy, Hz) für ein aktives Magnetfeld von dem Objekt (302/402) in dem Bereich; und das Verarbeiten der Magnetfeldkomponenten zur nicht inkrementalen Bestimmung sowohl das Abstands (d) als auch der Ausrichtung (θ) des Detektionsmoduls im Verhältnis zu dem aktiven Magnetfeld, wodurch die Ausrichtung des Detektionsmoduls zu dem Objekt bestimmt wird; wobei der Verarbeitungsschritt das Projizieren der Magnetfeldkomponenten zurück zu einer konstanten Referenzebene umfasst, um Winkeleinflüsse aus den Magnetfeldkomponenten zu entfernen.
  36. Verfahren nach Anspruch 35, wobei das Verfahren ferner das Übertragen des Gesamtmagnetfelds in Verarbeitungsdaten umfasst.
  37. Verfahren nach Anspruch 36, wobei das Übertragen der Verarbeitungsdaten das Übertragen der Verarbeitungsdaten unter Verwendung einer Funkfrequenz umfasst.
  38. Verfahren nach Anspruch 36, wobei das Übertragen der Verarbeitungsdaten das Übertragen der Verarbeitungsdaten unter Verwendung einer Telemetrievorrichtung umfasst.
  39. Verfahren nach Anspruch 36, wobei das Verfahren ferner das Empfangen der Verarbeitungsdaten an einem Empfänger (224) umfasst.
  40. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 39, wobei das Verfahren ferner das Detektieren von Steigungsdaten umfasst, das Verarbeiten der Steigungsdaten, um einen Steigungswinkel (Φ) zu bestimmen, und das Verwenden des Steigungswinkels, um die Magnetfeldkomponenten zu der konstanten Referenzebene zurück zu projizieren.
  41. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 39, wobei das Verfahren ferner das Detektieren von Rolldaten umfasst, das Verarbeiten der Rolldaten zum Bestimmen eines Rollwinkels (γ) und das Verwenden des Rollwinkels, um die Magnetfeldkomponenten zu der konstanten Referenzebene zurück zu projizieren.
  42. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 41, wobei das Verfahren ferner das Verwenden der Magnetfeldkomponenten zur Bestimmung von Kompassnavigationsinformationen umfasst.
  43. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 42, wobei das Verfahren ferner das Aufdrücken eines Signals auf das Objekt (402) umfasst, so dass das aktive Magnetfeld von dem Objekt abgestrahlt wird.
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AU (1) AU9823998A (de)
DE (1) DE69829107T2 (de)

Families Citing this family (71)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6191585B1 (en) 1996-05-03 2001-02-20 Digital Control, Inc. Tracking the positional relationship between a boring tool and one or more buried lines using a composite magnetic signal
US6079506A (en) * 1998-04-27 2000-06-27 Digital Control Incorporated Boring tool control using remote locator
AU3719300A (en) 1999-03-03 2000-10-04 Earth Tool Company, Llc Method and apparatus for directional boring
US6756783B2 (en) * 1999-06-01 2004-06-29 Merlin Technology, Inc Multi-frequency boring tool locating system and method
US6868922B2 (en) * 2000-11-10 2005-03-22 Kddi Corporation Method for measuring digging positions
US6825775B2 (en) * 2001-08-01 2004-11-30 Radiodetection Limited Method and system for reducing interference
US7443359B2 (en) * 2002-03-12 2008-10-28 Merlin Technology, Inc. Locating technique and apparatus using an approximated dipole signal
US7086808B2 (en) * 2001-12-20 2006-08-08 Earth Tool Company, L.L.C. Method and apparatus for on-grade boring
US20040070535A1 (en) 2002-10-09 2004-04-15 Olsson Mark S. Single and multi-trace omnidirectional sonde and line locators and transmitter used therewith
US7009399B2 (en) * 2002-10-09 2006-03-07 Deepsea Power & Light Omnidirectional sonde and line locator
US6854535B1 (en) * 2002-12-03 2005-02-15 Merlin Technology, Inc. Bore location system and method of calibration
US6977508B2 (en) * 2003-03-31 2005-12-20 Radiodetection Limited Cable detection apparatus and method
DE20313252U1 (de) * 2003-08-27 2005-01-05 Jt-Elektronik Gmbh Kanalortungssystem mit Kompass
KR100661313B1 (ko) * 2003-12-03 2006-12-27 한국전자통신연구원 평생 번호를 사용한 이동성 제공이 가능한 sip 기반의멀티미디어 통신 시스템 및 이동성 제공 방법
CN101124489B (zh) * 2004-02-23 2011-05-18 哈利伯顿能源服务公司 井下定位系统
GB0515949D0 (en) * 2005-08-03 2005-09-07 Maxwell Downhole Technology Lt Method of determining features of downhole apparatus
WO2007038940A1 (en) * 2005-09-20 2007-04-12 Telecom Italia S.P.A. A boring head, a method and an apparatus for accomplishing a conveyance line boring operation
EP1982143A2 (de) * 2006-01-29 2008-10-22 Eli Mano System zum testen von verdeckten leitungen
WO2007114923A2 (en) * 2006-04-04 2007-10-11 The Charles Machine Works, Inc. Method for detection of signal source using estimation of noise statistics
US8264226B1 (en) 2006-07-06 2012-09-11 Seektech, Inc. System and method for locating buried pipes and cables with a man portable locator and a transmitter in a mesh network
US20100272885A1 (en) * 2006-08-16 2010-10-28 SeekTech, Inc., a California corporation Marking Paint Applicator for Portable Locator
US20080042975A1 (en) * 2006-08-18 2008-02-21 Trott Gary R System and method for controlling the movement of an object using a user-controlled pointing device that measures magnetic fields
WO2008064852A2 (de) * 2006-12-01 2008-06-05 Leica Geosystems Ag Lokalisierungssystem für eine geländebearbeitungsmaschine
US8478523B2 (en) 2007-03-13 2013-07-02 Certusview Technologies, Llc Marking apparatus and methods for creating an electronic record of marking apparatus operations
US8060304B2 (en) 2007-04-04 2011-11-15 Certusview Technologies, Llc Marking system and method
US8473209B2 (en) 2007-03-13 2013-06-25 Certusview Technologies, Llc Marking apparatus and marking methods using marking dispenser with machine-readable ID mechanism
US7640105B2 (en) 2007-03-13 2009-12-29 Certus View Technologies, LLC Marking system and method with location and/or time tracking
US20090207041A1 (en) * 2008-02-19 2009-08-20 Baker Hughes Incorporated Downhole measurement while drilling system and method
US8280631B2 (en) 2008-10-02 2012-10-02 Certusview Technologies, Llc Methods and apparatus for generating an electronic record of a marking operation based on marking device actuations
US8965700B2 (en) 2008-10-02 2015-02-24 Certusview Technologies, Llc Methods and apparatus for generating an electronic record of environmental landmarks based on marking device actuations
US8424486B2 (en) 2008-07-10 2013-04-23 Certusview Technologies, Llc Marker detection mechanisms for use in marking devices and methods of using same
US8478617B2 (en) * 2008-10-02 2013-07-02 Certusview Technologies, Llc Methods and apparatus for generating alerts on a locate device, based on comparing electronic locate information to facilities map information and/or other image information
US8442766B2 (en) 2008-10-02 2013-05-14 Certusview Technologies, Llc Marking apparatus having enhanced features for underground facility marking operations, and associated methods and systems
AU2013200391B2 (en) * 2008-10-02 2013-08-01 Certusview Technologies, Llc Methods and apparatus for generating electronic records of locate operations
CA2692115C (en) * 2009-02-11 2016-03-15 Certusview Technologies, Llc Locate apparatus having enhanced features for underground facility locate operations, and associated methods and systems
US8527308B2 (en) 2008-10-02 2013-09-03 Certusview Technologies, Llc Methods and apparatus for overlaying electronic locate information on facilities map information and/or other image information displayed on a locate device
US8749239B2 (en) * 2008-10-02 2014-06-10 Certusview Technologies, Llc Locate apparatus having enhanced features for underground facility locate operations, and associated methods and systems
US20100198663A1 (en) 2008-10-02 2010-08-05 Certusview Technologies, Llc Methods and apparatus for overlaying electronic marking information on facilities map information and/or other image information displayed on a marking device
GB2477061B (en) 2008-10-02 2012-10-17 Certusview Technologies Llc Methods and apparatus for generating electronic records of locate operations
US20100188088A1 (en) * 2008-10-02 2010-07-29 Certusview Technologies, Llc Methods and apparatus for displaying and processing facilities map information and/or other image information on a locate device
US20100188407A1 (en) * 2008-10-02 2010-07-29 Certusview Technologies, Llc Methods and apparatus for displaying and processing facilities map information and/or other image information on a marking device
NL1036517C2 (nl) * 2009-02-05 2010-08-10 Holding Prodim Systems B V Inrichting en werkwijze voor het uitzetten van contouren of werken en een meetinrichting en aanwijsinrichting ingericht voor gebruik hierbij.
CA2897462A1 (en) 2009-02-11 2010-05-04 Certusview Technologies, Llc Management system, and associated methods and apparatus, for providing automatic assessment of a locate operation
US8490717B2 (en) * 2009-06-01 2013-07-23 Scientific Drilling International, Inc. Downhole magnetic measurement while rotating and methods of use
EP2278358A1 (de) * 2009-07-22 2011-01-26 Leica Geosystems AG Verfahren und System zur Detektion der Nähe einer leitenden Untergrundstruktur
CA2771286C (en) 2009-08-11 2016-08-30 Certusview Technologies, Llc Locating equipment communicatively coupled to or equipped with a mobile/portable device
WO2011022102A1 (en) 2009-08-20 2011-02-24 Certusview Technologies, Llc Methods and marking devices with mechanisms for indicating and/or detecting marking material color
CA2713282C (en) 2009-08-20 2013-03-19 Certusview Technologies, Llc Marking device with transmitter for triangulating location during marking operations
CA2710189C (en) 2009-08-20 2012-05-08 Certusview Technologies, Llc Methods and apparatus for assessing marking operations based on acceleration information
EP2362241A1 (de) * 2010-02-25 2011-08-31 Leica Geosystems AG Elektromagnetisches Nähenerkennungsverfahren und Gerät
USD634656S1 (en) 2010-03-01 2011-03-22 Certusview Technologies, Llc Shaft of a marking device
USD634655S1 (en) 2010-03-01 2011-03-22 Certusview Technologies, Llc Handle of a marking device
USD643321S1 (en) 2010-03-01 2011-08-16 Certusview Technologies, Llc Marking device
USD634657S1 (en) 2010-03-01 2011-03-22 Certusview Technologies, Llc Paint holder of a marking device
US20120098654A1 (en) * 2010-10-23 2012-04-26 William Ebert Heavy equipment proximity sensor
US8872643B2 (en) * 2010-10-23 2014-10-28 William Ebert Enhanced heavy equipment proximity sensor
TWI443559B (zh) * 2010-10-26 2014-07-01 Raydium Semiconductor Corp 在觸控面板上偵測出複數個觸碰點的偵測方法與偵測裝置
EP2740050A4 (de) 2011-08-01 2015-03-25 Soreq Nuclear Res Ct Magnetisches verfolgungssystem
TWI580992B (zh) * 2011-11-18 2017-05-01 富克有限公司 用於決定電線的位置和方向的系統、方法、及測試儀器
USD684067S1 (en) 2012-02-15 2013-06-11 Certusview Technologies, Llc Modular marking device
US9769366B2 (en) * 2012-07-13 2017-09-19 SeeScan, Inc. Self-grounding transmitting portable camera controller for use with pipe inspection system
US9528321B2 (en) 2012-10-16 2016-12-27 Savant Technologies, Llc Systems and methods for directional drilling
US9022690B2 (en) 2013-01-31 2015-05-05 Gaetan TROTTIER Cable recovery device and system
CA2903956C (en) * 2013-03-14 2021-05-25 Industrea Mining Technology Pty Ltd Mining machine position tracking and mapping
JP6359846B2 (ja) * 2014-03-17 2018-07-18 大阪瓦斯株式会社 埋設金属の探知方法及びその探知装置
CL2014001897A1 (es) * 2014-07-18 2014-09-22 Cadetech S A Un sistema de monitoreo para la deteccion en forma automatica de elementos ferromagneticos ocultos en la carga de mineral, durante la carga y/o descarga de un contenedor, dicho sistema comprende al menos un sensor de campo magnetico, un computador, un canal de comunicacion de corto alcance, un visualizador, un canal de comunicacion de largo alcance, una fuente de energia, y sensores auxiliares.
US9702194B1 (en) 2016-04-01 2017-07-11 Savant Technologies, Llc Systems and methods for directional drilling
GB2557568A (en) * 2016-09-09 2018-06-27 Speir Hunter Ltd Pipeline mapping system
US10241587B2 (en) 2016-12-22 2019-03-26 Microsoft Technology Licensing, Llc Magnetic tracker power duty cycling
US11442194B2 (en) * 2017-04-14 2022-09-13 The Charles Machine Works, Inc. System for locating a utility with a downhole beacon
US20240026779A1 (en) * 2022-07-22 2024-01-25 Halliburton Energy Services, Inc. Digitally reconfigurable analog computations for solving optimization problems

Family Cites Families (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3529682A (en) 1968-10-03 1970-09-22 Bell Telephone Labor Inc Location detection and guidance systems for burrowing device
US3589454A (en) 1968-12-27 1971-06-29 Bell Telephone Labor Inc Mole guidance system
US3712391A (en) * 1971-06-28 1973-01-23 Bell Telephone Labor Inc Mole guidance system
US4072200A (en) 1976-05-12 1978-02-07 Morris Fred J Surveying of subterranean magnetic bodies from an adjacent off-vertical borehole
US4293815A (en) 1978-05-01 1981-10-06 Century Geophysical Corporation Fluxgate magnetometer circuit with earth's field elimination
GB2041531B (en) 1979-01-29 1983-09-14 British Gas Corp Detecting inaccessible objects
US4361192A (en) 1980-02-08 1982-11-30 Kerr-Mcgee Corporation Borehole survey method and apparatus for drilling substantially horizontal boreholes
US4502010A (en) 1980-03-17 1985-02-26 Gearhart Industries, Inc. Apparatus including a magnetometer having a pair of U-shaped cores for extended lateral range electrical conductivity logging
US4323848A (en) 1980-03-17 1982-04-06 Cornell Research Foundation, Inc. Plural sensor magnetometer arrangement for extended lateral range electrical conductivity logging
FR2485246A1 (fr) 1980-06-19 1981-12-24 Sev Marchal Procede pour regler la valeur d'une resistance en couche epaisse et resistance correspondante
US4710708A (en) 1981-04-27 1987-12-01 Develco Method and apparatus employing received independent magnetic field components of a transmitted alternating magnetic field for determining location
US4443762A (en) 1981-06-12 1984-04-17 Cornell Research Foundation, Inc. Method and apparatus for detecting the direction and distance to a target well casing
DE3132808C2 (de) 1981-08-19 1984-01-26 Nukem Gmbh, 6450 Hanau "Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung ferromagnetischer Körper"
US4472884A (en) 1982-01-11 1984-09-25 Applied Technologies Associates Borehole azimuth determination using magnetic field sensor
US4529939A (en) 1983-01-10 1985-07-16 Kuckes Arthur F System located in drill string for well logging while drilling
US4630243A (en) 1983-03-21 1986-12-16 Macleod Laboratories, Inc. Apparatus and method for logging wells while drilling
US4639674A (en) 1983-04-11 1987-01-27 Schonstedt Instrument Company Apparatus and method employing extraneous field compensation for locating current-carrying objects
US4542344A (en) 1983-09-02 1985-09-17 Corrosion Logging Service International Detecting buried pipeline depth and location with electromagnetic triangulation
US4761889A (en) 1984-05-09 1988-08-09 Teleco Oilfield Services Inc. Method for the detection and correction of magnetic interference in the surveying of boreholes
US4622644A (en) 1984-05-10 1986-11-11 Position Orientation Systems, Ltd. Magnetic position and orientation measurement system
US4642786A (en) 1984-05-25 1987-02-10 Position Orientation Systems, Ltd. Method and apparatus for position and orientation measurement using a magnetic field and retransmission
DE3650026T2 (de) * 1985-04-05 1994-12-01 Gas Res Inst Schlagwerkzeug zum Bohren von Löchern in den Boden.
CA1257400A (en) * 1985-05-21 1989-07-11 Akihiro Sera Input/output control system
US4700142A (en) 1986-04-04 1987-10-13 Vector Magnetics, Inc. Method for determining the location of a deep-well casing by magnetic field sensing
US4849692A (en) 1986-10-09 1989-07-18 Ascension Technology Corporation Device for quantitatively measuring the relative position and orientation of two bodies in the presence of metals utilizing direct current magnetic fields
US4845434A (en) 1988-01-22 1989-07-04 Vector Magnetics Magnetometer circuitry for use in bore hole detection of AC magnetic fields
US4875014A (en) 1988-07-20 1989-10-17 Tensor, Inc. System and method for locating an underground probe having orthogonally oriented magnetometers
EP0357314B1 (de) 1988-09-02 1993-09-22 British Gas plc Einrichtung zum Steuern der Lage eines selbstgetriebenen Bohrwerkzeuges
US5064006A (en) 1988-10-28 1991-11-12 Magrange, Inc Downhole combination tool
US5230387A (en) 1988-10-28 1993-07-27 Magrange, Inc. Downhole combination tool
US4933640A (en) 1988-12-30 1990-06-12 Vector Magnetics Apparatus for locating an elongated conductive body by electromagnetic measurement while drilling
JP2819042B2 (ja) 1990-03-08 1998-10-30 株式会社小松製作所 地中掘削機の位置検出装置
US5119028A (en) 1990-04-26 1992-06-02 Grumman Aerospace Corporation Method and system for determining the depth of an electrically conductive body in a medium having a known conductivity and a known permeability by measuring phase difference between a primary and secondary magnetic field
US5361029A (en) 1990-06-18 1994-11-01 The Charles Machine Works, Inc. System for locating multiple concealed underground objects
JP2700213B2 (ja) 1990-11-24 1998-01-19 株式会社エース電研 パチンコ玉検知装置およびパチンコゲーム機
US5155442A (en) * 1991-03-01 1992-10-13 John Mercer Position and orientation locator/monitor
US5512821A (en) 1991-06-04 1996-04-30 Nkk Corporation Method and apparatus for magnetically detecting defects in an object with compensation for magnetic field shift by means of a compensating coil
US5218301A (en) 1991-10-04 1993-06-08 Vector Magnetics Method and apparatus for determining distance for magnetic and electric field measurements
US5305212A (en) 1992-04-16 1994-04-19 Vector Magnetics, Inc. Alternating and static magnetic field gradient measurements for distance and direction determination
US5258755A (en) 1992-04-27 1993-11-02 Vector Magnetics, Inc. Two-source magnetic field guidance system
EG20489A (en) 1993-01-13 1999-06-30 Shell Int Research Method for determining borehole direction
US5479729A (en) 1994-04-04 1996-01-02 At&T Corp. Method and apparatus for controlling excavation eqiupment
US5592092A (en) 1994-10-28 1997-01-07 Gas Research Institute Pipe proximity warning device for accidental damage prevention mounted on the bucket of a backhoe
US5513710A (en) 1994-11-07 1996-05-07 Vector Magnetics, Inc. Solenoid guide system for horizontal boreholes
US5515931A (en) 1994-11-15 1996-05-14 Vector Magnetics, Inc. Single-wire guidance system for drilling boreholes
US5530359A (en) 1995-02-03 1996-06-25 Schlumberger Technology Corporation Borehole logging tools and methods using reflected electromagnetic signals
US5725059A (en) 1995-12-29 1998-03-10 Vector Magnetics, Inc. Method and apparatus for producing parallel boreholes
US5711381A (en) * 1996-01-16 1998-01-27 Mclaughlin Manufacturing Company, Inc. Bore location system having mapping capability
JP3204115B2 (ja) * 1996-01-25 2001-09-04 ダイキン工業株式会社 ワーク搬送ロボット
US5757190A (en) 1996-05-03 1998-05-26 Digital Control Corporation System including an arrangement for tracking the positional relationship between a boring tool and one or more buried lines and method
GB9704181D0 (en) 1997-02-28 1997-04-16 Thompson James Apparatus and method for installation of ducts
US5994904A (en) 1997-09-29 1999-11-30 At&T Corp Method and apparatus for monitoring the relative position of a cable boring head during a boring operation
US5929758A (en) 1997-10-29 1999-07-27 At&T Corp Method and apparatus for achieving parallel cable boring
US6258755B1 (en) * 1998-12-28 2001-07-10 Venture Innovations, Inc. Chitosan-containing well drilling and servicing fluids

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