CN105425804A - 预衬砌设备自动行走和定位装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种预衬砌设备自动行走和定位装置,其特征在于,包括显示输入模块、距离传感器、行程传感器、执行装置以及控制装置;所述距离传感器分别安装于预衬砌设备四组底盘外侧;所述行程传感器分别安装于预衬砌设备四组底盘中,并与行走油缸连接;所述执行装置分别安装于预衬砌设备四组底盘上,并与升降油缸以及行走油缸连接;所述控制装置分别与四个距离传感器、四个行程传感器、四个执行装置以及显示输入装置连接。通过本发明能够实现无需人工实时测算行走距离、判断行走方式,无需人工对预衬砌设备进行行走方向调整以及定位,避免了人工操作存在的危险性的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种预衬砌设备自动行走和定位装置,还涉及一种预衬砌设备自动行走和定位方法。
背景技术
软弱围岩的隧道施工通常需要进行超前支护即预衬砌,在进行隧道预衬砌施工过程中需使用预衬砌设备进行施工,因设备体积较大、运动部件较多,在设备行走、定位时需要多人进行测算、调整,影响施工效率、并且要在设备行走时人机交叉作业,安全系数较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种预衬砌设备自动行走和定位装置,以解决预衬砌设备在移动、定位时需要多人进行测算、调整以及人工作业时安全系数较低的技术问题。
为实现以上发明目的,本发明提供一种预衬砌设备自动行走和定位装置,包括显示输入模块、四个距离传感器、四个行程传感器、四个执行装置以及控制装置;
所述显示输入模块,用于显示当前预衬砌设备行走状态以及输入所需行走距离;
所述四个距离传感器,用于测量预衬砌设备的四组底盘与构筑物的距离;
所述四个行程传感器,用于测量预衬砌设备的四组底盘行的行走距离;
所述四个执行装置,用于控制预衬砌设备四组底盘中的升降油缸以及行走油缸;
所述控制装置,用于控制执行装置驱使预衬砌设备自动行走和定位;
所述四个距离传感器分别安装于预衬砌设备四组底盘外侧;所述四个行程传感器分别安装于预衬砌设备四组底盘中,并与行走油缸连接;所述四个执行装置分别安装于预衬砌设备四组底盘上,并与升降油缸以及行走油缸连接;所述控制装置分别与四个距离传感器、四个行程传感器、四个执行装置以及显示输入装置连接。
进一步地,所述距离传感器是激光距离传感器。
另一方面,本发明还提供了一种预衬砌设备自动行走和定位方法,该方法运用于预衬砌设备自动行走和定位装置上,具体步骤如下:
步骤S1:通过显示输入装置预设预衬砌设备自动行走距离;
步骤S2:控制装置控制执行装置以及所有传感器启动;
步骤S3:控制装置通过执行装置控制预衬砌设备正常行走,并通过行程传感器数据计算行走距离;
步骤S4:控制装置并判断预衬砌设备是否行走完设定距离;
若行走完成时,则执行步骤S401;
若行走未完成时,则执行步骤S402;
步骤S401:完成预衬砌设备自动行走和定位,控制装置控制执行装置以及所有传感器停止运行;
步骤S402:控制装置实时获取距离传感器数据,并判断预衬砌设备行走方向是否偏离;
若未发生偏离时,则执行步骤S4;
若发生偏离时,则控制装置通过执行装置控制预衬砌设备四组底盘以预定方式升降以及行走,以此修正偏离,直至偏离消除,并执行步骤S4。
进一步地,所述步骤S3中控制装置通过行程传感器数据计算行走距离的方法包括如下步骤:
若未发生偏离行走时,则控制装置通过行程传感器获取行走油缸行走距离,并将此行走距离计入总行走距离;
若发生偏离行走时,则控制控制装置通过行程传感器获取行走油缸行走距离,并将行走距离/2计入总行走距离。
进一步地,所述步骤S402中判断预衬砌设备行走方向是否偏离的方法包括;判断行走方向前部相对的两个距离传感器之间数据是否相同;
若左侧数据小于右侧数据时,则判断预衬砌设备行走方向向左偏移;
若右侧数据小于左侧数据时,则判断预衬砌设备行走方向向右偏移;
若左侧数据等于右侧数据时,则判断预衬砌设备行走方向未偏移。
进一步地,所述步骤S402中控制装置通过执行装置控制预衬砌设备四组底盘以预定方式升降以及行走,以此修正偏离的方法包括如下步骤:
步骤S40201:控制装置判断预衬砌设备行走的偏离方向;
若向左偏离时,则控制装置通过执行装置控制右前侧预衬砌设备底盘升起,控制右后侧底盘停止行走,控制左前侧和左后侧两组底盘继续行走,并执行步骤S402。
若向右偏离时,则控制装置通过执行装置控制左前侧预衬砌设备底盘升起,控制左后侧底盘停止行走,控制右前侧和右后侧两组底盘继续行走,并执行步骤S402。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1.运用控制装置通过传感器获取预衬砌设备行走状态的技术方案,获得无需人工实时测算行走距离、判断行走方式的技术效果;
2.运用控制装置根据传感器数据通过执行装置控制预衬砌设备行走状态的技术方案,获得了预衬砌设备行走和定位过程中无需人工进行测算、调整以及避免了预衬砌设备行走和定位时,人工作业的危险性的技术效果。
附图说明
图1是本发明的预衬砌设备自动行走和定位装置的框图;
图2是本发明的预衬砌设备自动行走和定位方法的流程图;
图3是本发明的预衬砌设备自动行走和定位装置方法的具体实施例流程图。
图中:
显示输入装置1;
四个距离传感器2;
四个行程传感器3;
四个执行装置4;
控制装置5。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1:
如图1所示,本发明的预衬砌设备自动行走和定位装置,包括显示输入模块1、四个距离传感器2、四个行程传感器3、四个执行装置4以及控制装置5;
显示输入模块1,用于显示当前预衬砌设备行走状态以及输入所需行走距离;
四个距离传感器2,用于测量预衬砌设备的四组底盘与构筑物的距离;
四个行程传感器3,用于测量预衬砌设备的四组底盘行的行走距离;
四个执行装置4,用于控制预衬砌设备四组底盘中的升降油缸以及行走油缸;
控制装置5,用于控制执行装置4驱使预衬砌设备自动行走和定位;
四个距离传感器2分别安装于预衬砌设备四组底盘外侧;四个行程传感器3分别安装于预衬砌设备四组底盘中,并与行走油缸连接;四个执行装置4分别安装于预衬砌设备四组底盘上,并与升降油缸以及行走油缸连接;控制装置5分别与四个距离传感器2、四个行程传感器3、四个执行装置以及显示输入装置4连接;
具体来说,当需要让预衬砌设备行走时,工作人员可以通过显示输入模块1输入所需行走的距离,显示输入模块1会将该距离信息发送至控制装置5。控制装置5收到行走距离后,启动所有传感器以及执行装置4。由于预衬砌设备具有四组底盘,分别位于设备的左前、右前、左后以及右后四处,四组底盘也是预衬砌设备最靠近两侧构筑物的部件,将距离传感器2安装于底盘外侧,用于测量底盘与构筑物之间的距离。当正常行走时,四个距离传感器2测量的距离基本相同。当行走方向发生偏离时,四个距离传感器2测量距离会发生变化。控制装置5可以通过距离传感器2的数据实时获得预衬砌设备行走状态。预衬砌设备行走是通过行走油缸运作的,四组底盘中均有行走油缸,将行程传感器3安装于行走油缸上来测量行走油缸的行程,控制装置5可以通过行程传感器3的数据计算预衬砌设备行走距离。执行装置4通过控制预衬砌设备的升降油缸以及行走油缸,来控制预衬砌设备四组底盘的升降以及行走。执行装置4在预衬砌设备行走未发生偏离时,正常控制底盘行走;当发生行走偏离时,控制装置5通过执行装置4以一定的步骤控制预衬砌设备的四组底盘的升降以及行走状态,以此来修正偏离。当预衬砌设备行走距离达到预设距离时,控制装置5通过执行装置4使预衬砌设备停止行走和定位,定位完成后,停止执行装置4和所有传感器的运行。
实施例2:
如图2所示,本发明的预衬砌设备自动行走和定位方法,包括如下步骤:
步骤S1:通过显示输入装置1预设预衬砌设备自动行走距离;
步骤S2:控制装置5控制执行装置4以及所有传感器启动;
步骤S3:控制装置5通过执行装置4控制预衬砌设备正常行走,并通过行程传感器3数据计算行走距离;
步骤S4:控制装置5并判断预衬砌设备是否行走完设定距离;
若行走完成时,则执行步骤S401;
若行走未完成时,则执行步骤S402;
步骤S401:完成预衬砌设备自动行走和定位,控制装置5控制执行装置4以及所有传感器停止运行;
步骤S402:控制装置5实时获取距离传感器2数据,并判断预衬砌设备行走方向是否偏离;
若未发生偏离时,则执行步骤S4;
若发生偏离时,则控制装置5通过执行装置4控制预衬砌设备四组底盘以预定方式升降以及行走,以此修正偏离,并执行步骤S402;
具体来说,当预衬砌设备需要行走工作时,工作人员通过显示输入装置1输入需要行走的距离。控制装置5启动执行装置4以及所有传感器,并通过执行装置4驱动预衬砌设备行走。控制装置5实时通过行程传感器3获取预衬砌设备行走距离,并判断行走距离是否达到预设距离。如果达到预设距离,则控制装置5通过执行装置4停止预衬砌设备行走并进行定位,完成后停止执行装置4以及所有传感器运行。如果未达到预设距离,控制装置5通过距离传感器2实时获取预衬砌设备与构筑物直接的距离,当距离发生较大变化时,控制装置5判断预衬砌设备行走方向发生偏离,并根据距离传感器数据判断偏离方向。控制装置5通过执行装置4依照预设的步骤控制预衬砌设备四组底盘的升降和行走,以此来控制预衬砌设备转向,直至行走方向修正。修正行走方向后继续控制预衬砌设备四组底盘正常行走。
实施例3:
如图3所示,本发明还提供了一种预衬砌设备自动行走和定位方法,该方法运用于预衬砌设备自动行走和定位装置上,具体步骤如下:
步骤A1:通过显示输入装置1预设预衬砌设备自动行走距离;
步骤A2:控制装置5控制执行装置4以及所有传感器启动;
步骤A3:控制装置通过执行装置控制预衬砌设备正常行走,并通过行程传感器数据计算行走距离;
若未发生偏离行走时,则控制装置5通过行程传感器3获取行走油缸行走距离,并将此行走距离计入总行走距离;
若发生偏离行走时,则控制控制装置5通过行程传感器3获取行走油缸行走距离,并将行走距离/2计入总行走距离;
步骤A4:控制装置5判断预衬砌设备是否行走完设定距离;
若行走完成时,则执行步骤A401;
若行走未完成时,则执行步骤A402;
步骤A401:完成预衬砌设备自动行走和定位,控制装置5控制执行装置4以及所有传感器停止运行;
步骤A402:控制装置5实时获取距离传感器2数据,并判断行走方向前部相对的两个距离传感器2之间数据是否相同;
若左侧数据小于右侧数据时,则判断预衬砌设备行走方向向左偏移;
若右侧数据小于左侧数据时,则判断预衬砌设备行走方向向右偏移;
若左侧数据等于右侧数据时,则判断预衬砌设备行走方向未偏移;
当未发生偏离,执行步骤A4;
当发生偏离,执行步骤A40201;
步骤S40201:控制装置5判断预衬砌设备行走的偏离方向;
若向左偏离时,则控制装置5通过执行装置4控制右前侧预衬砌设备底盘升起,控制右后侧底盘停止行走,控制左前侧和左后侧两组底盘继续行走,并执行步骤A402。
若向右偏离时,则控制装置5通过执行装置4控制左前侧预衬砌设备底盘升起,控制左后侧底盘停止行走,控制右前侧和右后侧两组底盘继续行走,并执行步骤A402;
具体来说,实施例4中所述方法的具体运作流程与实施例3中所述方法的具体流程相似。其中步骤A4是对步骤S4的具体化,步骤A402、步骤A40201以及步骤A40202是对步骤S402的具体化。
预衬砌设备在正常行走时,行程传感器3的数据可以直接反映预衬砌设备行走油缸的行程,行走油缸的行程也就是预衬砌设备的行走距离。所以当预衬砌设备正常行走的时候,行程传感器3的数据可以直接用来计算预衬砌设备行走距离。
预衬砌设备发生偏离并进行方向修正时,行程传感器3的数据虽然直接反映了行走油缸的行程,但由于此时预衬砌设备非直线行走,而是以弧线行走,所以不能以行程传感器3的数据直接作为预衬砌设备行走距离。经过计算,此时行走距离约是行程传感器3所测行走距离的二分之一,应将此距离记入总行走距离。
以下举例说明;例如,预衬砌设备正常行走时,两侧距离传感器2测得预衬砌设备与构筑物之间的距离分别是,左前:30cm;右前:30cm;左后:30cm;右后:30cm。当控制装置5监测到距离变化时,例如:左前:31cm;右前:29cm;左后:30cm;右后:30cm时,则判断预衬砌设备行走方向向右偏移。此时控制装置5通过执行装置4先停止所有底盘行走,再控制左前侧升降油缸将左前侧底盘升起,降低其与地面摩擦力,并驱动右前侧和右后侧底盘继续行走。这样预衬砌设备就能以左后侧底盘为圆心,以弧线行走,直至方向修正。此时右前侧和右后侧底盘中的行程传感器3测得行走油缸的行程为1cm,控制装置5将其行走距离的一半即0.5cm记入总行走距离。
除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式,凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种预衬砌设备自动行走和定位装置,其特征在于,包括显示输入模块、四个距离传感器、四个行程传感器、四个执行装置以及控制装置;
所述显示输入模块,用于显示当前预衬砌设备行走状态以及输入所需行走距离;
所述四个距离传感器,用于测量预衬砌设备的四组底盘与构筑物的距离;
所述四个行程传感器,用于测量预衬砌设备的四组底盘行的行走距离;
所述四个执行装置,用于控制预衬砌设备四组底盘中的升降油缸以及行走油缸;
所述控制装置,用于控制执行装置驱使预衬砌设备自动行走和定位;
所述四个距离传感器分别安装于预衬砌设备四组底盘外侧;所述四个行程传感器分别安装于预衬砌设备四组底盘中,并与行走油缸连接;所述四个执行装置分别安装于预衬砌设备四组底盘上,并与升降油缸以及行走油缸连接;所述控制装置分别与四个距离传感器、四个行程传感器、四个执行装置以及显示输入装置连接。
2.如权利要求1所述的预衬砌设备自动行走和定位装置,其特征在于,所述距离传感器是激光距离传感器。
3.预衬砌设备自动行走和定位方法,其特征在于,预衬砌设备自动行走和定位方法运用于如权利要求1-2中任一所述的预衬砌设备自动行走和定位装置,包括如下步骤:
步骤S1:通过显示输入装置预设预衬砌设备自动行走距离;
步骤S2:控制装置控制执行装置以及所有传感器启动;
步骤S3:控制装置通过执行装置控制预衬砌设备正常行走,并通过行程传感器数据计算行走距离;
步骤S4:控制装置并判断预衬砌设备是否行走完设定距离;
若行走完成时,则执行步骤S401;
若行走未完成时,则执行步骤S402;
步骤S401:完成预衬砌设备自动行走和定位,控制装置控制执行装置以及所有传感器停止运行;
步骤S402:控制装置实时获取距离传感器数据,并判断预衬砌设备行走方向是否偏离;
若未发生偏离时,则执行步骤S4;
若发生偏离时,则控制装置通过执行装置控制预衬砌设备四组底盘以预定方式升降以及行走,以此修正偏离,直至偏离消除,并执行步骤S4。
4.如权利要求3所述的预衬砌设备自动行走和定位方法,其特征在于,所述步骤S3中控制装置通过行程传感器数据计算行走距离的方法包括如下步骤:
若未发生偏离行走时,则控制装置通过行程传感器获取行走油缸行走距离,并将此行走距离计入总行走距离;
若发生偏离行走时,则控制控制装置通过行程传感器获取行走油缸行走距离,并将行走距离/2计入总行走距离。
5.如权利要求3所述的预衬砌设备自动行走和定位方法,其特征在于,所述步骤S402中判断预衬砌设备行走方向是否偏离的方法包括;判断行走方向前部相对的两个距离传感器之间数据是否相同;
若左侧数据小于右侧数据时,则判断预衬砌设备行走方向向左偏移;
若右侧数据小于左侧数据时,则判断预衬砌设备行走方向向右偏移;
若左侧数据等于右侧数据时,则判断预衬砌设备行走方向未偏移。
6.如权利要求3-4中任一所述的预衬砌设备自动行走和定位方法,其特征在于,所述步骤S402中控制装置通过执行装置控制预衬砌设备四组底盘以预定方式升降以及行走,以此修正偏离的方法包括如下步骤:
步骤S40201:控制装置判断预衬砌设备行走的偏离方向;
若向左偏离时,则控制装置通过执行装置控制右前侧预衬砌设备底盘升起,控制右后侧底盘停止行走,控制左前侧和左后侧两组底盘继续行走,并执行步骤S402;
若向右偏离时,则控制装置通过执行装置控制左前侧预衬砌设备底盘升起,控制左后侧底盘停止行走,控制右前侧和右后侧两组底盘继续行走,并执行步骤S402。
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