CN111058447A - 一种压桩机自动寻位的方法及系统 - Google Patents

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唐文
谢忠
辛正勇
陈永智
陈敏捷
王杰成
魏珊珊
尹立炜
檀烽沈
程佩
汤晓妃
张新新
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    • G01S19/42—Determining position

Abstract

本发明涉及一种压桩机自动寻位方法及系统，所述自动寻位方法包括以下步骤：部署定位设备，并在压桩机本体上设置两个定位标识物；分别测量两个定位标识物与压桩机钻头之间的相对位置；通过定位设备获取两个定位标识物的空间位置，根据两个定位标识物的空间位置以及两个定位标识物与压桩机钻头之间的相对位置确定所述压桩机钻头的空间位置；预输入桩孔的空间位置，选定一桩孔作为目标桩孔，通过目标桩孔的空间位置以及所属压桩机钻头的空间位置确定所述压桩机钻头与目标桩孔间的相对位置；根据所述压桩机钻头与目标桩孔间的相对位置下发控制指令至压桩机的电控系统，控制压桩机移动，使所述压桩机钻头空间位置与所述目标桩孔的空间位置重合。

Description

一种压桩机自动寻位的方法及系统
技术领域
本发明涉及一种压桩机自动寻位方法及系统，属于压桩机技术领域。
背景技术
压桩机是一种利用静压力将桩压入地层的桩工机械。用于软土层压桩，如地下铁道、海港、桥梁、水库电站、海上采油平台和国防工程等的桩工施工。在城市建设过程中，压桩机得到了广泛大规模的使用，随着压桩机械的发展和环保意识的增强静力压桩法得到了进一步推广，但是在压桩机的施工过程中，设备的行走及孔洞的精确定位，均需要使用全站仪进行测量、放样等操作，不能实时获得桩机方向与位置，过程复杂、耗时长且需要多人配合。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种压桩机自动寻位的方法及系统，通过设置定位设备、压桩机本体的定位标识物以及测量定位标识物与压桩机钻头中心点的相对位置确定钻头中心点的空间位置，通过钻头中心点的空间位置确定与目标桩孔间的相对位置，并控制压桩机使钻头中心点移动至目标钻孔处，减少人员投入，提高钻孔准确率。
本发明技术方案如下：
技术方案一：
一种压桩机自动寻位的方法，包括以下步骤：
部署定位设备，并在压桩机本体上设置两个定位标识物；
分别测量两个定位标识物与压桩机钻头之间的相对位置；
通过定位设备获取两个定位标识物的空间位置，根据两个定位标识物的空间位置以及两个定位标识物与压桩机钻头之间的相对位置确定所述压桩机钻头的空间位置；
预输入至少一个需要进行压桩的桩孔的空间位置，选定一桩孔作为目标桩孔，通过目标桩孔的空间位置以及所属压桩机钻头的空间位置确定所述压桩机钻头与目标桩孔间的相对位置；
根据所述压桩机钻头与目标桩孔间的相对位置下发控制指令至压桩机的电控系统，控制压桩机移动，使所述压桩机钻头空间位置与所述目标桩孔的空间位置重合。
进一步的，所述定位设备为卫星定位系统或基于卫星定位的高精度定位系统，所述定位标识物为GNSS天线。
进一步的，还包括一矫正两所述定位标识物空间位置的矫正步骤，具体如下：
所述压桩机本体上还设置有六轴陀螺仪，所述六轴陀螺仪获取压桩机本体和水平面之间的倾斜角；
建立与地面水平的平面直角坐标系；
通过所述定位设备获取两所述定位标识物的定位坐标A（Xa，Ya）和B（Xb，Yb）；
根据所述压桩机本体和水平面之间的倾斜角将两所述定位坐标A（Xa，Ya）和B（Xb，Yb）换算成水平空间坐标A’（Xa’，Ya’）和B’（Xb’，Yb’）；
通过所述水平空间坐标A’（Xa’，Ya’）和B’（Xb’，Yb’）确定所述压桩机钻头的水平空间坐标C（Xc，Yc）。
技术方案二：
一种压桩机自动寻位的系统，包括：
定位模块，所述定位模块包括定位设备以及设置于压桩机本体上的两个定位标识物；
测量模块，用于测量两个定位标识物与压桩机钻头之间的相对位置；
计算模块，用于根据两个定位标识物的空间位置以及两个定位标识物与压桩机钻头之间的相对位置计算所述压桩机钻头的空间位置；
输入模块，用于输入至少一个需要进行压桩的桩孔的空间位置；
控制模块，用于下发控制指令至压桩机的电控系统，控制压桩机移动。
进一步的，所述定位设备为卫星定位系统或基于卫星定位的高精度定位系统，所述定位标识物为GNSS天线。
进一步的，所述压桩机本体上还设置有一六轴陀螺仪，所述六轴陀螺仪用于获取压桩机本体和水平面之间的倾斜角；所述计算模块根据压桩机本体和水平面之间的倾斜角矫正两所述空间标识物的空间位置。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明一种压桩机自动寻位的方法及系统，通过设置定位设备、压桩机本体的定位标识物以及测量定位标识物与压桩机钻头中心点的相对位置确定钻头中心点的空间位置，通过钻头中心点的空间位置确定与目标桩孔间的相对位置，并控制压桩机使钻头中心点移动至目标钻孔处，减少人员投入，提高钻孔准确率；
2、本发明一种压桩机自动寻位的方法及系统，通过设置六轴陀螺仪，确定压桩机的水平倾斜角，保证压桩机在倾斜状态时也能计算出压桩机钻头的实际位置。
附图说明
图1为本发明实施例的流程图；
图2为实施例中压桩机倾斜后两定位标识物空间定位的示意图；
图3为实施例中经过矫正后的定位标识物和钻头中心点的坐标示意图；
图4为实施例中建立水平直角坐标系的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。
实施例一
一种压桩机自动寻位的方法，包括以下步骤：
部署定位设备，并在压桩机本体上设置两个定位标识物；
分别测量两个定位标识物与压桩机钻头之间的相对位置；
通过定位设备获取两个定位标识物的空间位置，根据两个定位标识物的空间位置以及两个定位标识物与压桩机钻头之间的相对位置确定所述压桩机钻头的空间位置；
预输入至少一个需要进行压桩的桩孔的空间位置，选定一桩孔作为目标桩孔，通过目标桩孔的空间位置以及所属压桩机钻头的空间位置确定所述压桩机钻头与目标桩孔间的相对位置；
根据所述压桩机钻头与目标桩孔间的相对位置下发控制指令至压桩机的电控系统，控制压桩机移动，使所述压桩机钻头空间位置与所述目标桩孔的空间位置重合。具体的，可通过上位机与压桩机的电控系统通信连接，压桩机的电控系统至少包括控制器和驱动组件，上位机可以使用PC或者触摸控制屏等，通过RS232通讯模块连接控制器，根据压桩机钻头与目标桩孔间的相对位置规划出行走路线，并下发控制指令至控制器，控制器通过控制指令控制驱动组件运转，使压桩机移动至目标钻孔处。
本实施例通过设置定位设备、压桩机本体的定位标识物以及测量定位标识物与压桩机钻头中心点的相对位置确定钻头中心点的空间位置，通过钻头中心点的空间位置确定与目标桩孔间的相对位置，并控制压桩机使钻头中心点移动至目标钻孔处，减少人员投入，提高钻孔准确率。
实施例二
本实施例在实施例一的基础上，进一步的，所述定位设备为卫星定位系统或基于卫星定位的高精度定位系统，例如：GPS卫星定位系统、北斗卫星定位系统等。所述定位标识物为GNSS天线。
进一步的，参见图2至图4，还包括一矫正两所述定位标识物空间位置的矫正步骤，具体如下：
所述压桩机本体上还设置有六轴陀螺仪，所述六轴陀螺仪获取压桩机本体和水平面之间的倾斜角，如图2所示，六轴陀螺仪获取的倾斜角为θ；
参见图4，建立与地面水平的平面直角坐标系；D、E、F为预输入的目标钻孔的坐标。
通过所述定位设备获取两所述定位标识物的定位坐标A（Xa，Ya）和B（Xb，Yb）；
参见图3，根据所述压桩机本体和水平面之间的倾斜角将两所述定位坐标A（Xa，Ya）和B（Xb，Yb）换算成水平空间坐标A’（Xa’，Ya’）和B’（Xb’，Yb’）；
通过所述水平空间坐标A’（Xa’，Ya’）和B’（Xb’，Yb’）确定所述压桩机钻头的水平空间坐标C（Xc，Yc）。
本实施例通过设置六轴陀螺仪，确定压桩机的水平倾斜角，保证压桩机在倾斜状态时也能计算出压桩机钻头的实际位置。
实施例三
一种压桩机自动寻位的系统，包括：
定位模块，所述定位模块包括定位设备以及设置于压桩机本体上的两个定位标识物；
测量模块，用于测量两个定位标识物与压桩机钻头之间的相对位置；
计算模块，用于根据两个定位标识物的空间位置以及两个定位标识物与压桩机钻头之间的相对位置计算所述压桩机钻头的空间位置；
输入模块，用于输入至少一个需要进行压桩的桩孔的空间位置；
控制模块，用于下发控制指令至压桩机的电控系统，控制压桩机移动。
本实施例通过设置定位设备、压桩机本体的定位标识物以及测量模块确定钻头中心点的空间位置，通过计算模块计算钻头中心点的空间位置与目标桩孔间的相对位置，通过控制模块控制压桩机使钻头中心点移动至目标钻孔处，减少人员投入，提高钻孔准确率。
实施例四
本实施例在实施例三的基础上，进一步的，提出了所述定位设备为卫星定位系统或基于卫星定位的高精度定位系统，所述定位标识物为GNSS天线。
进一步的，所述压桩机本体上还设置有一六轴陀螺仪，所述六轴陀螺仪用于获取压桩机本体和水平面之间的倾斜角；所述计算模块根据压桩机本体和水平面之间的倾斜角矫正两所述空间标识物的空间位置。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种压桩机自动寻位的方法，其特征在于，包括以下步骤：
部署定位设备，并在压桩机本体上设置两个定位标识物；
分别测量两个定位标识物与压桩机钻头之间的相对位置；
通过定位设备获取两个定位标识物的空间位置，根据两个定位标识物的空间位置以及两个定位标识物与压桩机钻头之间的相对位置确定所述压桩机钻头的空间位置；
预输入至少一个需要进行压桩的桩孔的空间位置，选定一桩孔作为目标桩孔，通过目标桩孔的空间位置以及所属压桩机钻头的空间位置确定所述压桩机钻头与目标桩孔间的相对位置；
根据所述压桩机钻头与目标桩孔间的相对位置下发控制指令至压桩机的电控系统，控制压桩机移动，使所述压桩机钻头空间位置与所述目标桩孔的空间位置重合。
2.根据权利要求1所述的一种压桩机自动寻位的方法，其特征在于：所述定位设备为卫星定位系统或基于卫星定位的高精度定位系统，所述定位标识物为GNSS天线。
3.根据权利要求1所述的一种压桩机自动寻位的方法，其特征在于，还包括一矫正两所述定位标识物空间位置的矫正步骤，具体如下：
所述压桩机本体上还设置有六轴陀螺仪，所述六轴陀螺仪获取压桩机本体和水平面之间的倾斜角；
建立与地面水平的平面直角坐标系；
通过所述定位设备获取两所述定位标识物的定位坐标A（Xa，Ya）和B（Xb，Yb）；
根据所述压桩机本体和水平面之间的倾斜角将两所述定位坐标A（Xa，Ya）和B（Xb，Yb）换算成水平空间坐标A’（Xa’，Ya’）和B’（Xb’，Yb’）；
通过所述水平空间坐标A’（Xa’，Ya’）和B’（Xb’，Yb’）确定所述压桩机钻头的水平空间坐标C（Xc，Yc）。
4.一种压桩机自动寻位的系统，其特征在于，包括：
定位模块，所述定位模块包括定位设备以及设置于压桩机本体上的两个定位标识物；
测量模块，用于测量两个定位标识物与压桩机钻头之间的相对位置；
计算模块，用于根据两个定位标识物的空间位置以及两个定位标识物与压桩机钻头之间的相对位置计算所述压桩机钻头的空间位置；
输入模块，用于输入至少一个需要进行压桩的桩孔的空间位置；
控制模块，用于下发控制指令至压桩机的电控系统，控制压桩机移动。
5.根据权利要求4所述的一种压桩机自动寻位的系统，其特征在于：所述定位设备为卫星定位系统或基于卫星定位的高精度定位系统，所述定位标识物为GNSS天线。
6.根据权利要求4所述的一种压桩机自动寻位的系统，其特征在于：所述压桩机本体上还设置有一六轴陀螺仪，所述六轴陀螺仪用于获取压桩机本体和水平面之间的倾斜角；所述计算模块根据压桩机本体和水平面之间的倾斜角矫正两所述空间标识物的空间位置。
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