本發(fā)明涉及一種基于自學(xué)習(xí)的旋挖鉆機(jī)自動(dòng)鉆進(jìn)控制方法及系統(tǒng)，屬于樁工機(jī)械控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

旋挖鉆機(jī)是用于樁基礎(chǔ)工程中灌注樁施工的成孔機(jī)械，廣泛應(yīng)用于道路、橋梁、碼頭、高層建筑等工程樁基礎(chǔ)的施工。

由于施工復(fù)雜及工期緊等原因，旋挖鉆機(jī)經(jīng)常處于長時(shí)間連續(xù)施工狀態(tài)，操作機(jī)手的勞動(dòng)強(qiáng)度很大，容易出現(xiàn)疲勞狀態(tài)，當(dāng)長時(shí)間處于疲勞狀態(tài)時(shí)容易出現(xiàn)操作失誤導(dǎo)致安全隱患。為了降低操作機(jī)手的勞動(dòng)強(qiáng)度，我們需要研發(fā)一種基于自學(xué)習(xí)的自動(dòng)鉆進(jìn)控制系統(tǒng)，使得鉆機(jī)可以在自學(xué)習(xí)后自動(dòng)鉆進(jìn)，機(jī)手只需觀察并在特殊情況下介入接管，尤其對于巖層或土層等較為單一的地層時(shí)更為必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于自學(xué)習(xí)的旋挖鉆機(jī)自動(dòng)鉆進(jìn)控制方法及系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)手操作強(qiáng)度大、操作難度高，及長時(shí)間疲勞狀態(tài)下效率低、安全隱患高的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種基于自學(xué)習(xí)的旋挖鉆機(jī)自動(dòng)鉆進(jìn)控制方法，包括如下步驟：響應(yīng)于接收到總線面板發(fā)送的自學(xué)習(xí)指令，存儲一組鉆進(jìn)循環(huán)過程中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)；響應(yīng)于接收到總線面板發(fā)送的自動(dòng)鉆進(jìn)指令，根據(jù)存儲的關(guān)鍵數(shù)據(jù)還原鉆進(jìn)循環(huán)過程。

優(yōu)選地，前述響應(yīng)于接收到總線面板發(fā)送的自學(xué)習(xí)指令，存儲一組鉆進(jìn)循環(huán)過程中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)的具體操作如下：響應(yīng)于接收到總線面板發(fā)送的自學(xué)習(xí)指令，接收手動(dòng)鉆進(jìn)過程中左手柄及右手柄開度信號值、浮動(dòng)踏板浮動(dòng)狀態(tài)信號值、拉線傳感器信號值、轉(zhuǎn)速傳感器信號值、以及進(jìn)給量設(shè)定信號值，并存儲與信號值相應(yīng)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)；關(guān)鍵數(shù)據(jù)包括左手柄及右手柄的位置、浮動(dòng)踏板狀態(tài)、動(dòng)力頭位置、鉆頭位置、時(shí)間間隔、進(jìn)給量。

優(yōu)選地，前述響應(yīng)于接收到總線面板發(fā)送的自動(dòng)鉆進(jìn)指令，根據(jù)存儲的關(guān)鍵數(shù)據(jù)還原鉆進(jìn)循環(huán)過程的具體操作如下：響應(yīng)于接收到總線面板發(fā)送的自動(dòng)鉆進(jìn)指令，根據(jù)存儲的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，輸出下一步操作中左手柄及右手柄的位置目標(biāo)值、浮動(dòng)踏板狀態(tài)目標(biāo)值、動(dòng)力頭位置目標(biāo)值、鉆頭位置目標(biāo)值、單次進(jìn)給量，并控制比例閥組執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作，使旋挖鉆機(jī)開始自動(dòng)鉆進(jìn)。

優(yōu)選地，自動(dòng)鉆進(jìn)過程中，每預(yù)設(shè)時(shí)間間隔重新存儲一次關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并根據(jù)新存儲的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，控制比例閥組動(dòng)作，其中關(guān)鍵數(shù)據(jù)從接收到浮動(dòng)踏板發(fā)出的觸底保護(hù)指令后開始進(jìn)行存儲。

優(yōu)選地，檢測到自動(dòng)鉆進(jìn)過程中存儲的關(guān)鍵數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，發(fā)出異常提醒，重新執(zhí)行一次自學(xué)習(xí)：進(jìn)入自學(xué)習(xí)模式，存儲一組新的手動(dòng)鉆進(jìn)循環(huán)過程中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

一種基于自學(xué)習(xí)的旋挖鉆機(jī)自動(dòng)鉆進(jìn)控制系統(tǒng)，包括用于存儲數(shù)據(jù)和執(zhí)行處理的控制器，控制器實(shí)現(xiàn)前述任意一種基于自學(xué)習(xí)的旋挖鉆機(jī)自動(dòng)鉆進(jìn)控制方法。

一種旋挖鉆機(jī)，包括前述的一種基于自學(xué)習(xí)的旋挖鉆機(jī)自動(dòng)鉆進(jìn)控制系統(tǒng)。

本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：

1.基于自學(xué)習(xí)的旋挖鉆機(jī)自動(dòng)鉆進(jìn)，大幅降低了操作難度及勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了施工效率。

2.通過重新進(jìn)入自學(xué)習(xí)模式，獲取新的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，機(jī)手可以隨時(shí)修正，便于適用各種復(fù)雜的地層。

3.固定間隔實(shí)時(shí)存儲關(guān)鍵數(shù)據(jù)，在出現(xiàn)故障時(shí)，能恢復(fù)最近時(shí)間點(diǎn)處的位置和動(dòng)作，繼續(xù)鉆進(jìn)，而不必重頭開始學(xué)習(xí)，節(jié)省時(shí)間。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施系統(tǒng)圖。

圖中附圖標(biāo)記的含義：1-電源開關(guān)，2-蓄電池，3-顯示器，4-總線面板，5-左手柄，6-右手柄，7-浮動(dòng)腳踏，8-拉線傳感器，9-轉(zhuǎn)速傳感器，10-控制器，11-主卷升比例閥，12-主卷降比例閥，13-動(dòng)力頭正轉(zhuǎn)比例閥，14-動(dòng)力頭反轉(zhuǎn)比例閥，15-加壓升比例閥，16-加壓降比例閥。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，基于自學(xué)習(xí)的旋挖鉆機(jī)自動(dòng)鉆進(jìn)控制系統(tǒng)，包括顯示器3、總線面板4、左手柄5、右手柄6、浮動(dòng)踏板7、拉線傳感器8、轉(zhuǎn)速傳感器9、比例閥組、控制器10。控制器10存儲機(jī)手鉆進(jìn)過程中的各關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并處理各輸入輸出量，顯示器3實(shí)時(shí)顯示鉆進(jìn)過程中的各數(shù)據(jù)值及報(bào)警信息，通過總線面板4，可以使能自學(xué)習(xí)模式和自動(dòng)鉆進(jìn)模式，通過左手柄5、右手柄6的信號值可以得到各動(dòng)作的手柄開度，監(jiān)測浮動(dòng)踏板7可得知是否處于浮動(dòng)狀態(tài)，通過拉線傳感器8可監(jiān)測動(dòng)力頭實(shí)時(shí)位置，通過轉(zhuǎn)速傳感器9可獲知鉆頭實(shí)時(shí)位置。比例閥組包括主卷升比例閥11、主卷降比例閥12、動(dòng)力頭正轉(zhuǎn)比例閥13、動(dòng)力頭反轉(zhuǎn)比例閥14、加壓升比例閥15、加壓降比例閥16，通過控制器10或手柄執(zhí)行旋挖鉆機(jī)的鉆進(jìn)。比例閥組一端連接控制器10，另一端接地。該系統(tǒng)還設(shè)有電源開關(guān)1、蓄電池2，蓄電池2的負(fù)極端通過電源開關(guān)1接地，蓄電池2正極端連接并聯(lián)的顯示器3、總線面板4、左手柄5、右手柄6、浮動(dòng)踏板7、拉線傳感器8、轉(zhuǎn)速傳感器9、控制器10。顯示器3和總線面板4共用同一端口can1連接控制器10，can1端口兩端還設(shè)有電阻。左手柄5和右手柄6共用同一端口can2連接控制器10，can2端口兩端還設(shè)有電阻。

自學(xué)習(xí)模式的具體步驟如下：當(dāng)鉆頭處于孔口處時(shí)，在顯示器3上進(jìn)行深度及回轉(zhuǎn)清零，按下總線面板4上的自學(xué)習(xí)使能鍵，進(jìn)入自學(xué)習(xí)模式。機(jī)手向前推左手柄5，主卷降比例閥12得電，當(dāng)鉆頭觸底后，踩下浮動(dòng)踏板7，向左掰右手柄6，動(dòng)力頭正轉(zhuǎn)比例閥13得電，同時(shí)向前推右手柄6，加壓降比例閥16得電，使動(dòng)力頭下移至鎖點(diǎn)處，開始加壓鉆進(jìn)，當(dāng)單次進(jìn)尺量達(dá)到設(shè)定值后，向右后方操作右手柄6，加壓升比例閥15得電使得動(dòng)力頭上移，動(dòng)力頭反轉(zhuǎn)比例閥14得電，反轉(zhuǎn)進(jìn)行解鎖操作，解鎖完畢后，向后拉左手柄5，主卷升比例閥11得電，直到鉆頭上升至孔口，一個(gè)鉆進(jìn)循環(huán)完成。在機(jī)手鉆孔的同時(shí)，旋挖鉆機(jī)的控制器10一直在定時(shí)的存儲一組關(guān)鍵數(shù)據(jù)d，存儲的關(guān)鍵數(shù)據(jù)d主要包括左手柄5及右手柄6的位置反饋值、浮動(dòng)踏板7狀態(tài)反饋值、動(dòng)力頭位置反饋值、鉆頭位置反饋值、時(shí)間間隔、進(jìn)給量等，同時(shí)更多的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)往物聯(lián)網(wǎng)平臺，可以在遠(yuǎn)端的平臺上監(jiān)控鉆機(jī)的鉆進(jìn)過程。

我們可以按固定時(shí)間間隔存儲一次數(shù)據(jù)，定義一個(gè)變量u，每存儲一次數(shù)據(jù)變量u加1，該變量即可作為時(shí)間軸。機(jī)手回轉(zhuǎn)甩土再回到孔口后，點(diǎn)擊自動(dòng)鉆進(jìn)按鍵，即進(jìn)入自動(dòng)鉆進(jìn)模式。鉆機(jī)將自動(dòng)還原機(jī)手操作的過程，首先關(guān)鍵數(shù)據(jù)d賦值為變量u=1時(shí)的存儲數(shù)值，固定時(shí)間間隔后再賦值為u=2時(shí)的存儲數(shù)值，以此類推。通過控制器10進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，輸出各目標(biāo)值，執(zhí)行比例閥組動(dòng)作。在實(shí)際操作過程中，可選取固定時(shí)間間隔為100ms。

自動(dòng)鉆進(jìn)模式的具體步驟如下：上一次鉆進(jìn)結(jié)束后，主卷回轉(zhuǎn)甩土后回到孔口位置，點(diǎn)擊自動(dòng)鉆進(jìn)按鍵；控制器10根據(jù)之前存儲的數(shù)值進(jìn)行處理，執(zhí)行比例閥組，主卷開始自動(dòng)下放，在此階段控制器10僅實(shí)時(shí)存儲新數(shù)據(jù)；主卷自動(dòng)下放到上一次的孔底，觸發(fā)浮動(dòng)踏板7，浮動(dòng)踏板7浮動(dòng)狀態(tài)改變并發(fā)出觸底保護(hù)指令，控制器10接收到觸底保護(hù)指令后再進(jìn)行后續(xù)的自動(dòng)賦值，控制器10處理新的數(shù)值，比例閥組執(zhí)行新的動(dòng)作，動(dòng)力頭、鉆頭在主卷下放的同時(shí)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，自動(dòng)鉆進(jìn)；達(dá)到單次進(jìn)給量后，鉆頭自動(dòng)提升完成甩土后，回到孔口位置，一個(gè)自動(dòng)鉆進(jìn)流程結(jié)束。

在自動(dòng)鉆進(jìn)過程中，若由于地層或鉆具變化導(dǎo)致鉆進(jìn)效果不佳時(shí)，控制器10存儲的數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)異常，控制器10可發(fā)出異常提醒，在遠(yuǎn)端的平臺進(jìn)行顯示，機(jī)手收到提醒后可重新進(jìn)行一次自學(xué)習(xí)，獲取新的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，然后再開始自動(dòng)鉆進(jìn)。

本實(shí)施例的應(yīng)用，基于自學(xué)習(xí)的旋挖鉆機(jī)自動(dòng)鉆進(jìn)，大幅降低了操作難度及勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了施工效率；通過重新進(jìn)入自學(xué)習(xí)模式，獲取新的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，機(jī)手可以隨時(shí)修正，便于適用各種復(fù)雜的地層；固定間隔實(shí)時(shí)存儲關(guān)鍵數(shù)據(jù)，在出現(xiàn)故障時(shí)，能恢復(fù)最近時(shí)間點(diǎn)處的位置和動(dòng)作，繼續(xù)鉆進(jìn)，而不必重頭開始學(xué)習(xí)，節(jié)省時(shí)間。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。

技術(shù)特征：

1.一種基于自學(xué)習(xí)的旋挖鉆機(jī)自動(dòng)鉆進(jìn)控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

響應(yīng)于接收到總線面板（4）發(fā)送的自學(xué)習(xí)指令，存儲一組鉆進(jìn)循環(huán)過程中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)；

響應(yīng)于接收到總線面板（4）發(fā)送的自動(dòng)鉆進(jìn)指令，根據(jù)存儲的關(guān)鍵數(shù)據(jù)還原鉆進(jìn)循環(huán)過程。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于自學(xué)習(xí)的旋挖鉆機(jī)自動(dòng)鉆進(jìn)控制方法，其特征在于，響應(yīng)于接收到總線面板（4）發(fā)送的自學(xué)習(xí)指令，存儲一組鉆進(jìn)循環(huán)過程中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)的具體操作如下：

響應(yīng)于接收到總線面板（4）發(fā)送的自學(xué)習(xí)指令，接收手動(dòng)鉆進(jìn)過程中左手柄（5）及右手柄（6）開度信號值、浮動(dòng)踏板（7）浮動(dòng)狀態(tài)信號值、拉線傳感器（8）信號值、轉(zhuǎn)速傳感器（9）信號值、以及進(jìn)給量設(shè)定信號值，并存儲與信號值相應(yīng)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)；

關(guān)鍵數(shù)據(jù)包括左手柄（5）及右手柄（6）的位置、浮動(dòng)踏板（7）狀態(tài)、動(dòng)力頭位置、鉆頭位置、時(shí)間間隔、進(jìn)給量。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于自學(xué)習(xí)的旋挖鉆機(jī)自動(dòng)鉆進(jìn)控制方法，其特征在于，響應(yīng)于接收到總線面板（4）發(fā)送的自動(dòng)鉆進(jìn)指令，根據(jù)存儲的關(guān)鍵數(shù)據(jù)還原鉆進(jìn)循環(huán)過程的具體操作如下：

響應(yīng)于接收到總線面板（4）發(fā)送的自動(dòng)鉆進(jìn)指令，根據(jù)存儲的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，輸出下一步操作中左手柄（5）及右手柄（6）的位置目標(biāo)值、浮動(dòng)踏板（7）狀態(tài)目標(biāo)值、動(dòng)力頭位置目標(biāo)值、鉆頭位置目標(biāo)值、單次進(jìn)給量，并控制比例閥組執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作，使旋挖鉆機(jī)開始自動(dòng)鉆進(jìn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于自學(xué)習(xí)的旋挖鉆機(jī)自動(dòng)鉆進(jìn)控制方法，其特征在于，自動(dòng)鉆進(jìn)過程中，每預(yù)設(shè)時(shí)間間隔重新存儲一次關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并根據(jù)新存儲的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，控制比例閥組動(dòng)作，其中關(guān)鍵數(shù)據(jù)從接收到浮動(dòng)踏板（7）發(fā)出的鉆進(jìn)觸底保護(hù)指令后開始進(jìn)行存儲。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于自學(xué)習(xí)的旋挖鉆機(jī)自動(dòng)鉆進(jìn)控制方法，其特征在于，檢測到自動(dòng)鉆進(jìn)過程中存儲的關(guān)鍵數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，發(fā)出異常提醒，重新執(zhí)行一次自學(xué)習(xí)：進(jìn)入自學(xué)習(xí)模式，存儲一組新的手動(dòng)鉆進(jìn)循環(huán)過程中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

6.一種基于自學(xué)習(xí)的旋挖鉆機(jī)自動(dòng)鉆進(jìn)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括用于存儲數(shù)據(jù)和執(zhí)行處理的控制器（10），所述控制器（10）實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-5中任意一種基于自學(xué)習(xí)的旋挖鉆機(jī)自動(dòng)鉆進(jìn)控制方法。

7.一種旋挖鉆機(jī)，其特征在于，包括如權(quán)利要求6所述的一種基于自學(xué)習(xí)的旋挖鉆機(jī)自動(dòng)鉆進(jìn)控制系統(tǒng)。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種基于自學(xué)習(xí)的旋挖鉆機(jī)自動(dòng)鉆進(jìn)控制方法，包括如下步驟：響應(yīng)于接收到總線面板發(fā)送的自學(xué)習(xí)指令，控制器存儲一組鉆進(jìn)循環(huán)過程中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)；響應(yīng)于接收到總線面板發(fā)送的自動(dòng)鉆進(jìn)指令，控制器根據(jù)存儲的關(guān)鍵數(shù)據(jù)還原鉆進(jìn)循環(huán)過程。本發(fā)明還涉及一種基于自學(xué)習(xí)的旋挖鉆機(jī)自動(dòng)鉆進(jìn)控制系統(tǒng)和應(yīng)用該系統(tǒng)的一種旋轉(zhuǎn)挖機(jī)。本發(fā)明的控制方法和系統(tǒng)可解決現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)手操作強(qiáng)度大、操作難度高，及長時(shí)間疲勞狀態(tài)下效率低、安全隱患高的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：馬旭;張杰;高霞芳;李旭;黃國爭

受保護(hù)的技術(shù)使用者：徐州徐工基礎(chǔ)工程機(jī)械有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.05.14

技術(shù)公布日：2021.08.10