[发明专利]旋挖钻机桅杆全轨迹控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种旋挖钻机桅杆全轨迹控制系统，其特征在于，包括：

分别对应安装于旋挖钻机的上桅杆、中桅杆和下桅杆上且在所述旋挖钻机处于钻孔工作状态时位于同一条直线上的上桅杆倾角传感器、中桅杆倾角传感器和下桅杆倾角传感器，用于采集所述上桅杆、中桅杆和下桅杆的倾角信息生成对应的桅杆倾角信号；

安装于所述旋挖钻机的底盘上的底盘倾角传感器，用于采集所述底盘的倾角信息生成底盘倾角信号；

PLC，用于接收所述桅杆倾角信号以及所述底盘倾角信号；对其进行AD转换后生成所述上桅杆、中桅杆和下桅杆以及所述底盘在对应自由度位置时的倾角数据；将所述倾角数据转换成显示器可读数据，同时根据所述倾角数据判断所述上桅杆、中桅杆和下桅杆是否同在一条直线上且垂直于海平面，根据判断结果生成对应的报警控制信号和PID调节控制信号；

安装于所述旋挖钻机的操作室内的显示器，用于接收并实时显示所述PLC发送的所述上桅杆、中桅杆和下桅杆以及所述底盘在对应自由度位置时的倾角数据；

报警装置，用于接收所述PLC发送的报警控制信号，根据所述报警控制信号输出报警信号；

与所述旋挖钻机的液压系统相连的控制阀，包括上桅杆阀、中桅杆阀、下桅杆阀和底盘阀，用于接收所述PLC发送的PID调节控制信号，根据所述PID调节控制信号调整所述上桅杆、中桅杆和下桅杆同在一条直线上且垂直于海平面。

2.根据权利要求1所述的旋挖钻机桅杆全轨迹控制系统，其特征在于，所述上桅杆倾角传感器、中桅杆倾角传感器、下桅杆倾角传感器和底盘倾角传感器均为每20毫秒采集一次数据。

3.根据权利要求1所述的旋挖钻机桅杆全轨迹控制系统，其特征在于，所述根据判断结果生成PID调节控制信号，具体包括：

当所述上桅杆、中桅杆和下桅杆不同在一条直线上时，生成对应的PID调节控制信号使之同在一条直线上；

当所述上桅杆、中桅杆和下桅杆同在一条直线上时，判断所述上桅杆、中桅杆和下桅杆是否垂直于海平面，当不垂直于海平面时生成对应的PID调节控制信号发送至所述底盘阀，通过调节所述底盘阀使所述上桅杆、中桅杆和下桅杆垂直于海平面。

4.根据权利要求1所述的旋挖钻机桅杆全轨迹控制系统，其特征在于，所述根据判断结果生成报警控制信号，具体包括：

当所述上桅杆、中桅杆、下桅杆或所述底盘的倾角超过所述旋挖钻机的重心稳定极限值时，生成报警控制信号。

5.根据权利要求1所述的旋挖钻机桅杆全轨迹控制系统，其特征在于，在将所述桅杆倾角信号以及所述底盘倾角信号进行AD转换之后，生成所述上桅杆、中桅杆和下桅杆以及所述底盘在对应自由度位置时的倾角数据之前，还包括：

对数字化的桅杆倾角信号和底盘倾角信号进行分类暂存和峰值滤波，滤除干扰信号。

6.根据权利要求1所述的旋挖钻机桅杆全轨迹控制系统，其特征在于，在调整所述上桅杆、中桅杆和下桅杆同在一条直线上且垂直于海平面时，以及所述旋挖钻机处于钻孔工作状态时，还包括：

所述PLC至少对所述旋挖钻机的液压动力是否充足、传感器是否失效、桅杆动作是否异常和电气线路是否故障进行监测，当检测到桅杆不能在预设时间内完成执行动作时发出液压动力不足报警，当在预设时间持续接收不到传感器信号时发出传感器失效报警，当桅杆动作偏离预设值轨迹时发出桅杆动作异常警告，当发命令后在预设时间未收到反馈时发出电气故障报警。

7.一种权利要求1所述旋挖钻机桅杆全轨迹控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取上桅杆、中桅杆和下桅杆的桅杆倾角信号，以及底盘的底盘倾角信号；

将所述桅杆倾角信号和所述底盘倾角信号进行AD转换后生成所述上桅杆、中桅杆和下桅杆以及所述底盘在对应自由度位置时的倾角数据；

将所述倾角数据转换成显示器可读数据实时显示，同时根据所述倾角数据判断所述上桅杆、中桅杆和下桅杆是否同在一条直线上且垂直于海平面，并根据判断结果生成对应的报警控制信号和PID调节控制信号；

根据PID调节控制信号调整所述上桅杆、中桅杆和下桅杆同在一条直线上且垂直于海平面。

8.根据权利要求7所述的旋挖钻机桅杆全轨迹控制系统的控制方法，其特征在于，所述上桅杆倾角传感器、中桅杆倾角传感器、下桅杆倾角传感器和底盘倾角传感器均为每20毫秒采集一次数据。