[发明专利]旋挖钻机桅杆全轨迹控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋挖钻机的桅杆控制技术，尤其涉及一种旋挖钻机桅杆全轨迹控制系统及其控制方法。

背景技术

旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械。该类钻机一般采用液压履带式伸缩底盘、自行起落可折叠钻桅、伸缩式钻杆、带有垂直度自动检测调整、孔深数码显示等，整机操纵一般采用液压先导控制、负荷传感，具有操作轻便、舒适等特点。主要用于市政建设、公路桥梁、工业和民用建筑、地下连续墙、水利、防渗护坡等基础施工。

目前，旋挖钻机的桅杆控制已经实现了自动化操作，但多数情况下还是需要借助于驾驶员的经验和桅杆上布置的限位开关。申请号为CN200910052713.1的中国发明专利申请公开了一种旋挖钻机的桅杆控制系统，其主要包括主控模块、传感器模块、液压控制模块、显示模块等。控制方法以PID控制方法为主，主控模块负责处理传感器信号，根据处理结果输出PWM信号，PWM信号可驱动液压比例阀以实现桅杆的立桅、倒桅、调垂等操作。而旋挖钻机的桅杆通常包括上桅杆、中桅杆和下桅杆三部分，钻孔时上桅杆、中桅杆和下桅杆要处在同一条直线上且垂直于海平面，当其中有任意一个桅杆与其他两个桅杆不在同一条直线上时，无论怎样调整个桅杆钻孔都会倾斜。而上述桅杆控制系统只是在整个桅杆和油缸之间安装有一个倾角传感器，其只能显示整个桅杆的一部分在不同自由度位置下的倾角情况(例如中桅杆)，进而据此去调整个桅杆与海平面垂直。如果其中有任意一个桅杆与其他两个桅杆不在同一条直线上，由于上述桅杆控制系统不能全轨迹显示上桅杆、中桅杆和下桅杆在不同自由度位置下的倾角情况，上述桅杆控制系统也就无法判定是上桅杆、中桅杆和下桅杆的中哪一个与其他两个桅杆不在同一条直线上，也就无法精准的去做出相应调整。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能全轨迹显示旋挖钻机的上桅杆、中桅杆和下桅杆在不同自由度位置下的倾角情况的旋挖钻机桅杆全轨迹控制系统及其控制方法。

为达到上述目的，本发明一方面提供了一种旋挖钻机桅杆全轨迹控制系统，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。

本发明的旋挖钻机桅杆全轨迹控制系统，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。

本发明的旋挖钻机桅杆全轨迹控制系统，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。

本发明的旋挖钻机桅杆全轨迹控制系统，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。

本发明的旋挖钻机桅杆全轨迹控制系统，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：