摘要：露天潜孔钻机具有适用范围广、钻孔深、钻孔直径大等优点,是露天矿山开采过程中广泛采用的钻孔设备。钻孔定位的速度和精度是影响施工效率和质量的主要因素之一,但目前钻孔定位多由人工操作完成,定位精度差、效率低。本文以实现露天潜孔钻机钻孔自动定位为研究目标,对露天潜孔钻机钻孔定位和定位控制进行理论研究,并进行建模仿真和实验验证。首先,对露天潜孔钻机钻孔自动定位方法进行了描述,结合现有定位技术的特点和适用性,提出了基于两标杆激光扫描定位的方案；针对激光扫描定位可能会出现扫描盲区,提出了采用航位推算定位(DR定位)进行过渡的方案。其次,针对提出的基于两标杆激光扫描定位和DR定位的方案,建立了激光扫描定位系统和DR定位系统,对定位系统的组成部分和工作原理进行了分析；构建了激光扫描定位和DR定位的定位模型,推导出了定位算法；分析了各误差源对定位精度的影响,建立了误差模型并进行了仿真,得出了各误差源与钻孔定位误差的定量关系,为传感器精度的选择和钻孔定位误差分析提供了理论依据；提出了钻孔定位控制方案,重点研究了工作机构定位控制,构建了工作机构电液比例控制系统数学模型,设计了PID控制器,并通过MATLAB工具箱对工作机构定位控制进行了仿真,验证了定位控制方案的可行性。最后,搭建了露天潜孔钻机钻孔自动定位实验平台,对提出定位方案的可行性进行了实验验证,对露天潜孔钻机工作机构的定位控制进行了实验研究。实验结果表明,所提出的露天潜孔钻机钻孔定位和定位控制方案能够实现露天潜孔钻机钻孔自动定位,验证了理论研究的正确性。